本實(shí)用新型涉及油田開采技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種油田濕蒸汽發(fā)生器水質(zhì)自動(dòng)檢測(cè)裝置。

背景技術(shù)：
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國(guó)內(nèi)在稠油開采中普遍采用蒸汽吞吐方式，此方法是將濕蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生的高溫高壓的濕蒸汽注入地下油層，從而降低稠油粘度，提高油井采收率。

濕蒸汽發(fā)生器對(duì)水質(zhì)要求較高，水中的總硬度要求不超過(guò)0.001moL/L，如果水質(zhì)硬度超標(biāo)會(huì)導(dǎo)致爐管迅速結(jié)垢。爐管結(jié)垢后使熱傳導(dǎo)能力下降，增加燃料的消耗量。如果長(zhǎng)時(shí)間漏硬運(yùn)行，極易造成爆管等重大安全事故。

濕蒸汽干度是稠油熱采技術(shù)中的一項(xiàng)主要指標(biāo)，它不僅關(guān)系到采出稠油的質(zhì)量，還對(duì)油田采油設(shè)備的安全運(yùn)行有著不可忽視的作用。

此外濕蒸汽發(fā)生器用水中的亞硫酸鈉過(guò)剩量低會(huì)造成濕蒸汽發(fā)生器爐管的氧腐蝕，過(guò)高會(huì)產(chǎn)生有毒氣體，產(chǎn)生的硫化氫氣體有爆炸危險(xiǎn)，產(chǎn)生氫氧化鈉使水的pH值升高引起苛性脆化，過(guò)熱時(shí)導(dǎo)致結(jié)垢更加嚴(yán)重。

目前測(cè)定以上水質(zhì)參數(shù)及濕蒸汽干度的方法主要分為以下幾種：人工化驗(yàn)法、pH值法、電導(dǎo)率法、微波測(cè)定法、體積計(jì)算法、光譜測(cè)定法等，但考慮到成本及技術(shù)方法的成熟度，現(xiàn)今多數(shù)還是采用人工化驗(yàn)方法，但由于采用人工滴定法測(cè)定過(guò)程中包括取樣水的顏色變化、混合速度不一致以及人眼對(duì)光感及色彩的敏感度不一致等多種客觀因素，造成此方法誤差較大與化驗(yàn)時(shí)間滯后等諸多缺陷，致使?jié)裾羝l(fā)生器長(zhǎng)期低效運(yùn)行。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
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本實(shí)用新型的目的是提供一種油田濕蒸汽發(fā)生器水質(zhì)自動(dòng)檢測(cè)裝置，該實(shí)用新型為提高精度且考慮方法穩(wěn)定性，延用原化學(xué)檢驗(yàn)方法，利用標(biāo)準(zhǔn)溶液，將電子眼對(duì)色彩飽和度及對(duì)比度的動(dòng)態(tài)辨識(shí)度調(diào)制為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出，將信號(hào)通過(guò)主控板繪制成標(biāo)準(zhǔn)曲線，將該曲線記錄為標(biāo)準(zhǔn)零點(diǎn)，在濕蒸汽發(fā)生器運(yùn)行中與動(dòng)態(tài)水質(zhì)檢驗(yàn)結(jié)果曲線對(duì)比，判斷擬合度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后，可計(jì)算出當(dāng)前水質(zhì)指標(biāo)值，此方式穩(wěn)定可靠、準(zhǔn)確性高，是提高濕蒸汽發(fā)生器水質(zhì)檢測(cè)精度的有效方法，以此方法為核心再結(jié)合伺服和計(jì)量控制器件，研發(fā)出濕蒸汽發(fā)生器水質(zhì)自動(dòng)檢測(cè)裝置，該裝置可24小時(shí)在線檢測(cè)濕蒸汽發(fā)生器水質(zhì)硬度總量、蒸汽干度和亞硫酸鈉過(guò)剩量指標(biāo)。

該裝置將濕蒸汽發(fā)生器柱塞泵入口水樣及蒸汽干度取樣水接入裝置后，通過(guò)自動(dòng)設(shè)定相關(guān)參數(shù)后，裝置有序的自動(dòng)取樣、自動(dòng)滴定、電子眼識(shí)別等方法可以將濕蒸汽發(fā)生器用水水質(zhì)總硬度、蒸汽干度及亞硫酸鈉過(guò)剩量通過(guò)主控板計(jì)算后，直接顯示在裝置的操作顯示面板上并記錄。

濕蒸汽發(fā)生器水質(zhì)自動(dòng)檢測(cè)裝置是模擬人工化學(xué)方法化驗(yàn)的步驟，通過(guò)微量計(jì)量泵按順序滴定各類試劑，混合均勻后通過(guò)電子手段模擬人眼實(shí)現(xiàn)顏色、色調(diào)、飽和度、對(duì)比度等多項(xiàng)參數(shù)的反饋并生成多條動(dòng)態(tài)曲線，動(dòng)態(tài)曲線與預(yù)存的標(biāo)準(zhǔn)曲線對(duì)比，使之達(dá)到高擬合后停止滴定，計(jì)算試劑消耗量，通過(guò)裝置內(nèi)部主控板預(yù)設(shè)的公式即可計(jì)算出濕蒸汽發(fā)生器用水的硬度、蒸汽干度及亞硫酸鈉過(guò)剩量。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案：

一種油田濕蒸汽發(fā)生器水質(zhì)自動(dòng)檢測(cè)裝置，該裝置包括操作顯示面板，主控板，密閉檢測(cè)倉(cāng)和試劑存貯矩陣室，其中：

所述的主控板設(shè)有電子眼接口和清洗烘干器接口；

所述的密閉檢測(cè)倉(cāng)內(nèi)設(shè)有混合反應(yīng)器、電子眼和清洗烘干器；

所述的試劑存貯矩陣室通過(guò)線路與密閉檢測(cè)倉(cāng)連接，密閉檢測(cè)倉(cāng)和濕蒸汽發(fā)生器水樣入口連接，密閉檢測(cè)倉(cāng)和濕蒸汽發(fā)生器水樣出口連接，電子眼通過(guò)線路與主控板電子眼接口連接，清洗烘干器通過(guò)線路與主控板清洗烘干器接口連接，主控板通過(guò)線路分別與操作顯示面板、濕蒸汽發(fā)生器水樣入口、濕蒸汽發(fā)生器水樣出口和試劑存貯矩陣室連接。

