Підвищення чутливості вимірювання вмісту вологи в сирій нафті

Рейтинг користувача:  / 1
ГіршийКращий 

Authors:


О. В. Осадчук, orcid.org/0000-0001-6662-9141, Вінницький національний технічний університет, м. Вінниця, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

А. О. Семенов, orcid.org/0000-0001-9580-6602, Вінницький національний технічний університет, м. Вінниця, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

О. С. Звягін, orcid.org/0000-0002-5386-6057, Вінницький національний технічний університет, м. Вінниця, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

О. О. Семенова, orcid.org/0000-0001-5312-9148, Вінницький національний технічний університет, м. Вінниця, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

А. В. Рудик, orcid.org/0000-0002-5981-3124, Національний університет водного господарства та природокористування, м. Рівне, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.


повний текст / full article



Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu. 2021, (5): 049 - 053

https://doi.org/10.33271/nvngu/2021-5/049



Abstract:



Мета.
Дослідження частотного перетворювача вологи на основі вологочутливого ємнісного елемента циліндричної конструкції із сітчастими електродами для системи вимірювання кількості й параметрів сирої нафти.


Методика.
При побудові вологочутливого елемента застосовано осциляторний метод вимірювання вологості для досягнення високої чутливості й точності при збереженні низької вартості приладу. Вологочутливий ємнісний сенсор на основі циліндричної структури з сітчастими електродами був уведений до системи вимірювального генератора на основі транзисторної структури з від’єм­ним диференційним опором.


Результати.
Отримані аналітичні вирази для опису діелектричної проникності неоднорідної суміші води й нафти. Застосовуючи ці рівняння, розрахована ємність чутливого до вологості сенсора з сітчастими електродами як залежність вологості сирої нафти. Було визначено, що ємність чутливого до вологості сенсора зросла з 20 до 44 пФ у випадку, коли масова вологість сирої нафти змінилася від 0 до 30 %. Чутливість розробленого ємнісного сенсора становить 0,8 пФ/% при використанні вимірювальної установки у вигляді трубопроводу сирої нафти діаметром 50 міліметрів.


Наукова новизна.
Розроблена математична модель первинного перетворювача вологості сирої нафти на основі конденсаторної циліндричної структури з сіткоподібними електродами, що дозволяє визначити значення електричної ємності первинного перетворювача вологості сирої нафти. Розроблено автогенераторний засіб контролю вологості сирої нафти на основі структури біполярного й польового транзисторів із конденсаторною циліндричною структурою з сіткоподібними електродами.


Практична значимість.
Розроблено схемотехнічне рішення перетворювача вологості сирої нафти. Результати експериментальних досліджень показали, що для обраного варіанту схеми перетворювача вологості частота вихідного сигналу зменшувалася в діапазоні від 1,617 до 1,27 МГц зі зміною масової вологості нафти туркменської суміші від 0 до 30 % відповідно, і є близькою до лінійної залежності. Широкий діапазон частот вихідного сигналу вторинного перетворювача з частотним виходом вимірюваної інформації на порядок підвищує точність вимірювання вологості в сирій нафті.


Ключові слова:
сира нафта, вміст вологи, ємнісний сенсор, частотний перетворювач, від’ємний диференційний опір, чутливість до вологи

References.


1. Bazaluk, O., Slabyi, O., Vekeryk, V., Velychkovych, A., Ropyak, L., & Lozynskyi, V. (2021). A Technology of Hydrocarbon Fluid Production Intensification by Productive Stratum Drainage Zone Reaming. Energies, 14(12), 3514. https://doi.org/10.3390/en14123514.

2. Vynnykov, Yu., Manhura, A., Zimin, O., & Matviienko, A. (2019). Use of thermal and magnetic devices for prevention of asphaltene, resin, and wax deposits on oil equipment surfaces. Mining of Mineral Deposits, 13(2), 34-40. https://doi.org/10.33271/mining13.02.034.

3. Fyk, M., Biletskyi, V., Abbood, M., Al-Sultan, M., Abbood, M., Abdullatif, H., & Shapchenko, Y. (2020). Modeling of the lifting of a heat transfer agent in a geothermal well of a gas condensate deposit. Mining of Mineral Deposits, 14(2), 66-74. https://doi.org/10.33271/mining14.02.066.

4. Bravo-Méndeza, J., González-Velázqueza, J.L., Domínguez-Aguilarb, M.A., & Rivas-Lópeza, D.I. (2018). High-temperature corrosion of a UNS K03006 steel pipe in a crude oil vacuum residue distillation unit. Engineering Failure Analysis, 92, 149-162. https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2018.05.016.

5. Bharatiya, U., Gal, P., Agrawal, A., Shah, M., & Sircar, A. (2019). Effect of Corrosion on Crude Oil and Natural Gas Pipeline with Emphasis on Prevention by Ecofriendly Corrosion Inhibitors: A Comprehensive Review. Journal of Bio- and Tribo-Corrosion 5(35), 1-35. https://doi.org/10.1007/s40735-019-0225-9.

