谐振腔微扰法测量原油含水率仿真研究

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1、谐振腔微扰法测量原油含水率仿真研究　　摘要：与传统在线测量原油含水率的方法相比，高频微波谐振腔微扰法具有受外界环境影响小，不受矿化度影响，测量精度高的特点。由于原油和水的介电常数相差较大，微小的含水率变化会引起介电常数较大变化，使得不同含水率原油对微波场的损耗不同。通过软件仿真的方法可以测量出含微扰源（样品原油）的微波谐振腔的谐振频率和品质因数变化情况，根据矩形谐振腔微扰公式可得出样品原油的介电常数，然后将所得结果代入原油含水率和介电常数关系公式求得原油含水率。并且将铝制边界条件和铜制边界条件下所测得的原油介电常数数据与理论值进行分析，求

2、出其相对百分比误差，得出一种较为简单、实用、快速准确的测量中低含水率原油的方法。　　关键词：谐振腔；谐振频率；品质因数；含水率；微扰法　　中图分类号：TN98?34文献标识码：A文章编号：1004?373X（2016）20?0004?04　　Abstract：Incomparisonwiththetraditionalon?linedetectingmethodofmoisturecontentofcrudeoil，thehigh?frequencymicrowaveresonantcavityperturbationmethodisse

3、ldominfluencedbytheexternalenvironmentandneverinfluencedbythemineralization，andhashighdetectingaccuracy.Sincethepermittivityofwaterandcrudeoilissignificantlydifferent，7andthesmallchangeofwatercontentcanchangethepermittivitygreatly，thecrudeoilwithdifferentmoisturecontentsm

4、ayresultinthedifferentlossesofmicrowavefield.Thechangeofresonantfrequencyandqualityfactorofthemicrowaveresonantcavitycontainingperturbationsource（samplecrudeoil）aredetectedbymeansofsoftwaresimulation.Thepermittivityofsamplecrudeoilcanbeobtainedaccordingtheperturbationform

5、ulaofrectangleresonantcavity.Andthentheobtainedresultissubstitutedintotherelationformulareflectingcrudeoilmoisturecontentandpermittivitytogetthepermittivityofthesamplemoisturecontentofcrudeoil.Thecrudeoilpermittivitydatadetectedinaluminumandcopperboundaryconditionsisanaly

6、zedwiththetheoreticalvalue，andtherelativepercentageerrorisfoundout.Asimple，practical，fastandaccuratemethodtodetectthecrudeoilwithmediumandlowmoisturecontentisobtained.　　Keywords：resonantcavity；resonantfrequency；qualityfactor；watercontent；perturbationmethod　　0引言7　　随着社会经济对石

7、油能源的需求量逐年提升，工业设备和石化采集、运输系统对原油含水率信息的要求越来越精细，使得原油含水率的测量技术直接影响着石油工业的发展，主要表现在原油的开采、脱水、集输计量、储运销售和石化炼制等重要环节，而精确及时的测量含水率十分困难，所以寻找一种及时准确的含水率测量方法显得尤为重要。及时准确地获得含水率信息不仅能够为稳定地控制石油生产的过程提供理论依据，而且能够保证成品原油的生产，进而降低生产成本，减少能源消耗。传统的测量方法（如电容法、电导法等）只能满足较低准确度，即使能够达到较高准确度也需要耗费大量的时间和人力（如电化学方法中的卡尔

8、?费休法、蒸馏法和电脱法等）。在低含水（60%）时，水的矿化度会较大地影响电容式测量、电导式等在线测量方法的精度。据此提出了一种测量精确度高、测量时间短、并且不受原油矿化度影响的方法，即微波谐