所述的濕蒸汽發(fā)生器水樣進(jìn)口處設(shè)有生水取樣計(jì)量泵，所述的生水取樣計(jì)量泵通過(guò)線路與密閉檢測(cè)倉(cāng)連接；所述的濕蒸汽發(fā)生器水樣出口處設(shè)有蒸汽取水樣計(jì)量泵，所述的蒸汽取水樣計(jì)量泵通過(guò)線路與密閉檢測(cè)倉(cāng)連接。

所述的電子眼為雙曲度電子眼，所述的雙曲度電子眼包括兩塊凸透鏡，兩片顏色識(shí)別芯片，ARM微處理芯片和遮光板，所述的第一顏色識(shí)別芯片和第二顏色識(shí)別芯片通過(guò)ARM微處理芯片連接，第一顏色識(shí)別芯片下方設(shè)置第一凸透鏡，第二顏色識(shí)別芯片下方設(shè)置第二凸透鏡，并分別通過(guò)遮光板包圍形成反射罩。

所述的混合反應(yīng)器上方設(shè)有滴定矩陣器，混合反應(yīng)器側(cè)壁設(shè)有白平衡校正光源，混合反應(yīng)器底部設(shè)有殘液排污閥，所述的滴定矩陣器與試劑存貯矩陣室連接，所述的殘液排污閥通過(guò)殘液排污管與外界連通。

所述的密閉檢測(cè)倉(cāng)頂部設(shè)有氣體排空器，所述的密閉檢測(cè)倉(cāng)底部設(shè)有混合驅(qū)動(dòng)器，所述的混合驅(qū)動(dòng)器和混合反應(yīng)器底部連接，所述的密閉檢測(cè)倉(cāng)內(nèi)側(cè)壁設(shè)有進(jìn)樣穿板接頭。

所述的試劑存貯矩陣室內(nèi)包括8個(gè)微量計(jì)量泵和8個(gè)對(duì)應(yīng)試劑器皿，各微量計(jì)量泵依次排列，并分別與8個(gè)對(duì)應(yīng)試劑器皿連接，試劑器皿底部分別設(shè)有稱重傳感器；其中，所述的 8個(gè)試劑器皿分別為甲基橙試劑器皿、硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液試劑器皿、氨一氯化銨試劑器皿、鉻黑T 試劑器皿、EDTA試劑器皿、與鹽酸試劑器皿、淀粉水溶液試劑器皿和碘酸-碘化鉀試劑器皿，所述的8個(gè)微量計(jì)量泵中，第一微量計(jì)量泵與甲基橙試劑器皿連接；第二微量計(jì)量泵與硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液試劑器皿連接；第三微量計(jì)量泵與氨一氯化銨試劑器皿連接；第四微量計(jì)量泵與鉻黑T試劑器皿連接；第五微量計(jì)量泵與EDTA試劑器皿連接；第六微量計(jì)量泵與鹽酸試劑器皿連接；第七微量計(jì)量泵與淀粉水溶液試劑器皿連接；第八微量計(jì)量泵與碘酸-碘化鉀試劑器皿連接。

采用所述的油田濕蒸汽發(fā)生器水質(zhì)自動(dòng)檢測(cè)裝置進(jìn)行水質(zhì)自動(dòng)檢測(cè)的方法，包括以下步驟：

步驟1.生水硬度檢測(cè)

1.單位體積生水取樣水EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液消耗量

(1)抽取單位體積濕蒸汽發(fā)生器進(jìn)口生水取樣水至混合反應(yīng)器中，進(jìn)行攪拌，并抽取氨一氯化銨緩沖液，持續(xù)滴入混合反應(yīng)器中，隨后抽取鉻黑T指示劑，持續(xù)滴入混合反應(yīng)器中，與生水取樣水充分混合，并通過(guò)電子眼進(jìn)行記錄；

(2)將EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液持續(xù)滴入混合反應(yīng)器中，并通過(guò)電子眼記錄顏色與色彩飽和度變化，并生成動(dòng)態(tài)曲線，與主控板中預(yù)存顏色與色彩飽和度變化標(biāo)準(zhǔn)曲線對(duì)比：

當(dāng)曲線達(dá)到高度擬合后，EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液停止滴入，并通過(guò)主控板記錄單位體積生水取樣水EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液消耗量；

2.生水硬度計(jì)算

根據(jù)取樣量和滴定量計(jì)算出硬度：YD＝1000CV/Vs

式中YD——生水硬度

C——EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度，moL/L；

V——單位體積生水取樣水EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液消耗量，mL；

Vs——單位體積生水取樣水，mL；

主控板通過(guò)上式計(jì)算，將生水硬度值顯示在操作顯示面板上并記錄當(dāng)前時(shí)間與當(dāng)前硬度值并將結(jié)果存入主控板數(shù)據(jù)庫(kù)；

步驟2.濕蒸汽干度檢測(cè)

1.單位體積生水取樣水耗酸量檢測(cè)

(1)抽取單位體積濕蒸汽發(fā)生器進(jìn)口生水取樣水至混合反應(yīng)器中，進(jìn)行攪拌，并抽取甲基橙試劑，持續(xù)滴入混合反應(yīng)器中，與生水取樣水充分混合，并通過(guò)電子眼進(jìn)行記錄；

(2)將硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液持續(xù)滴入混合反應(yīng)器中，并通過(guò)電子眼記錄顏色與色彩飽和度變化，并生成動(dòng)態(tài)曲線，與主控板中預(yù)存顏色與色彩飽和度變化標(biāo)準(zhǔn)曲線對(duì)比：

當(dāng)曲線達(dá)到高度擬合后，硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液停止滴入，并通過(guò)主控板記錄單位體積生水取樣水耗酸量；

