[发明专利]一种拉脱式原油粘度测量装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种对原油粘度进行测量的装置及方法，尤其是涉及一种拉脱式原油粘度测量装置及方法。

背景技术

粘滞力是液体的一个重要的性质，特别是在原油开采的领域，粘滞力的测量有着非常重要的意义。在测量粘滞力的过程中，用到最多的是拉托法，拉脱法是一种测量一个已知周长的金属圆环或金属圆柱从待测液体表面脱离时所需的拉力，从而求得该液体粘滞力的方法，所需的拉力是由液体粘滞力、环的内外径及液体材质、纯度等因素决定。当金属圆柱从液面拉出时，粘滞力就表现为圆柱两旁的液膜以一定的拉力作用于圆柱上，制约其向外拉出。但是现有拉脱法中测量拉力的装置都存在测量误差大，且需要人工操作等缺点。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种精度高、自动测量原油粘度的装置及方法。

为解决上述技术问题，本发明提供一种拉脱式原油粘度测量装置，其包括重力测量装置，吊棒，容器，直流电机，所述的吊棒为若干个，且吊棒由直流电机匀速驱动，容器内盛装石油液体。

所述的重力测量装置采用电阻应变片进行称重。

所述的电阻应变片通过神经网络进行温度补偿。

所述的直流电机为步进电机，且采用三星公司的S3C2410处理器。

本发明还提供了一种测量原油粘度的方法，包括如下步骤：测量初始，步进电机旋转，驱动吊棒完全浸没于石油液体中，此时，步进电机停止工作，测重部分的值为M₁，步进电机反转，使吊棒匀速缓慢上升，当吊棒每上升一毫米的时候记录下此时的重量M_x，通过受力分析可知：

M_x＝M₁-ρgv′-F_拉

(1)式中ρ为液体的密度，v’是吊棒露出液面的体积，也就是吊棒被拉出液体的体积；

根据作用力与反作用力定律，在液膜拉出过程中，吊棒对液体的拉力，其大小等于液膜对吊棒的粘滞力，方向与粘滞力方向相反：

F_粘滞力＝F_拉＝M₁-M_x-ρgv′

(2)由于步进电机的转速一定，其每1/3秒钟提升吊棒的高度为一毫米，则：

V′＝3ST

(3)其中，S是吊棒的横截面积，T是时间；

因此通过测量液体容器在吊棒提拉过程中的重力变化，就可以得到原油粘度的值。

本发明的原油粘度测量装置与方法与现有技术相比具有如下优点：

(1)由于测重部分使用神经网络进行温度补偿的电阻应变片进行测量，可以测量出粘滞力的变化，其测量精度可达二百万分之一以上；

(2)通过设计出的控制电机恒定转速部分，实现吊棒匀速被拉出，省去人工操作，避免人为因素误差干扰，实现了自动测量，提高了测量的精确度和稳定性。

附图说明

图1是本发明测量装置的原理图；

图2是本发明测量装置的硬件框图；

图3是本发明测量装置测重部分的电路图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

图1示出了本发明测量装置的原理图，图中重力测量部分主要负责测量液体的重量。直流电机驱动着若干个长为5厘米的吊棒，采用若干个吊棒的好处在于能扩大受力面积，提高测量精度，将指定量的原油液体放入容器中且置于测重部分上。测量开始，直流电机旋转，驱动吊棒完全浸没于石油液体中。此时，直流电机停止工作，测重部分的值为M₁，直流电机反转，使吊棒匀速缓慢上升，当吊棒每上升一毫米的时候记录下此时的重量M_x，通过受力分析可知，液体受到自身的重力(这里的重力由吊棒拉出液体体积的变化而不同)，以及吊棒对液体的拉力，所以在吊棒的拉出液面过程中，传感器的值Mx为：

M_x＝M₁-ρgv′-F_拉

(1)式中ρ为液体的密度，v’是吊棒露出液面的体积，也就是吊棒被拉出液体的体积。

根据作用力与反作用力定律，在液膜拉出过程中，吊棒对液体的拉力，其大小等于液膜对吊棒的粘滞力，方向与粘滞力方向相反。

F_粘滞力＝F_拉＝M₁-M_x-ρgv′

(2)由于步进电机的转速一定，其每1/3秒钟提升吊棒的高度为一毫米，则：

V′＝3ST