6. Trnka, P., Mentlík, V., & Svoboda, M. (2014). The effect of moisture content on electrical insulating liquids. 2014 IEEE 18 th International Conference on Dielectric Liquids (ICDL), 1-4. https://doi.org/10.1109/ICDL.2014.6893120.

7. Liu, H., Tang, X., Lu, H., Xie, W., Hu, Y., & Xue, Q. (2020). An interdigitated impedance microsensor for detection of moisture content in engine oil. Nanotechnology and Precision Engineering, 3(2), 75-80. https://doi.org/10.1016/j.npe.2020.04.001.

8. Ab Ghani, S., Abu Bakar, N., Chairul, I. S., Ahmad Khiar, M. S., & Ab Aziz, N.H. (2020). Effects of Moisture Content and Temperature on the Dielectric Strength of Transformer Insulating Oil. Journal of Advanced Research in Fluid Mechanics and Thermal Sciences, 63(1), 107-116.

9. Tan, C., Zhang, Z., Feng, G., Li, B., Wu, H., & Tan, T. (2019). Research on Measurement Model of Water Content of Oil Well Based on Data Fusion. 2019 International Conference on Intelligent Computing, Automation and Systems (ICICAS), 44-47. https://doi.org/10.1109/ICICAS48597.2019.00018.

10. Yi, L., Ding, J., & Liu, C. (2019). NMR principle analysis based object detection for intelligent measurement of crude oil moisture content. 12 th Asian Control Conference (ASCC), 456-461.

11. Ren, G., Ge, D., Sun, K., Chen, X., Mi, L., & Yao, X. (2020). A Novel Method of Crude Oil Water-Cut Detection Based on Multi-Sensor Fusion. International Petroleum Technology Conference. https://doi.org/10.2523/IPTC-20216-Abstract.

12. Dong, P., Zeng, X., Duan, C., Wang, T., Luo, S., Wang, P., …, & Zhao, H. (2020). Error Correction Method of Crude Oil Moisture Content Detection Based on BP Neural Network, IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 558, 022005, 1-12. https://doi.org/10.1088/1755-1315/558/2/022005.

13. Osadchuk, A. V., Semenov, A. A., Zviahin, O. S., Savytskyi, A. Y., Komada, P., & Nurseitova, K. (2019). Numerical method for processing frequency measuring signals from microelectronic sensors based on transistor structures with negative differential resistance. Proceedings of SPIE, 11176, 111765Y. https://doi.org/10.1117/12.2536942.

14. Varavallo, R., Moreira, V. M., Paes, V., Brito, P., Olivas, J., & Pinto, H. C. (2014). Microstructure and residual stress analysis of explosion cladded inconel 625 and ASME SA516-70 carbon steel bimetal plates. Advanced Materials Research, (996), 494-499. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMR.996.494.

15. Xiong, C. Y. (2012). Design and Application of Time-Domain Transmission Moisture Content of Crude Oil Sensor. Advanced Materials Research, (542-543), 928-932. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/amr.542-543.928.

16. Bian, X. N., He W., & Han, H. Y. (2010). Design of Capacitance Sensor’s Circuit. 2010 Symposium on Photonics and Optoelectronics, 1-4. https://doi.org/10.1109/SOPO.2010.5504236.

17. Korkua, S. K., & Sakphrom, S. (2020). Low-cost capacitive sensor for detecting palm-wood moisture content in real-time. Heliyon, 6(8), e04555, 1-7. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2020.e04555.

18. Makeev, Y. V., Lifanov, A. P., & Sovlukov, A. S. (2014). Microwave measurement of water content in flowing crude oil with improved accuracy. 24 th International Crimean Conference Microwave & Telecommunication Technology, 956-957. https://doi.org/10.1109/CRMICO.2014.6959712.

19. Semenov, A. O., Baraban, S. V., Osadchuk, O. V., Semenova, O. O., Koval, K. O., & Savytskyi, A. Y. (2019). Microelectronic Pyroelectric Measuring Transducers. 4 th International Conference on Nanotechnologies and Biomedical Engineering, 393-397. https://doi.org/10.1007/978-3-030-31866-6_72.

20. Osadchuk, A. V., Semenov, A. A., Baraban, S. V., Semenova, E. A., & Koval, K. O. (2013). Noncontact infrared thermometer based on a self-oscillating lambda type system for measuring the human body’s temperature, Microwave and Telecommunication Technology, 1069-1070.

 

Наступні статті з поточного розділу:

Відвідувачі

4184443
Сьогодні
За місяць
Всього
10002
31611
4184443

Гостьова книга

Якщо у вас є питання, побажання або пропозиції, ви можете написати їх у нашій «Гостьовій книзі»

Реєстраційні дані

ISSN (print) 2071-2227,
ISSN (online) 2223-2362.
Журнал зареєстровано у Міністерстві юстиції України.
Реєстраційний номер КВ № 17742-6592ПР від 27.04.2011.

Контакти

49005, м. Дніпро, пр. Д. Яворницького, 19, корп. 3, к. 24 а
Тел.: +38 (056) 746 32 79.
e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.
Ви тут: Головна Головна UkrCat Архів журналу 2021 Зміст №5 2021 Підвищення чутливості вимірювання вмісту вологи в сирій нафті