RU2227320C2 - Method for measuring quality characteristics of oil products - Google Patents
Method for measuring quality characteristics of oil products Download PDFInfo
- Publication number
- RU2227320C2 RU2227320C2 RU2002100538/09A RU2002100538A RU2227320C2 RU 2227320 C2 RU2227320 C2 RU 2227320C2 RU 2002100538/09 A RU2002100538/09 A RU 2002100538/09A RU 2002100538 A RU2002100538 A RU 2002100538A RU 2227320 C2 RU2227320 C2 RU 2227320C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- calibration
- parameters
- measured
- quality
- indirect
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
Description
Способ относится к контрольно-измерительной технике и может быть использован для оперативного измерения показателей качества нефтепродуктов без сжигания и анализа компонентного состава, например октанового числа бензинов, цетанового числа дизельных топлив, содержания серы, плотности, вязкости и других.The method relates to measuring and control equipment and can be used to quickly measure the quality of petroleum products without burning and analysis of the composition, for example, the octane number of gasolines, cetane number of diesel fuels, sulfur content, density, viscosity and others.
Известны оптические, спектрометрические и диэлектрические способы измерений показателей качества топлив, основанные на измерении коэффициента поглощения оптического излучения и диэлектрической проницаемости на разных частотах, косвенно связанных с определяемым показателем качества [патент РФ №2112956 МКИ: G 01 N 21/35; патент РФ №2091758 МКИ: G 01 N 21/35; а.с. SU №1689817 МКИ: G 01 N 23/00; полезная модель RU №10463 G 01 N 25/20]. Известны также способы косвенных и совокупных измерений, заключающиеся в том, что измеряется совокупность параметров, косвенно связанных с измеряемым параметром, который затем определяется в результате вычисления по известной функциональной зависимости, либо в результате решения системы алгебраических уравнений. Наиболее близким предлагаемому является способ измерения, основанный на использовании образцовых мер, когда на вход измерительного устройства подаются образцовые значения измеряемого параметра, и в результате решения системы уравнений исключаются аддитивная и мультипликативная составляющие ошибки [Куликовский К.Л., Купер А.О. Методы и средства измерений. – М.: Высшая школа, 1987].Known optical, spectrometric and dielectric methods for measuring fuel quality indicators, based on measuring the absorption coefficient of optical radiation and dielectric constant at different frequencies, indirectly associated with a determined quality indicator [RF patent No. 2112956 MKI: G 01 N 21/35; RF patent No. 2091758 MKI: G 01 N 21/35; A.S. SU No. 1689817 MKI: G 01 N 23/00; Utility Model RU No. 10463 G 01 N 25/20]. Methods of indirect and cumulative measurements are also known, consisting in the fact that a set of parameters is measured that are indirectly related to the measured parameter, which is then determined as a result of calculation using a known functional dependence, or as a result of solving a system of algebraic equations. The closest to the proposed is a measurement method based on the use of exemplary measures, when exemplary values of the measured parameter are supplied to the input of the measuring device, and as a result of solving the system of equations, additive and multiplicative error components are excluded [Kulikovsky K.L., Cooper A.O. Methods and means of measurement. - M.: Higher School, 1987].
Недостатки указанных способов заключаются в том, что для их реализации необходимы знания функции преобразования, либо уравнений, связывающих измеряемые параметры с искомым показателем качества нефтепродукта, что не всегда точно известно, так как нефтепродукты имеют разнообразный компонентный состав, определяемый составом исходного углеводородного сырья.The disadvantages of these methods are that their implementation requires knowledge of the conversion function, or equations that relate the measured parameters to the desired quality index of the oil product, which is not always known for sure, since oil products have a diverse component composition determined by the composition of the hydrocarbon feedstock.
Поставлена задача: повысить точность измерений в тех случаях, когда функция преобразования или уравнения, связывающие измеряемые параметры с искомым показателем, неизвестны. Кроме того, ставится задача обеспечения оперативной калибровки приборов, реализующих предлагаемый способ, под региональные особенности используемого углеводородного сырья.The task is to increase the accuracy of measurements in those cases when the conversion function or the equations relating the measured parameters to the desired indicator are unknown. In addition, the task is to ensure the operational calibration of instruments that implement the proposed method, under the regional characteristics of the used hydrocarbon feedstocks.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в известном способе, заключающемся в измерении косвенных параметров, связанных с искомым показателем качества нефтепродукта, согласно изобретению в процессе калибровки измеряют совокупность параметров, соответствующих эталонным значениям определяемого показателя качества, запоминают в устройстве обработки, а в процессе измерения искомая величина определяется по формуле:The solution of this problem is achieved by the fact that in the known method, which consists in measuring indirect parameters associated with the desired quality indicator of the oil product, according to the invention, in the calibration process, a set of parameters corresponding to the reference values of the determined quality indicator is measured, stored in the processing device, and in the measurement process the value is determined by the formula:
где Qx - искомое значение показателя качества нефтепродукта;where Q x - the desired value of the quality indicator of the oil product;
qk,x - совокупность измеренных электрофизических параметров конролируемого нефтепродукта:q k, x is the totality of the measured electrophysical parameters of the controlled oil product:
Qi - совокупность эталонных значений показателя качества нефтепродукта,Q i - the set of reference values of the indicator of the quality of the oil product,
qki - совокупность электрофизических параметров, соответствующих эталонным значениям показателя качества нефтепродукта, первый индекс соответствует номеру используемого косвенного параметра, второй индекс - номеру эталонного значения определяемого показателя, используемого при калибровке.q ki is the set of electrophysical parameters corresponding to the reference values of the quality index of the oil product, the first index corresponds to the number of the indirect parameter used, the second index corresponds to the number of the reference value of the determined indicator used during calibration.
За счет этого достигается положительный эффект, то есть в устройство обработки заранее, в процессе калибровки, закладываются значения, позволяющие создать математическую модель объекта измерения. По мнению авторов наличие указанных отличительных признаков на ряду с формулой (1) дают существенные отличия предложенного способа от известных.Due to this, a positive effect is achieved, that is, in the processing device in advance, during the calibration process, values are laid down that allow you to create a mathematical model of the measurement object. According to the authors, the presence of these distinctive features along with formula (1) give significant differences between the proposed method and the known ones.
Сущность изобретения заключается в следующем. В общем случае какой-либо искомый показатель качества нефтепродукта Q связан с косвенными измеряемыми электрофизическими параметрами обобщенной функциональной зависимостью:The invention consists in the following. In the general case, any desired indicator of the quality of the oil product Q is associated with indirect measured electrophysical parameters by a generalized functional dependence:
где qk - совокупность электромагнитных, акустических, оптических, спектрометрических параметров (коэффициенты поглощения, преломления, рефракции, проводимость, диэлектрическая проницаемость, акустическое затухание, температура, плотность и другие, которые можно оперативно измерить известной датчиковой аппаратурой).where q k is a set of electromagnetic, acoustic, optical, spectrometric parameters (absorption, refraction, refraction, conductivity, permittivity, acoustic attenuation, temperature, density, and others that can be quickly measured by known sensor equipment).
В общем случае функция F неизвестна. Ее поиск является важнейшей задачей математического описания измерительного процесса. Учитывая, что любой измерительный процесс по определению подразумевает в себе, кроме сбора и обработки информации, также операцию калибровки по эталонам, для решения поставленной задачи предложен обобщенный алгоритм измерений, показанный на фиг.1. Сущность алгоритма состоит в том, что при неизвестной функции F составляется калибровочная модель процесса измерения. Для этого берутся несколько образцов нефтепродукта с известными значениями определяемого показателя качества, и ставится им в соответствие столько же отсчетов измеряемых косвенных параметров. Необходимо, чтобы образцовые объекты полностью перекрывали ожидаемый диапазон изменения определяемого показателя. Минимальное количество эталонов должно быть не меньше числа измеряемых косвенных параметров, используемых при определения искомого показателя.In the general case, the function F is unknown. Its search is the most important task of the mathematical description of the measuring process. Considering that any measurement process, by definition, implies, in addition to collecting and processing information, also a calibration operation by standards, a generalized measurement algorithm, shown in Fig. 1, is proposed to solve the problem. The essence of the algorithm is that with an unknown function F, a calibration model of the measurement process is compiled. For this, several petroleum product samples are taken with known values of the determined quality indicator, and they are assigned the same number of measured indirect parameters. It is necessary that exemplary objects completely overlap the expected range of change of the defined indicator. The minimum number of standards should not be less than the number of measured indirect parameters used in determining the desired indicator.
Пусть имеется n калибровочных образцов нефтепродукта с известными значениями показателя качества Q1, Q2,...Qn. При построении калибровочной модели для произвольных значений измеряемых параметров всегда можно подобрать такие нормирующие коэффициенты bk, что будут выполняться равенства:Suppose there are n calibration samples of the oil product with known values of the quality index Q 1 , Q 2 , ... Q n . When constructing a calibration model for arbitrary values of the measured parameters, it is always possible to choose normalizing coefficients b k such that the equalities are satisfied:
Здесь в qk,i первый индекс соответствует номеру используемого косвенного параметра, второй индекс - номеру эталона. Система имеет n уравнений для неизвестных b1...bn. Решение этой системы дает совокупность коэффициентов bk, которые в средневзвешенной форме определяют искомый показатель качества. Система (4) имеет единственное решение, если главный определитель отличен от нуля. Решением этого уравнения являются соотношения (2). Учитывая независимость получения измерительной информации и возможность варьирования сигналов датчиков всегда можно исключить равенство нулю главного определителя в заданном диапазоне измерения. Выражение (1) составляет в общем виде математическую модель измерительного процесса определения показателей качества по калибровочной модели.Here in q k, i, the first index corresponds to the number of the indirect parameter used, the second index to the number of the standard. The system has n equations for unknowns b 1 ... b n . The solution to this system gives a set of coefficients b k , which in a weighted average form determine the desired quality indicator. System (4) has a unique solution if the main determinant is nonzero. The solution to this equation are relations (2). Given the independence of obtaining measurement information and the possibility of varying the sensor signals, it is always possible to exclude that the main determinant is equal to zero in a given measurement range. Expression (1) is a general mathematical model of the measuring process for determining quality indicators from the calibration model.
Проанализируем частный случай определения значения показателя качества Q по двум измеряемым параметрам с калибровкой по двум эталонам, полностью перекрывающим диапазон ожидаемых значений Qmin ÷ Qmax, Q1=Qmin, Q2=Qmax. