本發(fā)明涉及一種用于汽柴油加氫裝置的中間環(huán)節(jié)，組分分離罐等罐體的油水界面檢測(cè)的裝置，屬于自動(dòng)測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

汽柴油加氫主要是對(duì)汽柴油加氫脫硫，以減少辛烷值的損失，是汽柴油煉化過(guò)程的必要環(huán)節(jié)。由于工藝需求，在該過(guò)程中會(huì)注入脫氧水；而加氫裝置的原料原本也含有水分。這些水分需要在合適的位置被排放出加氫裝置，或者指示水分含量，以指導(dǎo)工藝操作。

對(duì)于汽柴油加氫裝置，需要知道水量的位置分別有原料罐、高壓分離器、低壓分離器，在這幾個(gè)容器的位置，油料的流速相對(duì)緩慢，有充分的空間和時(shí)間能夠使得油和水分離分層。因此通過(guò)檢測(cè)油水界面即能得到油料中水分含量信息。

本發(fā)明提供一種基于聲學(xué)的檢測(cè)技術(shù)方案，并給出基于此方案的一種裝置實(shí)現(xiàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本裝置基于聲學(xué)原理進(jìn)行油水界面檢測(cè)?；驹頌椋撼暡ㄔ诮橘|(zhì)中傳播，當(dāng)穿過(guò)不同的介質(zhì)時(shí)，介質(zhì)的聲速不同，會(huì)導(dǎo)致超聲波在介質(zhì)分界面發(fā)生折射和反射。本發(fā)明基于此規(guī)律，檢測(cè)出油水界面的反射超聲波，即可通過(guò)發(fā)射和反射波的時(shí)間差，結(jié)合水中聲速，計(jì)算水層的深度。

為方便理解，結(jié)合簡(jiǎn)例做出說(shuō)明。如圖1，容器中有水、油、氣三相，在短時(shí)靜置或流速緩慢時(shí)，即可分離出現(xiàn)明顯分層。在容器底部的外壁，垂直于油水分界面的方向布置超聲波換能器。超聲波換能器具有將電信號(hào)的脈沖波轉(zhuǎn)換為超聲波發(fā)送，和接收超聲波并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的功能。通過(guò)檢測(cè)裝置所配電路板，產(chǎn)生高頻脈沖電信號(hào)，激發(fā)超聲波換能器產(chǎn)生超聲波。超聲波具有的良好穿透性，可在能力損耗較小的情況下穿透容器壁的鋼板，進(jìn)入容器內(nèi)介質(zhì)進(jìn)行傳播。

當(dāng)超聲波穿過(guò)下部的水層傳播到油水界面時(shí)，發(fā)生折射和反射現(xiàn)象。由于超聲換能器垂直于油水界面安裝，超聲波波束與油水界面垂直，此時(shí)折射角和反射角均為0度，在此只關(guān)注反射信號(hào)，即反射波束沿著原發(fā)射路徑返回。當(dāng)反射超聲波波束傳播到換能器，轉(zhuǎn)換出的電信號(hào)經(jīng)裝置的檢測(cè)電路捕捉，并經(jīng)過(guò)放大比較后得出距發(fā)射的時(shí)間差。通過(guò)回波時(shí)間的檢定，乘以水中聲速值，可計(jì)算出水層的深度。如此，便能檢測(cè)到油水分層的界面所在。

本裝置的檢測(cè)電路，提供了一種高精度測(cè)量超聲波發(fā)射和接收時(shí)間間隔的方案，采用TDC芯片和FPGA芯片實(shí)現(xiàn)。

該裝置安裝實(shí)施簡(jiǎn)單，無(wú)需對(duì)容器改造；由于不和被檢測(cè)介質(zhì)接觸，設(shè)備耐用性良好；在檢測(cè)裝置維護(hù)或更換時(shí)無(wú)需主設(shè)備停機(jī)。

附圖說(shuō)明

圖1示意了本檢測(cè)方法的一個(gè)簡(jiǎn)例

圖2為本裝置檢測(cè)電路的原理框圖

圖3為所述量杯設(shè)計(jì)圖

具體實(shí)施方式

本裝置采用收發(fā)一體的超聲波換能器作為傳感器，采用1MHz的頻率。

本裝置檢測(cè)電路分為脈沖發(fā)生及采集、高速A/D轉(zhuǎn)換、計(jì)時(shí)電路及邏輯控制等幾個(gè)部分。

計(jì)時(shí)電路部分是以TDC-GP21芯片為核心的脈沖觸發(fā)精準(zhǔn)計(jì)時(shí)電路，其有效計(jì)時(shí)精度可達(dá)1ns。超聲波信號(hào)發(fā)生及采集電路是以FPGA為核心的高速數(shù)據(jù)采集電路，主要用于高頻數(shù)據(jù)采集，其最高采樣速率可達(dá)100MHz，可以根據(jù)不同的介質(zhì)對(duì)特定頻率超聲波的吸收特性，選擇效果顯著的超聲波頻率。

在本裝置中，脈沖發(fā)生電路激發(fā)固定頻率的脈沖信號(hào)，驅(qū)動(dòng)測(cè)量傳感器發(fā)出超聲波信號(hào)，同時(shí)觸發(fā)精確計(jì)時(shí)電路；聲波在容器內(nèi)下層介質(zhì)中傳播，到上層介質(zhì)界面產(chǎn)生反射，反射波經(jīng)濾波放大后停止計(jì)時(shí)電路。計(jì)時(shí)電路的TDC-GP21芯片計(jì)算超聲波發(fā)射和接收之間的時(shí)間差，得到聲波在下層介質(zhì)中傳播的時(shí)間。將聲速與測(cè)量所得時(shí)間值相乘，即可到測(cè)量點(diǎn)到沉積物的距離。

本裝置特別設(shè)計(jì)了校準(zhǔn)所測(cè)介質(zhì)中聲速的校準(zhǔn)測(cè)量量杯，該量杯與取樣傳感器進(jìn)行了一體化設(shè)計(jì)。在裝置開(kāi)始檢測(cè)前或檢測(cè)中，對(duì)該容器排出的下層介質(zhì)取樣，放入校準(zhǔn)測(cè)量量杯內(nèi)，根據(jù)超聲波在量杯內(nèi)固有行程及TDC所測(cè)反射時(shí)間，得到介質(zhì)聲速。該設(shè)計(jì)避免了用理論聲速值代入計(jì)算過(guò)程產(chǎn)生的大范圍誤差，提高了計(jì)算所用介質(zhì)聲速值的準(zhǔn)確性，從而提高了測(cè)量準(zhǔn)確度。

以上對(duì)本發(fā)明的描述是說(shuō)明性的，而非限制性的，本專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員理解，在權(quán)利要求限定的精神與范圍之內(nèi)可對(duì)其進(jìn)行許多修改、變化或等效，但是它們都將落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。