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)自動檢測裝置。

背景技術(shù)：
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國內(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)生器對水質(zhì)要求較高，水中的總硬度要求不超過0.001moL/L，如果水質(zhì)硬度超標(biāo)會導(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。如果長時間漏硬運(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剩量低會造成濕蒸汽發(fā)生器爐管的氧腐蝕，過高會產(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，過熱時導(dǎo)致結(jié)垢更加嚴(yán)重。

目前測定以上水質(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、微波測定法、體積計(jì)算法、光譜測定法等，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定過程中包括取樣水的顏色變化、混合速度不一致以及人眼對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)時間滯后等諸多缺陷，致使?jié)裾羝l(fā)生器長期低效運(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)自動檢測裝置，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，將電子眼對色彩飽和度及對比度的動態(tài)辨識度調(diào)制為標(biāo)準(zhǔn)信號輸出，將信號通過主控板繪制成標(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)行中與動態(tài)水質(zhì)檢驗(yàn)結(jié)果曲線對比，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)自動檢測裝置，該裝置可24小時在線檢測濕蒸汽發(fā)生器水質(zhì)硬度總量、蒸汽干度和亞硫酸鈉過剩量指標(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，通過自動設(shè)定相關(guān)參數(shù)后，裝置有序的自動取樣、自動滴定、電子眼識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剩量通過主控板計(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)自動檢測裝置是模擬人工化學(xué)方法化驗(yàn)的步驟，通過微量計(jì)量泵按順序滴定各類試劑，混合均勻后通過電子手段模擬人眼實(shí)現(xiàn)顏色、色調(diào)、飽和度、對比度等多項(xiàng)參數(shù)的反饋并生成多條動態(tài)曲線，動態(tài)曲線與預(yù)存的標(biāo)準(zhǔn)曲線對比，使之達(dá)到高擬合后停止滴定，計(jì)算試劑消耗量，通過裝置內(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)自動檢測裝置，該裝置包括操作顯示面板，主控板，密閉檢測倉和試劑存貯矩陣室，其中：

所述的主控板設(shè)有電子眼接口和清洗烘干器接口；

所述的密閉檢測倉內(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線路與密閉檢測倉連接，密閉檢測倉和濕蒸汽發(fā)生器水樣入口連接，密閉檢測倉和濕蒸汽發(fā)生器水樣出口連接，電子眼通過線路與主控板電子眼接口連接，清洗烘干器通過線路與主控板清洗烘干器接口連接，主控板通過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)量泵通過線路與密閉檢測倉連接；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)量泵通過線路與密閉檢測倉連接。

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，兩片顏色識別芯片，ARM微處理芯片和遮光板，所述的第一顏色識別芯片和第二顏色識別芯片通過ARM微處理芯片連接，第一顏色識別芯片下方設(shè)置第一凸透鏡，第二顏色識別芯片下方設(shè)置第二凸透鏡，并分別通過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殘液排污管與外界連通。

所述的密閉檢測倉頂部設(shè)有氣體排空器，所述的密閉檢測倉底部設(shè)有混合驅(qū)動器，所述的混合驅(qū)動器和混合反應(yīng)器底部連接，所述的密閉檢測倉內(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個微量計(jì)量泵和8個對應(yīng)試劑器皿，各微量計(jì)量泵依次排列，并分別與8個對應(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)自動檢測裝置進(jìn)行水質(zhì)自動檢測的方法，包括以下步驟：

步驟1.生水硬度檢測

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，并通過電子眼記錄顏色與色彩飽和度變化，并生成動態(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)前時間與當(dāng)前硬度值并將結(jié)果存入主控板數(shù)據(jù)庫；

步驟2.濕蒸汽干度檢測

1.單位體積生水取樣水耗酸量檢測

(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，并通過電子眼記錄顏色與色彩飽和度變化，并生成動態(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

(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，并通過電子眼記錄顏色與色彩飽和度變化，并生成動態(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；

步驟3.單位體積生水取樣水亞硫酸鈉過剩量檢測

(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，電子眼啟動持續(xù)檢測功能；

(2)抽取碘酸-碘化鉀持續(xù)滴入混合反應(yīng)器中，并通過電子眼記錄顏色及色彩飽和度變化，并生成動態(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，電子眼啟動持續(xù)檢測功能；

(4)抽取碘酸-碘化鉀持續(xù)滴入混合反應(yīng)器中，并通過電子眼記錄顏色及色彩飽和度變化，并生成動態(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：

亞硫酸鈉過剩量GS＝[T(V2-V1)÷VS]×10³

其中：

GS——亞硫酸鈉過剩量

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

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

所述的高度擬合為：顏色變化標(biāo)準(zhǔn)曲線與顏色變化動態(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態(tài)曲線擬合度≥95％。

所述的硬度檢測過程中，顏色與色彩飽和度變化標(biāo)準(zhǔn)曲線生成過程為：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，啟動裝置硬度檢測功能，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)視檢測全過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)值存儲寄存器中；

所述的濕蒸汽干度檢測過程中，顏色與色彩飽和度變化標(biāo)準(zhǔn)曲線生成過程為：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，啟動裝置干度檢測功能，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)視檢測全過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)值存儲寄存器中；

所述的亞硫酸鈉過剩量檢測過程中，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，啟動裝置亞硫酸鈉過剩量檢測功能，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)視檢測全過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剩量存儲寄存器中。

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

1.試劑檢驗(yàn)

自動檢測裝置開機(jī)后，通過主控板發(fā)出自檢指令，對試劑存貯矩陣室各試劑量進(jìn)行缺失性檢測：

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；

若無缺失檢驗(yàn)通過，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別光感指令，檢測時間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?！?；

若密閉性良好檢驗(yàn)通過，自檢進(jìn)入下一步；

3.混合反應(yīng)器異常檢測

主控板啟動混合反應(yīng)器，混合驅(qū)動器工作，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)動器故障”；

若混合驅(qū)動器工作正常，自檢結(jié)束。

所述的檢測方法，在檢測之前，對電子眼進(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。

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

(1)啟動殘液排除閥，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)自動檢測裝置是模擬人工化學(xué)方法化驗(yàn)的設(shè)備，通過微量計(jì)量泵按順序滴定各類試劑，混合均勻后通過電子手段模擬人眼實(shí)現(xiàn)顏色、色調(diào)、飽和度、對比度等多項(xiàng)參數(shù)的反饋并生成多條動態(tài)曲線。動態(tài)曲線與預(yù)存的標(biāo)準(zhǔn)曲線對比，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)時混合為黑色光；當(dāng)三基色分量都為M(最強(qiáng))時混合為白色光。任一顏色F是這個立方體坐標(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)入檢測過程中，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方向變化必定會產(chǎn)生顏色變化曲線S，如附圖5所示，電子眼通過凸透鏡發(fā)出光束，以無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應(yīng)的顏色傳感器接收端，并將所測的數(shù)據(jù)通過ARM 微處理器芯片實(shí)時傳送，液體的顏色、色彩飽和度等變化同時將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為模擬信號送入主控板，記錄色彩飽和度變化曲線H和顏色變化曲線S，水質(zhì)自動檢測原理圖，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濕蒸汽發(fā)生器水質(zhì)檢測中總硬度、濕蒸汽干度與亞硫酸鈉過剩量的在線檢測，涵蓋了濕蒸汽發(fā)生器運(yùn)行中主要參數(shù)的檢測，該裝置的應(yīng)用有效改善了濕蒸汽發(fā)生器水質(zhì)檢測滯后性、檢測精度低和相關(guān)人為因素等問題，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)時在線檢測，為閉環(huán)控制系統(tǒng)提供了標(biāo)準(zhǔn)信號輸出，提高注汽質(zhì)量的同時為濕蒸汽發(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)時動態(tài)檢測，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)效益與社會效益。

(3)本實(shí)用新型的濕蒸汽發(fā)生器水質(zhì)自動檢測裝置，不但可以將水質(zhì)硬度、濕蒸汽干度、亞硫酸鈉過剩量檢驗(yàn)結(jié)果顯示在操作顯示面板上，同時支持標(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，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，同時也適用于地下水，無需二次校準(zhǔn)。

附圖說明：

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-密閉檢測倉，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-第一顏色識別芯片，3-1-5- 第二顏色識別芯片，3-1-6-遮光板；

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

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為檢測水樣顏色變化動態(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為檢測水樣色彩飽和度變化動態(tài)曲線。

具體實(shí)施方式：

下面結(jié)合實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

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

在硬度檢測中，顏色與色彩飽和度變化標(biāo)準(zhǔn)曲線生成過程為：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，啟動裝置硬度檢測功能，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)視檢測全過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)值存儲寄存器中；

在濕蒸汽干度檢測中，顏色與色彩飽和度變化標(biāo)準(zhǔn)曲線生成過程為：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，啟動裝置干度檢測功能，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)視檢測全過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)值存儲寄存器中；

