基于电磁谐振技术的石油产品水分智能测定仪

　　0　引言

　　石油产品水分含量的多少对燃料油、润滑油和液压油等油料的使用产生巨大影响,从而直接影响受油装备的各项性能指标以及相关石油产品的储存性能。水分作为石油产品中常用　的理化性能指标之一[1],其含量测定成为质量检测中的必测项目,尤其在航空油料中,水分是作为重要的控制指标之一。目前国内外石油产品水分测定方法比较成熟的可分为两大类型,一是化学法(即卡尔·费休试剂法),该方法虽然精度高,但存在化学试剂(吡啶)气味臭、污染严重,标准试剂需要现配现用且需要专业人员操作等缺点;二是蒸馏法,该方法简单,但精度低、实验时间长、需要冷却循环水。为了适应石油产品水分快速测定的要求,进一步满足油料质量实时分析和在线检测的需要,研究一种新型的自动化和智能化程度都很高的石油产品水分测定仪是很有必要的。

　　1　仪器的测量原理

　　以电容作为敏感元件,利用油的介电常数和水的介电常数不同,当水的含量变化时,油和水的混和物的介电常数发生变化,则相应的电容发生变化,如果把电容接入电磁谐振工作电路中,那么可从谐振频率的变化检测出电容的变化量[2],即求出水的含量。

　　若采用圆柱形电容器作为测量电容,则可以推导电容器的电容与水分含量的关系[2]

　　所以只要求出电容变化量就可以知道水含量S.电容由于是非线性参数,且为储能元件,因此对电容参数的测量通常利用储能元件的充放电性质构成振荡电路。图1是利用555芯片及外围元件组成的电磁谐振电路,工作电容C2的变化转变为振荡电路的频率变化,所以最终测定参数为由水分引起的工作电路的频率变化。

　　2　主要影响因素及其处理

　　由测量原理可知,利用电容的介电常数变化来测试油水混合物中的水分含量,影响介电常数上的主要因素有温度、气相的含量以及石油产品中添加剂的种类和含量[2],每类影响参数　　的影响规律研究及其消除办法直接制约测量结果的精度。

　　2. 1　温度影响及其补偿

　　2. 1. 1　温度的影响规律

　　石油产品的介电常数随温度变化而变化[3],形成误差的大小随电介质对温度敏感程度的不同而不同。当石油产品的水分含量不变时,电容值本身也要随温度变化而变化,其造成的　　误差近似用式(2)表示:

　　式(2)从理论上描述了温度与电容变化的关系。但实践证明温度与电容的变化关系并非式(2)简单的线性关系,图2为某石油产品温度与电容(工作频率)的关系曲线。分析原因,式(2)的得出没有考虑以下因素: