光學(xué)法油水分析方案2

1、北京中油聯(lián)自動(dòng)化技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司匯匯 報(bào)報(bào) 人：人： 閆閆 志志 學(xué)學(xué) 匯報(bào)日期：匯報(bào)日期：2012.8.8光學(xué)法油水分析方案歸納與擬定光學(xué)法油水分析方案歸納與擬定北京中油聯(lián)自動(dòng)化技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司匯報(bào)內(nèi)容匯報(bào)內(nèi)容油水分析技術(shù)背景油水分析技術(shù)背景市場(chǎng)在售光學(xué)法油水分析儀簡(jiǎn)介水中油設(shè)計(jì)方案原理簡(jiǎn)介北京中油聯(lián)自動(dòng)化技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司油水分析技術(shù)背景油水分析技術(shù)背景傳統(tǒng)檢測(cè)方法： 傳統(tǒng)方法包括電脫法和蒸餾法。此類(lèi)測(cè)量方法無(wú)法實(shí)現(xiàn)在線(xiàn)連續(xù)測(cè)量，而且取樣時(shí)間長(zhǎng)，隨機(jī)性誤差和人為誤差都很大，并無(wú)法避免，很顯然無(wú)法滿(mǎn)足油田實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理的需求。密度計(jì)法： 應(yīng)用密度原理測(cè)量原油含水率受外界影響因素較多壓力和溫度的

2、影響，主要受到溫度變送器和壓力變送器的準(zhǔn)確度的影響；水質(zhì)礦化的影響，水中的礦化程度較高易使密度計(jì)等裝置表面結(jié)垢，影響測(cè)量精度和儀器使用壽命，此現(xiàn)象多見(jiàn)于高含水的原油；泥沙和溶解氣等雜質(zhì)的影響，主要表現(xiàn)為“氣增油”和“砂吃油”現(xiàn)象，最終會(huì)導(dǎo)致得出的混合密度值有誤差，進(jìn)而影響測(cè)量的精度。北京中油聯(lián)自動(dòng)化技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司油水分析技術(shù)背景油水分析技術(shù)背景射線(xiàn)法： 此類(lèi)含水分析儀調(diào)試過(guò)程比較簡(jiǎn)單，并且可以同時(shí)進(jìn)行介質(zhì)含氣率的測(cè)量。缺點(diǎn)是測(cè)量精度不高，造價(jià)高，使用和維修困難；內(nèi)含放射源，雖然能量強(qiáng)度較低，但也會(huì)對(duì)人體造成傷害。短波及微波法： 短波法對(duì)原油的溫度及含鹽量不敏感，因此溫度漂移和水礦化度對(duì)測(cè)量精

3、度的影響就非常小，同時(shí)短波法還具有測(cè)量范圍寬的優(yōu)點(diǎn)。但是采用微波技術(shù)，成本高，使用和維護(hù)困難，使其應(yīng)用受到了一定的影響。并且普遍采用的二相流體點(diǎn)線(xiàn)式的采樣不能正確全面反映混合兩相流的情況！因而實(shí)驗(yàn)室條件下測(cè)量精度能達(dá)到要求，但在現(xiàn)場(chǎng)工況條件下尚不能滿(mǎn)足精度要求。北京中油聯(lián)自動(dòng)化技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司油水分析技術(shù)背景油水分析技術(shù)背景電容法： 采用電容法研制的儀器，具有設(shè)備簡(jiǎn)單，安裝方便，價(jià)格低廉，可靠性好，維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，因此得到了廣泛應(yīng)用；但是，由于電容式傳感器的電容量一般很小，傳感器的測(cè)量電路往往受到寄生電容和環(huán)境變化的影響而難以實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)量，且電容法的量程范圍小，可調(diào)性差，僅適合于含水率低于3