在亞硫酸鈉過剩量檢測中，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，啟動裝置亞硫酸鈉過剩量檢測功能，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)視檢測全過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剩量存儲寄存器中。

一種油田濕蒸汽發(fā)生器水質(zhì)自動檢測裝置，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，密閉檢測倉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；

所述的密閉檢測倉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通過線路與密閉檢測倉3連接，密閉檢測倉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通過線路與雙曲度電子眼接口2-1連接，清洗烘干器3-2通過線路與清洗烘干器接口2-2連接，主控板2通過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通過線路與密閉檢測倉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通過線路與密閉檢測倉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，所述的第一顏色識別芯片3-1-4和第二顏色識別芯片 3-1-5通過ARM微處理芯片3-1-3連接，第一顏色識別芯片3-1-4下方設(shè)置第一凸透鏡3-1-1，第二顏色識別芯片3-1-5下方設(shè)置第二凸透鏡3-1-2，并分別通過遮光板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通過殘液排污管C與外界連通；

所述的密閉檢測倉3頂部設(shè)有氣體排空器3-9，所述的密閉檢測倉3底部設(shè)有混合驅(qū)動器3-7，所述的混合驅(qū)動器3-7和混合反應(yīng)器3-8底部連接，所述的密閉檢測倉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個微量計(jì)量泵和8個對應(yīng)試劑器皿，各微量計(jì)量泵依次排列，并分別與8個對應(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)自動檢測裝置進(jìn)行水質(zhì)自動檢測的方法，在自動檢測之前，進(jìn)行裝置自檢，自檢包括以下步驟：

1.試劑檢驗(yàn)

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

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；

若無缺失檢驗(yàn)通過，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識別光感指令，檢測時間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?！保?/p>

若密閉性良好檢驗(yàn)通過，自檢進(jìn)入下一步；

3.混合反應(yīng)器異常檢測

主控板2啟動混合反應(yīng)器3-8，混合驅(qū)動器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)動器故障”；

若混合驅(qū)動器3-7工作正常，自檢結(jié)束；

并對雙曲度電子眼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；

進(jìn)行清洗混合反應(yīng)器3-8，包括以下步驟：

(1)啟動殘液排除閥，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，并對混合反應(yīng)器3-8進(jìn)行高速清洗；

(3)通過生水取樣計(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)自動檢測；

水質(zhì)自動檢測的方法包括以下步驟：

步驟1.水質(zhì)硬度檢測

1.軟化水樣EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液消耗量

(1)通過生水取樣計(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，并通過雙曲度電子眼3-1進(jìn)行記錄；

(2)通過第五微量計(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，并通過雙曲度電子眼3-1記錄顏色與色彩飽和度變化，并生成動態(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)曲線對比：

當(dāng)顏色變化動態(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，顏色變化曲線對比示意圖如圖5所示，色彩飽和度變化曲線對比示意圖如圖6所示，通過主控板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)前時間與當(dāng)前硬度值并將結(jié)果存入主控板數(shù)據(jù)庫；

步驟2.濕蒸汽干度檢測

1.軟化水樣耗酸量檢測

(1)通過生水取樣計(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，并通過雙曲度電子眼3-1進(jìn)行記錄；

(2)通過第二微量計(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，并通過雙曲度電子眼3-1記錄顏色與色彩飽和度變化，并生成動態(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)曲線對比：

當(dāng)顏色變化動態(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

(1)通過蒸汽取樣水計(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，并通過雙曲度電子眼3-1進(jìn)行記錄；

(2)通過第二微量計(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，并通過雙曲度電子眼3-1記錄顏色與色彩飽和度變化，并生成動態(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)曲線對比：

當(dāng)顏色變化動態(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；

步驟3.亞硫酸鈉過剩量檢測

1.軟化水樣碘酸-碘化鉀溶液消耗量檢測

(1)通過生水取樣計(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啟動持續(xù)檢測功能；

(2)通過第八微量計(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，并通過雙曲度電子眼3-1記錄顏色及色彩飽和度變化，并生成動態(tài)曲線與預(yù)存顏色及色彩飽和度變化標(biāo)準(zhǔn)曲線對比：

當(dāng)顏色變化動態(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

(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啟動持續(xù)檢測功能；

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

當(dāng)顏色變化動態(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通過上式計(jì)算后，將亞硫酸鈉過剩量值顯示在操作顯示面板1上并記錄當(dāng)前時間與亞硫酸鈉過剩量值并將結(jié)果存入主控板數(shù)據(jù)庫，水質(zhì)自動檢測原理圖，如圖3所示。