基于超声波声速法的储运油泥相含率检测方法研究
发布时间：2020-04-25 12:22
【摘要】：作为一种含油率较高的含油污泥,储运油泥具有较高的回收利用价值,对储运油泥进行恰当的回收和处理可同时减少环境污染和资源浪费,具有重要的经济价值和社会意义。基于此研究背景,本课题对储运油泥相含率检测进行研究,其意义在于:1)确定储运油泥的相含率,为油泥处理厂选择合适的处理工艺和技术手段提供依据;2)对于含油率较高的储运油泥,可以确定其回收利用价值,以便在市场上进行拍卖。目前国内外还缺乏成熟的储运油泥相含率检测方法,对储运油泥相含率检测技术进行研究具有十分重要的意义。在查阅国内外大量文献的基础上,本文提出了基于超声波声速法的储运油泥相含率检测方法。首先对油水两相混合物中的含水率进行研究,根据超声波声速法的原理完成了检测方案设计、软硬件设计和实验平台搭建,通过实验选择合适的含水率理论模型并进行温度补偿,进行油水两相实验并根据实验数据进行模型修正。利用温度对超声波在油和水中传播速度的不同影响,将超声波声速法延伸至三相含率检测中,实现对含水率、含油率和含渣率的同时测量。论文所取得的主要成果和创新点如下:(1)提出了基于超声波声速法的油水两相含水率检测方法。本文以油水两相含水率检测作为切入点进行研究,利用超声波在油和水中传播速度不同的特点设计超声波声速法含水率检测方案,在几种常用的两相混合物声速模型中通过实验选择Urick模型作为本文所采用的理论模型,并根据对温度影响的分析在模型中引入温度补偿以满足不同温度下的检测需求。(2)设计了超声波声速法含水率检测系统。本文以MSP430F149为MCU、TDC-GP22时间数字芯片为计时单元设计了一套基于超声波声速法的含水率检测系统,可实现对样品中超声波声速和温度的同时测量,基于得到的声速和温度数据便可完成含水率的检测。(3)提出了改进的Urick含水率检测模型。本文配制了一系列含水率不同的油水两相样品在不同温度下进行了实验,利用实验数据使用基于最小二乘法的多元多项式回归和支持向量回归两种不同的方法对Urick理论模型进行了修正和改进,结果表明,改进后得到的理论+数据模型较改进前的Urick理论模型在预测精度上具有显著的提升。(4)提出了基于超声波声速法的三相含率检测方法。本文将超声波声速法延伸至三相含率检测中,通过实验数据获取含水率、含渣率、声速和温度间的关系模型,对同一样品在不同温度下进行多次测量,将得到的一系列声速和温度数据代入关系模型中得到超定方程组,并采用最小二乘法同时解出含水率和含渣率。结果表明,尽管检测精度尚有提升空间,但该方法具有一定的可行性。
【图文】：
此便可读取油泥中水的含量并计算出含水率检测结果。我国针对蒸馏法制定了现逡逑行的国家标准ＧＢ／Ｔ２６０－２０１６《石油产品水含量的测定蒸馏法》［２８］，其典型实验逡逑装置如图１．１所示。蒸馏法应用较为广泛，精度较高，能够满足一般含水率检测逡逑需要，但需要较多配套设施，操作复杂，消耗时间较长，并且具有一定的安全隐逡逑患。逡逑！■逡逑１逡逑，奇ｊ丨逡逑Ａ逡逑１冷凝器２—接收器３蒸馏瓶４旋塞逡逑ｆｆｌｌ．ｌ蒸馏法装Ｉ示蒽图逡逑（３）卡尔？费休滴定法。卡尔？费休滴定法是滴定法的一种，该方法最初由逡逑ＫａｒｌＦｉｓｃｈｃｒ于１９３５年提出，，其基本原理为，碘与二氧化硫发生氧化还原反应时逡逑需要消耗定量的水，反应化学方程式为：逡逑Ｉ２邋＋邋ＳＯ，邋＋邋Ｈ２０邋＋邋３Ｃ５Ｈ，Ｎ邋２Ｃ，Ｈ，Ｎ邋■邋ＨＩ邋＋邋Ｃ，Ｈ，Ｎ邋■邋Ｓ（）３逦（１．２）逡逑Ｃ５Ｈ，Ｎ邋■邋ＳＯ｝邋＋ＣＨ３ＯＨ邋＾邋Ｃ，Ｈ，Ｎ邋■邋ＨＳＯ＾ＣＨ，逦（１．３）逡逑该方法可分为卡尔？费休库伦滴定法和卡尔？费休电位滴定法
傅逡逑ｍ逡逑图１．２卡尔？费休库伦滴定仪逡逑１．４．１．２在线检测方法逡逑随着检测技术的不断发展与提高，在线检测方法得到了越来越广泛的应用。逡逑与离线检测方法相比，在线检测方法通常响应迅速，适合于进行现场实时检测。逡逑常用的含水率在线检测方法有：电学法、射线法、微波法、红外光谱法、超声波逡逑法、密度法【３＜）］和粘度法等１－％。以下介绍几种常见的含水率在线检测方法：逡逑（１邋）电容法。电容法是电学方法中适用于对含水率较低的储运油泥进行检测逡逑的方法，其基本原理为：在常温常压下，油的相对介电常数约为２．２，而水的相逡逑对介电常数约为８０，利用油和水介电常数具有明显差异的特性，通过变介电常逡逑数型电容传感器测量出油水混合物的等效电容，进而换算成等效相对介电常数并逡逑推算出含水率测量结果电容法对含水率变化比较敏感，因此具有较高的分辨逡逑率，此外还具有设备结构简单、成本较低的优点，但该方法仅适用于低含水率下逡逑
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TB55;X74
【图文】：
此便可读取油泥中水的含量并计算出含水率检测结果。我国针对蒸馏法制定了现逡逑行的国家标准ＧＢ／Ｔ２６０－２０１６《石油产品水含量的测定蒸馏法》［２８］，其典型实验逡逑装置如图１．１所示。蒸馏法应用较为广泛，精度较高，能够满足一般含水率检测逡逑需要，但需要较多配套设施，操作复杂，消耗时间较长，并且具有一定的安全隐逡逑患。逡逑！■逡逑１逡逑，奇ｊ丨逡逑Ａ逡逑１冷凝器２—接收器３蒸馏瓶４旋塞逡逑ｆｆｌｌ．ｌ蒸馏法装Ｉ示蒽图逡逑（３）卡尔？费休滴定法。卡尔？费休滴定法是滴定法的一种，该方法最初由逡逑ＫａｒｌＦｉｓｃｈｃｒ于１９３５年提出，，其基本原理为，碘与二氧化硫发生氧化还原反应时逡逑需要消耗定量的水，反应化学方程式为：逡逑Ｉ２邋＋邋ＳＯ，邋＋邋Ｈ２０邋＋邋３Ｃ５Ｈ，Ｎ邋２Ｃ，Ｈ，Ｎ邋■邋ＨＩ邋＋邋Ｃ，Ｈ，Ｎ邋■邋Ｓ（）３逦（１．２）逡逑Ｃ５Ｈ，Ｎ邋■邋ＳＯ｝邋＋ＣＨ３ＯＨ邋＾邋Ｃ，Ｈ，Ｎ邋■邋ＨＳＯ＾ＣＨ，逦（１．３）逡逑该方法可分为卡尔？费休库伦滴定法和卡尔？费休电位滴定法
傅逡逑ｍ逡逑图１．２卡尔？费休库伦滴定仪逡逑１．４．１．２在线检测方法逡逑随着检测技术的不断发展与提高，在线检测方法得到了越来越广泛的应用。逡逑与离线检测方法相比，在线检测方法通常响应迅速，适合于进行现场实时检测。逡逑常用的含水率在线检测方法有：电学法、射线法、微波法、红外光谱法、超声波逡逑法、密度法【３＜）］和粘度法等１－％。以下介绍几种常见的含水率在线检测方法：逡逑（１邋）电容法。电容法是电学方法中适用于对含水率较低的储运油泥进行检测逡逑的方法，其基本原理为：在常温常压下，油的相对介电常数约为２．２，而水的相逡逑对介电常数约为８０，利用油和水介电常数具有明显差异的特性，通过变介电常逡逑数型电容传感器测量出油水混合物的等效电容，进而换算成等效相对介电常数并逡逑推算出含水率测量结果电容法对含水率变化比较敏感，因此具有较高的分辨逡逑率，此外还具有设备结构简单、成本较低的优点，但该方法仅适用于低含水率下逡逑
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TB55;X74
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本文编号：2640240
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