2.單位體積蒸汽取樣水耗酸量檢測(cè)

(1)抽取單位體積濕蒸汽發(fā)生器出口蒸汽取樣水至混合反應(yīng)器中，進(jìn)行攪拌，并抽取甲基橙試劑，持續(xù)滴入混合反應(yīng)器中，與出口蒸汽取樣水充分混合，并通過(guò)電子眼進(jìn)行記錄；

(2)將硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液持續(xù)滴入混合反應(yīng)器中，并通過(guò)電子眼記錄顏色與色彩飽和度變化，并生成動(dòng)態(tài)曲線，與主控板中預(yù)存顏色與色彩飽和度變化標(biāo)準(zhǔn)曲線對(duì)比：

當(dāng)曲線達(dá)到高度擬合后，硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液停止滴入，并通過(guò)主控板記錄單位體積蒸汽取樣水耗酸量；

3.濕蒸汽干度計(jì)算

G＝(B-A)*100/B

式中：G-濕蒸汽干度，％；

A-單位體積生水取樣水耗酸量，mL；

B-單位體積蒸汽取樣水耗酸量，mL；

主控板通過(guò)上式計(jì)算，將濕蒸汽干度值顯示在操作顯示面板上，并記錄當(dāng)前時(shí)間與當(dāng)前濕蒸汽干度值并將結(jié)果存入主控板數(shù)據(jù)庫(kù)；

步驟3.單位體積生水取樣水亞硫酸鈉過(guò)剩量檢測(cè)

(1)抽取單位體積濕蒸汽發(fā)生器進(jìn)口生水取樣水至混合反應(yīng)器中，進(jìn)行攪拌，并依次抽取鹽酸，淀粉水溶液先后持續(xù)滴入混合反應(yīng)器中，與生水取樣水充分混合，電子眼啟動(dòng)持續(xù)檢測(cè)功能；

(2)抽取碘酸-碘化鉀持續(xù)滴入混合反應(yīng)器中，并通過(guò)電子眼記錄顏色及色彩飽和度變化，并生成動(dòng)態(tài)曲線與預(yù)存顏色與色彩飽和度變化標(biāo)準(zhǔn)曲線對(duì)比：

當(dāng)曲線達(dá)到干度擬合后，酸-碘化鉀溶液停止滴入，記錄，碘酸-碘化鉀溶液消耗量V1；

(3)抽取與進(jìn)口生水取樣水體積相同濕蒸汽發(fā)生器蒸汽取樣水至混合反應(yīng)器中，進(jìn)行攪拌，并依次抽取鹽酸，淀粉水溶液和碘酸-碘化鉀溶液，先后持續(xù)滴入混合反應(yīng)器中，與生水取樣水充分混合，電子眼啟動(dòng)持續(xù)檢測(cè)功能；

(4)抽取碘酸-碘化鉀持續(xù)滴入混合反應(yīng)器中，并通過(guò)電子眼記錄顏色及色彩飽和度變化，并生成動(dòng)態(tài)曲線與預(yù)存顏色與色彩飽和度變化標(biāo)準(zhǔn)曲線對(duì)比：

當(dāng)曲線達(dá)到高度擬合后，碘酸-碘化鉀溶液停止滴入，記錄碘酸-碘化鉀溶液消耗量V2；

計(jì)算公式：

亞硫酸鈉過(guò)剩量GS＝[T(V2-V1)÷VS]×10³

其中：

GS——亞硫酸鈉過(guò)剩量

V1——生水取樣水消耗碘酸-碘化鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液體積，mL

V2——蒸汽取樣水消耗碘酸-碘化鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液體積，mL

T——碘酸-碘化鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度，mg/mL

VS——生水取樣水體積，mL

主控板通過(guò)上式計(jì)算后，將亞硫酸鈉過(guò)剩量值顯示在操作顯示面板上并記錄當(dāng)前時(shí)間與亞硫酸鈉過(guò)剩量值并將結(jié)果存入主控板數(shù)據(jù)庫(kù)。

所述的高度擬合為：顏色變化標(biāo)準(zhǔn)曲線與顏色變化動(dòng)態(tài)曲線擬合度≥98％，色彩飽和度變化標(biāo)準(zhǔn)曲線與色彩飽和度變化動(dòng)態(tài)曲線擬合度≥95％。

所述的硬度檢測(cè)過(guò)程中，顏色與色彩飽和度變化標(biāo)準(zhǔn)曲線生成過(guò)程為：取已知硬度值取樣水作為標(biāo)準(zhǔn)水樣，加入混合反應(yīng)器中，啟動(dòng)裝置硬度檢測(cè)功能，抽取氨一氯化銨緩沖液，持續(xù)滴入混合反應(yīng)器中，隨后抽取鉻黑T指示劑，持續(xù)滴入混合反應(yīng)器中，與取樣水充分混合，按預(yù)定量持續(xù)滴入EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液，電子眼監(jiān)視檢測(cè)全過(guò)程并生成顏色與色彩飽和度變化標(biāo)準(zhǔn)曲線，并記錄在主控板硬度預(yù)設(shè)值存儲(chǔ)寄存器中；

所述的濕蒸汽干度檢測(cè)過(guò)程中，顏色與色彩飽和度變化標(biāo)準(zhǔn)曲線生成過(guò)程為：取已知濕蒸汽干度值取樣水作為標(biāo)準(zhǔn)水樣，加入混合反應(yīng)器中，啟動(dòng)裝置干度檢測(cè)功能，抽取甲基橙試劑，持續(xù)滴入混合反應(yīng)器中，取樣水充分混合，按預(yù)定量持續(xù)滴入硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液至混合反應(yīng)器中，電子眼監(jiān)視檢測(cè)全過(guò)程并生成顏色與色彩飽和度變化標(biāo)準(zhǔn)曲線，并記錄在主控板干度預(yù)設(shè)值存儲(chǔ)寄存器中；

所述的亞硫酸鈉過(guò)剩量檢測(cè)過(guò)程中，顏色與色彩飽和度變化標(biāo)準(zhǔn)曲線生成：取已知亞硫酸鈉過(guò)剩量值取樣水作為標(biāo)準(zhǔn)水樣，加入混合反應(yīng)器中，啟動(dòng)裝置亞硫酸鈉過(guò)剩量檢測(cè)功能，抽取鹽酸，淀粉水溶液滴入混合反應(yīng)器中，抽取碘酸-碘化鉀持續(xù)滴入混合反應(yīng)器中，電子眼監(jiān)視檢測(cè)全過(guò)程并生成顏色與色彩飽和度變化標(biāo)準(zhǔn)曲線，并記錄在主控板亞硫酸鈉過(guò)剩量存儲(chǔ)寄存器中。

所述的水質(zhì)自動(dòng)檢測(cè)之前，進(jìn)行裝置自檢，自檢包括以下步驟：

1.試劑檢驗(yàn)

自動(dòng)檢測(cè)裝置開機(jī)后，通過(guò)主控板發(fā)出自檢指令，對(duì)試劑存貯矩陣室各試劑量進(jìn)行缺失性檢測(cè)：

若有某種試劑缺失，主控板發(fā)出報(bào)警指令將缺失的試劑名稱顯示在操作顯示面板上，提示人工添加；

若無(wú)缺失檢驗(yàn)通過(guò)，自檢進(jìn)入下一步；

2.混合器密閉性檢驗(yàn)

主控板首先給出電子眼識(shí)別光感指令，檢測(cè)時(shí)間1～3秒：

密閉空間若有透光，主控板發(fā)出報(bào)警并在操作顯示面板提示“密閉性異常”；

若密閉性良好檢驗(yàn)通過(guò)，自檢進(jìn)入下一步；

3.混合反應(yīng)器異常檢測(cè)

主控板啟動(dòng)混合反應(yīng)器，混合驅(qū)動(dòng)器工作，安裝在混合反應(yīng)器內(nèi)部的位移傳感器反饋信號(hào)至主控板：

若有異常主控板發(fā)出報(bào)警并在操作顯示面板提示“混合驅(qū)動(dòng)器故障”；

若混合驅(qū)動(dòng)器工作正常，自檢結(jié)束。

所述的檢測(cè)方法，在檢測(cè)之前，對(duì)電子眼進(jìn)行白平衡矯正，白平衡校正光源持續(xù)亮90～110ms，電子眼記錄白平衡數(shù)據(jù)值并存儲(chǔ)。

所述的檢測(cè)方法，在檢測(cè)之前，對(duì)混合反應(yīng)器進(jìn)行清洗，清洗包括以下步驟：

(1)啟動(dòng)殘液排除閥，將混合反應(yīng)器內(nèi)部殘液排空；

(2)殘液排污閥關(guān)閉，并對(duì)混合反應(yīng)器進(jìn)行高速清洗；

(3)持續(xù)抽取濕蒸汽發(fā)生器進(jìn)口樣水至將殘液清洗干凈；

(4)排除殘液；

(5)將(2)～(4)步循環(huán)執(zhí)行2～4次，并烘干，清洗完成。

本實(shí)用新型的技術(shù)原理：

濕蒸汽發(fā)生器水質(zhì)自動(dòng)檢測(cè)裝置是模擬人工化學(xué)方法化驗(yàn)的設(shè)備，通過(guò)微量計(jì)量泵按順序滴定各類試劑，混合均勻后通過(guò)電子手段模擬人眼實(shí)現(xiàn)顏色、色調(diào)、飽和度、對(duì)比度等多項(xiàng)參數(shù)的反饋并生成多條動(dòng)態(tài)曲線。動(dòng)態(tài)曲線與預(yù)存的標(biāo)準(zhǔn)曲線對(duì)比，判斷擬合度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后停止滴定，計(jì)算試劑消耗量，通過(guò)裝置內(nèi)部主控板預(yù)設(shè)的公式即可計(jì)算出濕蒸汽發(fā)生器用水的硬度、濕蒸汽干度值及亞硫酸鈉過(guò)剩量。

眾所周知，自然界中任何一種色光都可由R、G、B三基色按不同的比例相加混合而成，如附圖4所示，當(dāng)三基色分量都為N(最弱)時(shí)混合為黑色光；當(dāng)三基色分量都為M(最強(qiáng))時(shí)混合為白色光。任一顏色F是這個(gè)立方體坐標(biāo)中的一點(diǎn)，調(diào)整三色系數(shù)R、G、B中的任一系數(shù)都會(huì)改變F的坐標(biāo)值，也即改變了F的色值，則在RGB顏色空間，任意色光F都可以用R、 G、B三色不同分量的相加混合而成，所以F＝r[R]+g[G]+b[B]，其中rgb是坐標(biāo)系數(shù)。

在裝置進(jìn)入檢測(cè)過(guò)程中，白平衡校正光源常亮且恒定亮度，為電子眼提供色彩飽和度變化基準(zhǔn)亮度，H為色彩飽和度變化曲線，滴定原點(diǎn)至滴定終點(diǎn)與F值255-0方向變化必定會(huì)產(chǎn)生顏色變化曲線S，如附圖5所示，電子眼通過(guò)凸透鏡發(fā)出光束，以無(wú)死角的方式掃描混合反應(yīng)器內(nèi)部液體，當(dāng)兩只顏色識(shí)別芯片交替工作，交替發(fā)出RGB基準(zhǔn)色及混合色光束，混合反應(yīng)器內(nèi)的液體顏色變化均可反射至對(duì)應(yīng)的顏色傳感器接收端，并將所測(cè)的數(shù)據(jù)通過(guò)ARM 微處理器芯片實(shí)時(shí)傳送，液體的顏色、色彩飽和度等變化同時(shí)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)送入主控板，記錄色彩飽和度變化曲線H和顏色變化曲線S，水質(zhì)自動(dòng)檢測(cè)原理圖，如圖3所示。

本實(shí)用新型的有益效果：

(1)本實(shí)用新型裝置的主要功能是對(duì)濕蒸汽發(fā)生器水質(zhì)檢測(cè)中總硬度、濕蒸汽干度與亞硫酸鈉過(guò)剩量的在線檢測(cè)，涵蓋了濕蒸汽發(fā)生器運(yùn)行中主要參數(shù)的檢測(cè)，該裝置的應(yīng)用有效改善了濕蒸汽發(fā)生器水質(zhì)檢測(cè)滯后性、檢測(cè)精度低和相關(guān)人為因素等問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了濕蒸汽發(fā)生器運(yùn)行中水質(zhì)參數(shù)的實(shí)時(shí)在線檢測(cè)，為閉環(huán)控制系統(tǒng)提供了標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出，提高注汽質(zhì)量的同時(shí)為濕蒸汽發(fā)生器安全生產(chǎn)提供了重要參數(shù)依據(jù)。

(2)本實(shí)用新型裝置的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了濕蒸汽發(fā)生器入口水質(zhì)及濕蒸汽干度指標(biāo)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)檢測(cè)，有效提高了濕蒸汽發(fā)生器的注汽質(zhì)量及生產(chǎn)運(yùn)行安全性，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。

(3)本實(shí)用新型的濕蒸汽發(fā)生器水質(zhì)自動(dòng)檢測(cè)裝置，不但可以將水質(zhì)硬度、濕蒸汽干度、亞硫酸鈉過(guò)剩量檢驗(yàn)結(jié)果顯示在操作顯示面板上，同時(shí)支持標(biāo)準(zhǔn)RS485總線方式將檢驗(yàn)結(jié)果等信息上傳至信息管理或控制設(shè)備上，為閉環(huán)控制系統(tǒng)提供檢驗(yàn)結(jié)果信號(hào)，支持標(biāo)準(zhǔn) MODBUS RTU協(xié)議，在裝置適用上，不僅適用于油田目前常用的軟化污水檢測(cè)，同時(shí)也適用于地下水，無(wú)需二次校準(zhǔn)。

附圖說(shuō)明：

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例1采用的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，其中：

1-操作顯示面板；2-主控板，其中，2-1-電子眼接口，2-2-清洗烘干器接口，2-3-電源及外部通訊接口；3-密閉檢測(cè)倉(cāng)，其中，3-1-電子眼，3-2-清洗烘干器，3-3-滴定矩陣器，3-4- 白平衡校正光源，3-5-位移傳感器，3-6-殘液排污閥，3-7-混合驅(qū)動(dòng)器，3-8-混合反應(yīng)器，3-9- 氣體排空器，3-10-進(jìn)樣穿板接頭；4-生水取樣計(jì)量泵；5-蒸汽取樣水計(jì)量泵；6-試劑存貯矩陣室，其中，6-1-第一微量計(jì)量泵，6-2-第二微量計(jì)量泵，6-3-第三微量計(jì)量泵，6-4-第四微量計(jì)量泵，6-5-第五微量計(jì)量泵，6-6-第六微量計(jì)量泵，6-7-第七微量計(jì)量泵，6-8-第八微量計(jì)量泵，6-9-稱重傳感器；A-控制總線，B-取樣管排，C-殘液排污管；

圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例1的雙曲度電子眼的結(jié)構(gòu)示意圖，其中：3-1-雙曲度電子眼，3-1-1-第一凸透鏡，3-1-2-第二凸透鏡，3-1-3-ARM微處理芯片，3-1-4-第一顏色識(shí)別芯片，3-1-5- 第二顏色識(shí)別芯片，3-1-6-遮光板；

圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例1的水質(zhì)自動(dòng)檢測(cè)原理圖；

圖4為光學(xué)三原色成色原理圖；

圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例1硬度曲線中顏色變化曲線對(duì)比示意圖；其中：X軸為滴定試劑消耗量，Y軸為顏色變化F值，S為顏色變化標(biāo)準(zhǔn)曲線，S1為檢測(cè)水樣顏色變化動(dòng)態(tài)曲線；

圖6為本實(shí)用新型實(shí)施例1硬度曲線中色彩飽和度變化曲線對(duì)比示意圖，其中：X軸為滴定試劑消耗量，Y軸為顏色變化F值，H為水樣色彩飽和度變化標(biāo)準(zhǔn)曲線，H1為檢測(cè)水樣色彩飽和度變化動(dòng)態(tài)曲線。

具體實(shí)施方式：

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。

實(shí)施例1

本實(shí)施例中，雙曲度電子眼在工作中發(fā)出的光照強(qiáng)度為150流明；

在水質(zhì)檢測(cè)之前分別進(jìn)行硬度檢測(cè)、濕蒸汽干度檢測(cè)與亞硫酸鈉過(guò)剩量檢測(cè)的顏色與色彩飽和度變化標(biāo)準(zhǔn)曲線生成，各標(biāo)準(zhǔn)曲線的生成過(guò)程為：

在硬度檢測(cè)中，顏色與色彩飽和度變化標(biāo)準(zhǔn)曲線生成過(guò)程為：取已知硬度值取樣水作為標(biāo)準(zhǔn)水樣，加入混合反應(yīng)器中，啟動(dòng)裝置硬度檢測(cè)功能，抽取氨一氯化銨緩沖液，持續(xù)滴入混合反應(yīng)器中，隨后抽取鉻黑T指示劑，持續(xù)滴入混合反應(yīng)器中，與取樣水充分混合，按預(yù)定量持續(xù)滴入EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液，雙曲度電子眼監(jiān)視檢測(cè)全過(guò)程并生成顏色與色彩飽和度變化標(biāo)準(zhǔn)曲線，并記錄在主控板硬度預(yù)設(shè)值存儲(chǔ)寄存器中；

在濕蒸汽干度檢測(cè)中，顏色與色彩飽和度變化標(biāo)準(zhǔn)曲線生成過(guò)程為：取已知濕蒸汽干度值取樣水作為標(biāo)準(zhǔn)水樣，加入混合反應(yīng)器中，啟動(dòng)裝置干度檢測(cè)功能，抽取甲基橙試劑，持續(xù)滴入混合反應(yīng)器中，取樣水充分混合，按預(yù)定量持續(xù)滴入硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液至混合反應(yīng)器中，雙曲度電子眼監(jiān)視檢測(cè)全過(guò)程并生成顏色與色彩飽和度變化標(biāo)準(zhǔn)曲線，并記錄在主控板干度預(yù)設(shè)值存儲(chǔ)寄存器中；

在亞硫酸鈉過(guò)剩量檢測(cè)中，顏色與色彩飽和度變化標(biāo)準(zhǔn)曲線生成：取已知亞硫酸鈉過(guò)剩量值取樣水作為標(biāo)準(zhǔn)水樣，加入混合反應(yīng)器中，啟動(dòng)裝置亞硫酸鈉過(guò)剩量檢測(cè)功能，抽取鹽酸，淀粉水溶液滴入混合反應(yīng)器中，抽取碘酸-碘化鉀持續(xù)滴入混合反應(yīng)器中，雙曲度電子眼監(jiān)視檢測(cè)全過(guò)程并生成顏色與色彩飽和度變化標(biāo)準(zhǔn)曲線，并記錄在主控板亞硫酸鈉過(guò)剩量存儲(chǔ)寄存器中。

一種油田濕蒸汽發(fā)生器水質(zhì)自動(dòng)檢測(cè)裝置，結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，該裝置包括操作顯示面板1，主控板2，密閉檢測(cè)倉(cāng)3和試劑存貯矩陣室6，其中：

所述的主控板2設(shè)有雙曲度電子眼接口2-1，清洗烘干器接口2-2和電源及外部通訊接口2-3；

所述的密閉檢測(cè)倉(cāng)3內(nèi)設(shè)有混合反應(yīng)器3-8、雙曲度電子眼3-1和清洗烘干器3-2；

所述的試劑存貯矩陣室6通過(guò)線路與密閉檢測(cè)倉(cāng)3連接，密閉檢測(cè)倉(cāng)3分別和濕蒸汽發(fā)生器水樣入口、濕蒸汽發(fā)生器水樣出口連接，雙曲度電子眼3-1通過(guò)線路與雙曲度電子眼接口2-1連接，清洗烘干器3-2通過(guò)線路與清洗烘干器接口2-2連接，主控板2通過(guò)線路分別與操作顯示面板1、濕蒸汽發(fā)生器水樣入口、濕蒸汽發(fā)生器水樣出口和試劑存貯矩陣室6連接；

所述的濕蒸汽發(fā)生器水樣進(jìn)口處設(shè)有生水取樣計(jì)量泵4，所述的生水取樣計(jì)量泵4通過(guò)線路與密閉檢測(cè)倉(cāng)3連接；所述的濕蒸汽發(fā)生器水樣出口處設(shè)有蒸汽取水樣計(jì)量泵5，所述的蒸汽取水樣計(jì)量泵5通過(guò)線路與密閉檢測(cè)倉(cāng)3連接；

所述的雙曲度電子眼3-1結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示，包括兩塊凸透鏡，兩片顏色識(shí)別芯片， ARM微處理芯片3-1-3和遮光板3-1-6，所述的第一顏色識(shí)別芯片3-1-4和第二顏色識(shí)別芯片 3-1-5通過(guò)ARM微處理芯片3-1-3連接，第一顏色識(shí)別芯片3-1-4下方設(shè)置第一凸透鏡3-1-1，第二顏色識(shí)別芯片3-1-5下方設(shè)置第二凸透鏡3-1-2，并分別通過(guò)遮光板3-1-6包圍形成反射罩；

所述的混合反應(yīng)器3-8上方設(shè)有滴定矩陣器3-3，混合反應(yīng)器3-8側(cè)壁設(shè)有白平衡校正光源3-4，混合反應(yīng)器3-8底部設(shè)有殘液排污閥3-6，所述的滴定矩陣器3-3與試劑存貯矩陣室6 連接，所述的殘液排污閥3-6通過(guò)殘液排污管C與外界連通；

所述的密閉檢測(cè)倉(cāng)3頂部設(shè)有氣體排空器3-9，所述的密閉檢測(cè)倉(cāng)3底部設(shè)有混合驅(qū)動(dòng)器3-7，所述的混合驅(qū)動(dòng)器3-7和混合反應(yīng)器3-8底部連接，所述的密閉檢測(cè)倉(cāng)3內(nèi)側(cè)壁設(shè)有進(jìn)樣穿板接頭3-10；

所述的試劑存貯矩陣室6內(nèi)包括8個(gè)微量計(jì)量泵和8個(gè)對(duì)應(yīng)試劑器皿，各微量計(jì)量泵依次排列，并分別與8個(gè)對(duì)應(yīng)試劑器皿連接，試劑器皿底部分別設(shè)有稱重傳感器6-9；其中，所述的8個(gè)試劑器皿分別為甲基橙試劑器皿、硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液試劑器皿、氨一氯化銨試劑器皿、鉻黑T試劑器皿、EDTA試劑器皿、與鹽酸試劑器皿、淀粉水溶液試劑器皿和碘酸-碘化鉀試劑器皿，所述的8個(gè)微量計(jì)量泵中，第一微量計(jì)量泵6-1與甲基橙試劑器皿連接；第二微量計(jì)量泵6-2與硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液試劑器皿連接；第三微量計(jì)量泵6-3與氨一氯化銨試劑器皿連接；第四微量計(jì)量泵6-4與鉻黑T試劑器皿連接；第五微量計(jì)量泵6-5與EDTA試劑器皿連接；第六微量計(jì)量泵6-6與鹽酸試劑器皿連接；第七微量計(jì)量泵6-7與淀粉水溶液試劑器皿連接；第八微量計(jì)量泵6-8與碘酸-碘化鉀試劑器皿連接。

本實(shí)施例中采用的生水為軟化水，也可以采用處理后的污水，采用所述的油田濕蒸汽發(fā)生器水質(zhì)自動(dòng)檢測(cè)裝置進(jìn)行水質(zhì)自動(dòng)檢測(cè)的方法，在自動(dòng)檢測(cè)之前，進(jìn)行裝置自檢，自檢包括以下步驟：

1.試劑檢驗(yàn)

自動(dòng)檢測(cè)裝置開機(jī)后，通過(guò)主控板2發(fā)出自檢指令，對(duì)試劑存貯矩陣室6各試劑量進(jìn)行缺失性檢測(cè)：

若有某種試劑缺失，主控板2發(fā)出報(bào)警指令將缺失的試劑名稱顯示在操作顯示面板1上，提示人工添加；

若無(wú)缺失檢驗(yàn)通過(guò)，自檢進(jìn)入下一步；

2.混合器密閉性檢驗(yàn)

主控板2首先給雙曲度電子眼3-1識(shí)別光感指令，檢測(cè)時(shí)間1秒：

密閉空間若有透光，主控板2發(fā)出報(bào)警并在操作顯示面板1提示“密閉性異?！?；

若密閉性良好檢驗(yàn)通過(guò)，自檢進(jìn)入下一步；

3.混合反應(yīng)器異常檢測(cè)

主控板2啟動(dòng)混合反應(yīng)器3-8，混合驅(qū)動(dòng)器3-7工作，安裝在混合反應(yīng)器3-8內(nèi)部的位移傳感器3-5反饋信號(hào)至主控板2：

若有異常主控板2發(fā)出報(bào)警并在操作顯示面板1提示“混合驅(qū)動(dòng)器故障”；

若混合驅(qū)動(dòng)器3-7工作正常，自檢結(jié)束；

并對(duì)雙曲度電子眼3-1進(jìn)行白平衡矯正，白平衡校正光源3-4持續(xù)亮90ms，R、G、B 值均為255此點(diǎn)也為滴定原點(diǎn)，雙曲度電子眼3-1記錄白平衡數(shù)據(jù)值并存儲(chǔ)；

進(jìn)行清洗混合反應(yīng)器3-8，包括以下步驟：

(1)啟動(dòng)殘液排除閥，將混合反應(yīng)器3-8內(nèi)部殘液排空；

(2)殘液排污閥3-6關(guān)閉，并對(duì)混合反應(yīng)器3-8進(jìn)行高速清洗；

(3)通過(guò)生水取樣計(jì)量泵4持續(xù)抽取濕蒸汽發(fā)生器進(jìn)口樣水至將殘液清洗干凈；

(4)排除殘液；

(5)將(2)～(4)步循環(huán)執(zhí)行2次，并烘干，清洗完成，開始水質(zhì)自動(dòng)檢測(cè)；

水質(zhì)自動(dòng)檢測(cè)的方法包括以下步驟：

步驟1.水質(zhì)硬度檢測(cè)

1.軟化水樣EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液消耗量

(1)通過(guò)生水取樣計(jì)量泵4抽取100mL濕蒸汽發(fā)生器進(jìn)口軟化水樣至混合反應(yīng)器3-8中，進(jìn)行攪拌，并通過(guò)第三微量計(jì)量泵6-3抽取3mL氨一氯化銨緩沖液，持續(xù)滴入混合反應(yīng)器3-8 中，隨后通過(guò)第四微量計(jì)量泵6-4抽取0.12mL鉻黑T指示劑，持續(xù)滴入混合反應(yīng)器3-8中，與軟化水樣充分混合，并通過(guò)雙曲度電子眼3-1進(jìn)行記錄；

(2)通過(guò)第五微量計(jì)量泵6-5將0.001mmoL/L EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液持續(xù)滴入混合反應(yīng)器3-8中，并通過(guò)雙曲度電子眼3-1記錄顏色與色彩飽和度變化，并生成動(dòng)態(tài)曲線，與主控板2中預(yù)存顏色與色彩飽和度變化標(biāo)準(zhǔn)曲線對(duì)比：

當(dāng)顏色變化動(dòng)態(tài)曲線與顏色變化標(biāo)準(zhǔn)曲線S擬合度≥98％，色彩飽和度變化曲線與色彩飽和度變化標(biāo)準(zhǔn)曲線H擬合度≥95％后，第五微量計(jì)量泵6-5停止滴入，顏色變化曲線對(duì)比示意圖如圖5所示，色彩飽和度變化曲線對(duì)比示意圖如圖6所示，通過(guò)主控板2記錄軟化水樣 EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液消耗量1.5mL；

2.水質(zhì)硬度計(jì)算

根據(jù)取樣量和滴定量計(jì)算出硬度：

YD＝1000CV/Vs＝1000×0.001×1.5÷100＝0.015mmoL/L

式中YD——軟化水硬度，mmoL/L

C——EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度，moL/L；

V——軟化水樣EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液消耗量，mL；

Vs——軟化水樣體積，mL；

主控板2通過(guò)上式計(jì)算，將軟化水硬度值顯示在操作顯示面板1上并記錄當(dāng)前時(shí)間與當(dāng)前硬度值并將結(jié)果存入主控板數(shù)據(jù)庫(kù)；

步驟2.濕蒸汽干度檢測(cè)

1.軟化水樣耗酸量檢測(cè)

(1)通過(guò)生水取樣計(jì)量泵4抽取20mL濕蒸汽發(fā)生器進(jìn)口軟化水樣至混合反應(yīng)器3-8中，進(jìn)行攪拌，并通過(guò)第一微量計(jì)量泵6-1抽取0.12mL甲基橙試劑，持續(xù)滴入混合反應(yīng)器3-8中，與軟化水樣充分混合，并通過(guò)雙曲度電子眼3-1進(jìn)行記錄；

(2)通過(guò)第二微量計(jì)量泵6-2將0.025moL/L硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液持續(xù)滴入混合反應(yīng)器3-8中，并通過(guò)雙曲度電子眼3-1記錄顏色與色彩飽和度變化，并生成動(dòng)態(tài)曲線，與主控板2中預(yù)存顏色與色彩飽和度變化標(biāo)準(zhǔn)曲線對(duì)比：

當(dāng)顏色變化動(dòng)態(tài)曲線與顏色變化標(biāo)準(zhǔn)曲線S擬合度≥98％，色彩飽和度變化曲線與色彩飽和度變化標(biāo)準(zhǔn)曲線H擬合度≥95％后，第二微量計(jì)量泵6-2停止滴入，并通過(guò)主控板2記錄軟化水樣耗酸量4mL；

2.蒸汽取樣水耗酸量檢測(cè)

(1)通過(guò)蒸汽取樣水計(jì)量泵5抽取20mL濕蒸汽發(fā)生器出口蒸汽取樣水至混合反應(yīng)器3-8 中，進(jìn)行攪拌，并通過(guò)第一微量計(jì)量泵6-1抽取0.12mL甲基橙試劑，持續(xù)滴入混合反應(yīng)器 3-8中，與出口蒸汽取樣水充分混合，并通過(guò)雙曲度電子眼3-1進(jìn)行記錄；

(2)通過(guò)第二微量計(jì)量泵6-2將0.025moL/L硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液持續(xù)滴入混合反應(yīng)器3-8中，并通過(guò)雙曲度電子眼3-1記錄顏色與色彩飽和度變化，并生成動(dòng)態(tài)曲線，與主控板2中預(yù)存顏色與色彩飽和度變化標(biāo)準(zhǔn)曲線對(duì)比：

當(dāng)顏色變化動(dòng)態(tài)曲線與顏色變化標(biāo)準(zhǔn)曲線S擬合度≥98％，色彩飽和度變化曲線與色彩飽和度變化標(biāo)準(zhǔn)曲線H擬合度≥95％后，第二微量計(jì)量泵6-2停止滴入，并通過(guò)主控板2記錄蒸汽取樣水耗酸量16.2mL；

3.濕蒸汽干度計(jì)算

G＝(B-A)×100÷B＝(16.2-4)×100÷16.2＝75.3

式中：G-濕蒸汽干度，％；

A-軟化水樣耗酸量，mL；

B-蒸汽取樣水耗酸量，mL；

主控板2通過(guò)上式計(jì)算，將濕蒸汽干度值顯示在操作顯示面板1上，并記錄當(dāng)前時(shí)間與當(dāng)前濕蒸汽干度值并將結(jié)果存入主控板數(shù)據(jù)庫(kù)；

步驟3.亞硫酸鈉過(guò)剩量檢測(cè)

1.軟化水樣碘酸-碘化鉀溶液消耗量檢測(cè)

(1)通過(guò)生水取樣計(jì)量泵4抽取100mL濕蒸汽發(fā)生器進(jìn)口軟化水樣至混合反應(yīng)器3-8中，進(jìn)行攪拌，并依次通過(guò)第六微量計(jì)量泵6-6、第七微量計(jì)量泵6-7和第八微量計(jì)量泵6-8，分別抽取1mL鹽酸，1mL淀粉水溶液和碘酸-碘化鉀溶液，先后持續(xù)滴入混合反應(yīng)器3-8中，與軟化水樣充分混合，雙曲度電子眼3-1啟動(dòng)持續(xù)檢測(cè)功能；

(2)通過(guò)第八微量計(jì)量泵6-8抽取碘酸-碘化鉀持續(xù)滴入混合反應(yīng)器3-8中，并通過(guò)雙曲度電子眼3-1記錄顏色及色彩飽和度變化，并生成動(dòng)態(tài)曲線與預(yù)存顏色及色彩飽和度變化標(biāo)準(zhǔn)曲線對(duì)比：

當(dāng)顏色變化動(dòng)態(tài)曲線與顏色變化標(biāo)準(zhǔn)曲線S擬合度≥98％，色彩飽和度變化曲線與色彩飽和度變化標(biāo)準(zhǔn)曲線H擬合度≥95％后，碘酸-碘化鉀溶液停止滴入，記錄碘酸-碘化鉀溶液消耗量2mL；

2.蒸汽取樣水碘酸-碘化鉀溶液消耗量檢測(cè)

(1)抽取100ml濕蒸汽發(fā)生器蒸汽取樣水至混合反應(yīng)器中，進(jìn)行攪拌，并依次抽取鹽酸，淀粉水溶液和碘酸-碘化鉀溶液，先后持續(xù)滴入混合反應(yīng)器中，與蒸汽取樣水充分混合，雙曲度電子眼3-1啟動(dòng)持續(xù)檢測(cè)功能；

(2)抽取碘酸-碘化鉀持續(xù)滴入混合反應(yīng)器中，并通過(guò)雙曲度電子眼3-1記錄顏色及色彩飽和度變化，并生成動(dòng)態(tài)曲線與預(yù)存顏色及色彩飽和度變化標(biāo)準(zhǔn)曲線對(duì)比：

當(dāng)顏色變化動(dòng)態(tài)曲線與顏色變化標(biāo)準(zhǔn)曲線S擬合度≥98％，色彩飽和度變化曲線與色彩飽和度變化標(biāo)準(zhǔn)曲線H擬合度≥95％后、碘酸-碘化鉀溶液停止滴入，記錄蒸汽取樣水碘酸-碘化鉀溶液消耗量2.6mL；

3.亞硫酸鈉過(guò)剩量計(jì)算

計(jì)算公式：

根據(jù)取樣量和滴定量計(jì)算出過(guò)剩量

GS＝[T(V2-V1)÷VS]×10³＝[1(2.6-2.0)÷100]×10³＝6mg/L

其中：

GS——亞硫酸鈉過(guò)剩量，mg/L

V1——軟化水樣消耗碘酸-碘化鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液體積，mL

V2——蒸汽取樣水消耗碘酸-碘化鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液體積，mL

T——碘酸-碘化鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度，mg/mL

VS——軟化水樣體積，mL

主控板2通過(guò)上式計(jì)算后，將亞硫酸鈉過(guò)剩量值顯示在操作顯示面板1上并記錄當(dāng)前時(shí)間與亞硫酸鈉過(guò)剩量值并將結(jié)果存入主控板數(shù)據(jù)庫(kù)，水質(zhì)自動(dòng)檢測(cè)原理圖，如圖3所示。