4、0%的油田。射頻法： 射頻電容法是測(cè)量油品含水率的新方法，該法基于射頻阻抗理論，具有測(cè)量精度高，重復(fù)性好，體積小，響應(yīng)快等特點(diǎn)，只要建立相應(yīng)的標(biāo)定表，該傳感器同樣可用于其它油品低含水率的測(cè)量， 若在傳感器探頭內(nèi)加入測(cè)量電導(dǎo)率線(xiàn)路，則可擴(kuò)大其測(cè)量范圍。實(shí)驗(yàn)證明，在射頻約為10MHz 時(shí)，油和水的射頻阻抗特性差別最大，故射頻一般設(shè)計(jì)成10MHz。這樣就造成電路復(fù)雜且成本較大，并受環(huán)境的影響而難以實(shí)現(xiàn)高精度在線(xiàn)檢測(cè)。北京中油聯(lián)自動(dòng)化技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司油水分析技術(shù)背景油水分析技術(shù)背景紅外光譜法： 紅外區(qū)域水的吸收光譜如圖： 從水的紅外光譜圖可以看出, 在波長(zhǎng)1. 46 m、1. 94 m、2. 92 m

5、 等處有水的吸收帶。當(dāng)用這些波長(zhǎng)的紅外光照射被測(cè)物質(zhì)時(shí), 因被測(cè)物質(zhì)的水分含量不同將產(chǎn)生不同的光能量吸收, 只要能從被測(cè)物中測(cè)得光能量的變化量, 即可測(cè)定物質(zhì)中的水分含量。紅外水分儀在含水率低于30%時(shí), 一般選用1. 94 m 作為測(cè)量波長(zhǎng)。紅外線(xiàn)通過(guò)水分時(shí)被有選擇地吸收, 其吸收量大小遵循朗伯比耳定律。 紅外輻射經(jīng)過(guò)物質(zhì)后的光強(qiáng)與物質(zhì)的濃度( 水分含量)之間存在一定關(guān)系, 即吸收能量隨著被測(cè)物的濃度含量的增加而增加, 而從樣品反射(或透射)的紅外輻射能量則隨著吸收能量的增加而減少。因此, 只要測(cè)得從樣品反射回來(lái)的紅外輻射能量變化(衰減量), 便能完成水分含量的測(cè)量。 試樣分離、提純通常采用

6、分餾、萃?。ㄋ穆然迹阂讚]發(fā)、有毒）、重結(jié)晶、柱層析、薄層層析等；需要標(biāo)準(zhǔn)的材料紅外譜圖數(shù)據(jù)庫(kù)。北京中油聯(lián)自動(dòng)化技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司匯報(bào)內(nèi)容匯報(bào)內(nèi)容市場(chǎng)在售光學(xué)法油水分析儀簡(jiǎn)介紅眼含水測(cè)量?jī)x美國(guó)PI 公司井下流體光譜分析儀斯倫貝謝公司水中油在線(xiàn)分析儀美國(guó)ISI公司紫外熒光水中油分析儀系列美國(guó)Turner Designs油水分析技術(shù)背景水中油設(shè)計(jì)方案原理簡(jiǎn)介北京中油聯(lián)自動(dòng)化技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司紅眼紅眼含水測(cè)量含水測(cè)量?jī)x儀美國(guó)美國(guó)PI 公司公司測(cè)量原理：含水原油中,水分子和原油成分中的CH 鍵對(duì)近紅外光的吸收帶是不同的,如表1 所示。表1 C-H 鍵和水在近紅外段的吸收帶 根據(jù)光的吸收原理，當(dāng)單色的平行光

7、束通過(guò)均勻媒質(zhì)時(shí)，被吸收的光能與吸收光的分子數(shù)有關(guān)。即與該物質(zhì)在媒質(zhì)中的濃度有關(guān)，有 I ( ) = I 0( ) expA( ) C L 式中：A () 與濃度無(wú)關(guān)的常數(shù)； C 被測(cè)物質(zhì)的濃度, mol/L； L 被測(cè)媒質(zhì)的厚度, mm。C-HC-HH H2 2O O1.691.7551.7621.9771.1271.271.3191.5480.8450.8781.0951.1650.9260.978北京中油聯(lián)自動(dòng)化技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司紅眼含水測(cè)量?jī)x紅眼含水測(cè)量?jī)x美國(guó)美國(guó)PI 公司公司 美國(guó)PI 公司開(kāi)發(fā)的紅眼含水測(cè)量?jī)x，就是利用上述原理設(shè)計(jì)的一種先進(jìn)的含水率測(cè)量?jī)x器。近紅外光譜法的分析速度快，

8、2 m 內(nèi)就可以完成測(cè)量；效率高，并預(yù)先建立校正模型，就可以迅速確定樣品性質(zhì)和組成等信息；成本低，不用對(duì)樣本作預(yù)處理，能做到無(wú)損分析；對(duì)測(cè)量環(huán)境要求低，近紅外光的傳導(dǎo)特性與可見(jiàn)光基本類(lèi)似，采用光纖光纖即可實(shí)現(xiàn)在線(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)分析。但是近紅外技術(shù)的靈敏度相對(duì)較低，因?yàn)榉肿拥姆侵C振吸收躍遷幾率低，通常倍頻吸收和組頻吸收強(qiáng)度是基頻吸收的1/101/10 000，有時(shí)不能達(dá)到組分測(cè)量所要求的0.1%；此外，近紅外光譜法屬于一種間接測(cè)量方法，模型的精度和校正方法的效率都會(huì)影響測(cè)量精度。 （呂高峰,吳 明,張金華,滿(mǎn)立麗.原油含水率測(cè)量技術(shù)現(xiàn)狀分析J.當(dāng)代化工,2011,40(2):146-149.）北京中油聯(lián)自

9、動(dòng)化技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司匯報(bào)內(nèi)容匯報(bào)內(nèi)容市場(chǎng)在售光學(xué)法油水分析儀簡(jiǎn)介紅眼含水測(cè)量?jī)x美國(guó)PI 公司井下流體光譜分析儀斯倫貝謝公司水中油在線(xiàn)分析儀美國(guó)ISI公司紫外熒光水中油分析儀系列美國(guó)Turner Designs油水分析技術(shù)背景水中油設(shè)計(jì)方案原理簡(jiǎn)介北京中油聯(lián)自動(dòng)化技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司井下井下流體光譜分析儀流體光譜分析儀斯倫貝謝公司斯倫貝謝公司 斯倫貝謝公司開(kāi)發(fā)的井下流體光譜分析儀原理如圖，該分析儀采用白光光源、專(zhuān)用的匹配光濾波片和探測(cè)器構(gòu)成；它是由反射式氣體分析和吸收式光譜分析兩個(gè)檢測(cè)單元組成。本測(cè)量系統(tǒng)在原油含量本測(cè)量系統(tǒng)在原油含量1%1%到到25%25%的測(cè)量范圍內(nèi)測(cè)量的絕對(duì)精度可達(dá)的測(cè)量范圍內(nèi)

10、測(cè)量的絕對(duì)精度可達(dá)2%2% 。北京中油聯(lián)自動(dòng)化技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司井下流體光譜分析儀井下流體光譜分析儀斯倫貝謝公司斯倫貝謝公司反射式氣體分析單元 氣體分析采用光全反射的原理。當(dāng)氣泡經(jīng)過(guò)光學(xué)窗口時(shí)，由于氣體和原油的折射率不同，引起反射光強(qiáng)和折射光強(qiáng)的變化。通過(guò)檢測(cè)到達(dá)光探測(cè)器的光強(qiáng)變化，即可獲得在一定時(shí)間內(nèi)通過(guò)該窗口的氣泡的比例，從而計(jì)算出氣體的含量。該方法比較適用于油井生產(chǎn)后期的成分檢測(cè)，可以為提高油井的采收率提供有效的數(shù)據(jù)和判斷依據(jù)。吸收式光譜分析單元 由于原油、水、氣、泥漿具有不同的吸收光譜，因此根據(jù)其特征吸收譜線(xiàn)選擇相匹配的濾光片，并采用白光照明，再結(jié)合專(zhuān)用的成分分析方法，就可有效地檢測(cè)井下

11、原油的油氣水比例。圖中白光光源透過(guò)一個(gè)耐壓耐高溫的光學(xué)窗口，由光纖束光纖束均勻傳輸?shù)讲煌瑸V光片上，最后由光探測(cè)器轉(zhuǎn)換為電信號(hào)進(jìn)行處理。（廖延彪,黎敏,張敏,匡武.光纖傳感技術(shù)與應(yīng)用M.清華大學(xué)出版社,北京,2009,第1版:259-265.劉琮,盧春輝.光學(xué)技術(shù)在井下流體分析中的應(yīng)用J.內(nèi)蒙古石油化工,2011(2):104-106）北京中油聯(lián)自動(dòng)化技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司匯報(bào)內(nèi)容匯報(bào)內(nèi)容市場(chǎng)在售光學(xué)法油水分析儀簡(jiǎn)介紅眼含水測(cè)量?jī)x美國(guó)PI 公司井下流體光譜分析儀斯倫貝謝公司水中油在線(xiàn)分析儀美國(guó)ISI公司紫外熒光水中油分析儀系列美國(guó)Turner Designs油水分析技術(shù)背景水中油設(shè)計(jì)方案原理簡(jiǎn)介北京中

12、油聯(lián)自動(dòng)化技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司水中油在線(xiàn)分析儀水中油在線(xiàn)分析儀美國(guó)美國(guó)ISI公司公司 BA-200利用紅外光傳輸和散射測(cè)量原理測(cè)量水中油的濃度。測(cè)量時(shí)探頭內(nèi)的活動(dòng)部件往返運(yùn)動(dòng)，并在探頭內(nèi)形成真空，被測(cè)樣液定量流入樣品池中，水中油成分（游離態(tài)和乳化態(tài)）將對(duì)紅外光線(xiàn)產(chǎn)生吸收和散射，同時(shí)在吸收光電池和散射光電池上將有電流產(chǎn)生，根據(jù)光電池上電流的大小便可計(jì)算出水中油的含量，測(cè)量完畢后樣液排出探頭并沖洗樣品池。 BA-200雙光路測(cè)量系統(tǒng)不僅可減少水中懸浮物和空氣泡的干擾，同時(shí)其測(cè)量結(jié)果還不受水溫和油成份變化的影響。 K-常數(shù) 濃度=KS/T S-散射光 T-吸收光工作原理： 水中油紅外檢測(cè)技術(shù)的高端北京中

13、油聯(lián)自動(dòng)化技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司水中油在線(xiàn)分析儀水中油在線(xiàn)分析儀美國(guó)美國(guó)ISI公司公司技術(shù)參數(shù)：測(cè)量原理：紅外吸收光和散射光 測(cè)量原理測(cè)量范圍：2500ppm測(cè)量精度：100ppm 2ppm 100ppm 10ppm重 復(fù) 性：2ppm測(cè)量頻率：7次/分樣品流速：0-11.4m3/h樣品壓力：0-3.5bar樣品溫度：0-70，max116環(huán)境條件：溫度小于70 濕度小于90電源電壓：220V AC，50/60Hz報(bào)警輸出：SPST繼電器，3A， 220VAC；可實(shí)現(xiàn)聲光報(bào)警輸 出: 電壓：02V DC（任選） 電流：420mA（任選）尺寸大?。?01518cm 美國(guó)ISI公司（Inventive

14、Systems Inc.）于1980年成立于美國(guó)馬里蘭州，是一家專(zhuān)業(yè)從事水中油在線(xiàn)監(jiān)測(cè)儀器及系統(tǒng)研發(fā)、生產(chǎn)的專(zhuān)業(yè)性高科技企業(yè)，1987年研發(fā)成功水中油監(jiān)測(cè)儀，其產(chǎn)品已經(jīng)獲得美國(guó)海岸警衛(wèi)隊(duì)（U.S.CG）、美國(guó)運(yùn)輸局（ABS）和美國(guó)海事組織（IMO）的質(zhì)量認(rèn)證。ISI公司迄今已銷(xiāo)售水中油監(jiān)測(cè)儀和水中油報(bào)警器超過(guò)1400多臺(tái)，其用戶(hù)遍布世界三十多個(gè)國(guó)家。 北京中油聯(lián)自動(dòng)化技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司匯報(bào)內(nèi)容匯報(bào)內(nèi)容市場(chǎng)在售光學(xué)法油水分析儀簡(jiǎn)介紅眼含水測(cè)量?jī)x美國(guó)PI 公司井下流體光譜分析儀斯倫貝謝公司水中油在線(xiàn)分析儀美國(guó)ISI公司紫外熒光水中油分析儀系列美國(guó)Turner Designs油水分析技術(shù)背景水中油設(shè)計(jì)

15、方案原理簡(jiǎn)介北京中油聯(lián)自動(dòng)化技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司紫外熒光水中油分析儀系列紫外熒光水中油分析儀系列美國(guó)美國(guó)Turner Designs 美國(guó)特納（Turner Designs）儀器公司是全球領(lǐng)先的碳?xì)浠衔锓治鰞x、水中油監(jiān)測(cè)儀的研發(fā)、生產(chǎn)公司，在水中油分析儀領(lǐng)域擁有頂尖的專(zhuān)利技術(shù)和豐富經(jīng)驗(yàn)。公司開(kāi)發(fā)了包括油類(lèi)水質(zhì)在線(xiàn)檢測(cè)儀、實(shí)驗(yàn)室臺(tái)式測(cè)油儀和便攜手持式水中油份濃度分析儀，提供了一整套完整油類(lèi)水質(zhì)的分析解決方案。廣泛服務(wù)于石油石化、海洋鉆井平臺(tái)、工業(yè)企業(yè)和環(huán)境監(jiān)測(cè)等部門(mén)，以?xún)?yōu)異的產(chǎn)品性能幫助客戶(hù)提升油類(lèi)水質(zhì)檢測(cè)技術(shù)。型號(hào)有：便攜式TD-500D（9.8萬(wàn)），臺(tái)式TD-3100，在線(xiàn)式TD-1000C（

16、19萬(wàn)）、TD-4100、TD-4100C、TD-4100XD（防爆）、TD-4100XDC（防爆）。北京中油聯(lián)自動(dòng)化技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司紫外熒光水中油分析儀系列紫外熒光水中油分析儀系列美國(guó)美國(guó)Turner DesignsTD-1000C水中油監(jiān)測(cè)儀是連續(xù)型、在線(xiàn)式、無(wú)溶劑的紫外熒光油類(lèi)檢測(cè)儀。能夠觸發(fā)進(jìn)程控制裝置停止、轉(zhuǎn)移或稀釋進(jìn)程液流，并允許通過(guò)系統(tǒng)功能、樣本濃度警報(bào)觸點(diǎn)和模擬樣本濃度輸出進(jìn)行進(jìn)程控制。 TD-1000C通過(guò)熒光性測(cè)量油類(lèi)樣本的碳?xì)浠衔锖?。熒光性在一分子（在該情況下為碳?xì)浠衔锓肿樱┍浑娮蛹ぐl(fā)后馳豫至其基態(tài)時(shí)產(chǎn)生。熒光碳?xì)浠衔飼?huì)吸收光激發(fā)在某一波長(zhǎng)下并發(fā)光馳豫在更長(zhǎng)的波長(zhǎng)

17、（能量更低）下。發(fā)出的光線(xiàn)會(huì)被過(guò)濾并轉(zhuǎn)化為與樣本中的熒光碳?xì)浠衔餄舛认喈?dāng)?shù)碾娢环磻?yīng)。TD-1000C的電子器件與高靈敏度的光線(xiàn)探測(cè)器能夠探測(cè)從百萬(wàn)分之一(ppm)至十億分之一（ppb）范圍內(nèi)的碳?xì)浠衔?，燃油、原油探測(cè)范圍:蒸汽冷凝下為20ppb-500ppb。 TD-500DTM手持式水中油測(cè)量?jī)x，測(cè)量最低檢出限：A 通道：50ppb B 通道：97 空間，也就是說(shuō)I7的主要影響因素為氣體；同理，懸浮物將光能大部分漫反射到90 空間， I3和I9的主要影響因素為懸浮物 。 由上表可知?dú)怏w和懸浮物的存在都會(huì)干擾含油量增大，因此，可得含油量C：C1為油含量函數(shù)， C2為氣含量函數(shù)， C3為懸浮

18、物含量函數(shù)。樣品池氣泡油滴1I2I3I4I0I5I6I7I8I9In氣泡氣泡I3小小I5小小I7大大I9N懸浮物懸浮物I3大大I5I7小小I9大大579123333IIICCCCIII北京中油聯(lián)自動(dòng)化技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司光吸收結(jié)合光散射檢測(cè)法光吸收結(jié)合光散射檢測(cè)法水油氣懸浮物理論模型： 氣泡懸浮物消除采用復(fù)合濾波法（算術(shù)平均濾波法、限幅濾波法、加權(quán)濾波法等）。 第一：取檢測(cè)時(shí)D=I5/I3，在儀器正常且沒(méi)有懸浮物時(shí)該值D0 I5/I3 D1，懸浮物和氣體較少時(shí)D1 I5/I3 D2； 第二：如果D D0則說(shuō)明儀器出問(wèn)題，如果 D0DD1則說(shuō)明油含量值正常，如果 D1D2則說(shuō)明儀器有問(wèn)題或氣泡懸浮物

19、干擾過(guò)大； 第三：如果 D1 DD2，還需根據(jù)試驗(yàn)分別確定氣泡和懸浮物的影響函數(shù)C2和C3值。579123333IIICCCCIII北京中油聯(lián)自動(dòng)化技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司光吸收結(jié)合光散射檢測(cè)法光吸收結(jié)合光散射檢測(cè)法理論模型總結(jié)： 為了避免溫度的影響，該模型適用于計(jì)算體積含量。為了避免溫度的影響，該模型適用于計(jì)算體積含量。 油含量與油含量與I I5 5/I/I3 3相關(guān)，氣體含量與相關(guān)，氣體含量與I I7 7/I/I3 3相關(guān)，懸浮物含量與相關(guān)，懸浮物含量與I I9 9/I/I3 3相關(guān)；相關(guān)； 該模型有效的消除了樣品池壁污損對(duì)含量測(cè)量造成的影響，只要樣品該模型有效的消除了樣品池壁污損對(duì)含量測(cè)量造成的

20、影響，只要樣品池壁污損程度不足以致使光電探測(cè)器收不到信號(hào)情況，該模型就能正池壁污損程度不足以致使光電探測(cè)器收不到信號(hào)情況，該模型就能正常準(zhǔn)確測(cè)量成分含量；常準(zhǔn)確測(cè)量成分含量； 該模型有效的消除了光源穩(wěn)定性和光源老化的干擾。該模型有效的消除了光源穩(wěn)定性和光源老化的干擾。光源光電探測(cè)器北京中油聯(lián)自動(dòng)化技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司光吸收結(jié)合光散射檢測(cè)法光吸收結(jié)合光散射檢測(cè)法參考商品：參考商品： 美國(guó)ISI產(chǎn)品： BA一200儀表（13萬(wàn)元標(biāo)配）成本調(diào)研：成本調(diào)研： 一支860nmLED光源（60nm）：50元（875或850nm） 四支硅光二極管：10元*4=40元 （10微安，線(xiàn)性好、響應(yīng)快、體積小、價(jià)格低、

21、溫度影響小） 一個(gè)光學(xué)凸透鏡：20元 （平行光束入射） 五個(gè)光闌：150*5=750元 （消除雜散光） 藍(lán)寶石玻璃或K9玻璃：50元 （樣品池，耐磨耐腐蝕、850nm透過(guò)率高） 小計(jì)：1010元 預(yù)計(jì)物料總成本：3萬(wàn)左右（其他結(jié)構(gòu)材料、電路等）光源光電探測(cè)器北京中油聯(lián)自動(dòng)化技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司匯報(bào)內(nèi)容匯報(bào)內(nèi)容水中油設(shè)計(jì)方案原理簡(jiǎn)水中油設(shè)計(jì)方案原理簡(jiǎn)介介光吸收結(jié)合光散射檢測(cè)法色度檢測(cè)法熒光檢測(cè)法油水分析技術(shù)背景市場(chǎng)在售光學(xué)法油水分析儀簡(jiǎn)介北京中油聯(lián)自動(dòng)化技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司熒光檢測(cè)法熒光檢測(cè)法相關(guān)環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)中石油類(lèi)和動(dòng)植物油類(lèi)的濃度限值 標(biāo)準(zhǔn)名稱(chēng) 標(biāo)準(zhǔn)號(hào) 項(xiàng)目名稱(chēng) 濃度限值（單位： mg/L） 地表水環(huán)境

22、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB3838-2002 石油類(lèi)類(lèi) 類(lèi) 類(lèi) 類(lèi) 類(lèi) 0.05 0.5 1.0海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)GB3097-1997 石油類(lèi) 類(lèi)類(lèi) 類(lèi) 類(lèi) 0.05 0.30 0.50 生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)GB5749-2006 石油類(lèi)0.3 漁業(yè)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)GB11607-89 石油類(lèi)0.05 農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)GB5084-92 石油類(lèi)水作旱作 蔬菜 5.0 10 1.0 污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)GB8978-1996 一級(jí)標(biāo)準(zhǔn) 二級(jí)標(biāo)準(zhǔn) 三級(jí)標(biāo)準(zhǔn) 石油類(lèi)97.12.31前建設(shè)單位10 10 30 98.1.1后建設(shè)單位5 10 20 動(dòng)植物油97.12.31前建設(shè)單位20 20 100 98.1.1后建設(shè)單位10 15

23、 100 北京中油聯(lián)自動(dòng)化技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司熒光檢測(cè)法熒光檢測(cè)法北京中油聯(lián)自動(dòng)化技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司熒光檢測(cè)法熒光檢測(cè)法參考商品：參考商品： 美國(guó)特納產(chǎn)品：便攜式TD-500D（9.8萬(wàn)元標(biāo)配），在線(xiàn)式TD-1000C（19萬(wàn)元標(biāo)配）。成本調(diào)研：成本調(diào)研： 紫外LED： 365nm（適用于原油360nm），3w180元，5w400元，10w500元 255nm （適用于輕質(zhì)油254nm）， 光電二極管：420nm、350nm 200*2=400元左右 一個(gè)光學(xué)凸透鏡：20元 （平行光束入射） 三個(gè)光闌：150*3=450元 （消除雜散光） 紫外光學(xué)玻璃：100元 小計(jì)：1370元 預(yù)計(jì)物料總成本：3

24、萬(wàn)左右（其他結(jié)構(gòu)材料、電路等） 北京中油聯(lián)自動(dòng)化技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司熒光檢測(cè)法熒光檢測(cè)法漏斗結(jié)構(gòu)原理：漏斗結(jié)構(gòu)原理： 紫外光源光強(qiáng)I0，該光源光線(xiàn)強(qiáng)度不足以達(dá)到漏斗壁（或樣品池壁上的熒光不足以到達(dá)熒光探測(cè)器，該點(diǎn)要求該結(jié)構(gòu)的設(shè)備體型較大）；光源發(fā)出的部分光被分束器傳給光強(qiáng)探測(cè)器，其值I1與光源光強(qiáng)I0成正比；熒光探測(cè)器光強(qiáng)I2與光源光強(qiáng)I0和介質(zhì)中油含量（芳香族化合物）成比例。因此， I2/ I1只與油含量（芳香族化合物）相關(guān)，與光源穩(wěn)定性和老化程度無(wú)關(guān)，由此即可得知介質(zhì)中油含量。 該結(jié)構(gòu)有效的該結(jié)構(gòu)有效的 消除了光源穩(wěn)定性消除了光源穩(wěn)定性和老化給測(cè)量結(jié)果帶來(lái)的影響；和老化給測(cè)量結(jié)果帶來(lái)的影響；

25、該結(jié)構(gòu)有效消除了樣品池壁污損該結(jié)構(gòu)有效消除了樣品池壁污損造成測(cè)量結(jié)果誤差的影響；造成測(cè)量結(jié)果誤差的影響； 該結(jié)構(gòu)完全免除樣品池的清洗手該結(jié)構(gòu)完全免除樣品池的清洗手續(xù)。續(xù)。I0I2I1北京中油聯(lián)自動(dòng)化技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司熒光檢測(cè)法熒光檢測(cè)法原理模型原理模型: : 紫外光源射入樣品池光能損失，樣品池壁污損光能損失，物質(zhì)吸收發(fā)射熒光造成的光能損失，熒光探測(cè)器方向熒光系數(shù)，紫外光射出樣品池壁光能損失。根據(jù)上述假設(shè)可得： 由上式可以看出，介質(zhì)中只存在油水時(shí)，I3/I5只與芳香族化合物相關(guān)，反映了油含量； 如果有氣體和懸浮物存在時(shí)，I7/I3反映了氣體含量信息，I9/I3反映了懸浮物含量信息。此情況下水中有含

26、量C： C1為油含量函數(shù)， C2為氣含量函數(shù)， C3為懸浮物含量函數(shù)。 該結(jié)構(gòu)有效的該結(jié)構(gòu)有效的 消除了光源穩(wěn)定性和老化給測(cè)量結(jié)果帶來(lái)消除了光源穩(wěn)定性和老化給測(cè)量結(jié)果帶來(lái)的影響；的影響； 該結(jié)構(gòu)有效消除了樣品池壁污損造成測(cè)量結(jié)果誤差的影該結(jié)構(gòu)有效消除了樣品池壁污損造成測(cè)量結(jié)果誤差的影響；響； I0I1I2I3I4I5I7I9250(1)(1) (1)II230(1)(1) (1)(1)II531II579123333IIICCCCIII北京中油聯(lián)自動(dòng)化技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司熒光檢測(cè)法熒光檢測(cè)法紫外熒光法原理： 熒光是指被測(cè)油份吸收一部分光而發(fā)出更長(zhǎng)波長(zhǎng)光的現(xiàn)象。當(dāng)能量較高的紫外光照射到水中礦物油時(shí)，

27、礦物油分子吸收紫外光躍遷至高能態(tài)，高能態(tài)不穩(wěn)定再躍遷回低能態(tài)發(fā)出熒光。不同種類(lèi)和結(jié)構(gòu)的碳?xì)浠衔锒加袑?duì)應(yīng)的熒光光譜，依據(jù)特殊波段熒光光譜的出現(xiàn)和強(qiáng)度大小可判斷某種碳?xì)浠衔锸欠翊嬖诓⒋_定其濃度，因此熒光法對(duì)油份測(cè)量具有選擇性和鑒別性。 水中油包含多種成分，只有芳香族化合物會(huì)發(fā)出350nm 附近的熒光，所以熒光法只能檢測(cè)芳香族化合物含量，但因其在水中油所占比例在特定場(chǎng)合一般是穩(wěn)定的，所以可以根據(jù)芳香族化合物的多少來(lái)判定水中總含油量。（檢測(cè)范圍：0.0220mg/L，檢出極限達(dá)0.005mg/L 礦物油）。 邵海龍,孫艷波,平洋等. 紫外熒光法水中油分析儀在海上平臺(tái)的應(yīng)用J.中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，20

28、12(5):16. 吳堅(jiān),曹文祺.熒光分析法監(jiān)測(cè)水中礦物油污染的研究J. 計(jì)量學(xué)報(bào),2001,22(3):223-226. 北京中油聯(lián)自動(dòng)化技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司熒光檢測(cè)法熒光檢測(cè)法 水中油產(chǎn)生的熒光強(qiáng)度F 與吸光程度bc、熒光量子產(chǎn)率、熒光物質(zhì)濃度c 的關(guān)系為 （1） 如果溶液很稀， ，括號(hào)內(nèi)第二項(xiàng)以后可忽略不計(jì)，則 （2） 當(dāng)I0 為常數(shù)，且濃度c 很小時(shí) F=Kc （3） 熒光強(qiáng)度與熒光物質(zhì)濃度成正比，據(jù)此可進(jìn)行熒光物質(zhì)的定量分析。溶液由兩種以上組分構(gòu)成時(shí)，在一定波長(zhǎng)下總吸光度為各組分吸光度之和 A 總=A1+A2+.=K1lc1+K2lc2+. （4） K1、K2、為各組分吸光系數(shù)，與物質(zhì)性質(zhì)、入射光波長(zhǎng)及溫度有關(guān)。23200()()().1.2!3!26bcbcbcbcFIbcIbc 0.05bcA0FI bc 北京中油聯(lián)自動(dòng)化技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司熒光檢測(cè)法熒光檢測(cè)法 熒光強(qiáng)度與溶液濃度呈線(xiàn)性關(guān)系僅限于稀溶液。當(dāng)濃度增大到Cmax0.05/b 時(shí)，不再滿(mǎn)足線(xiàn)性關(guān)系。測(cè)某一熒光物質(zhì)時(shí)， 和b 是確定的。c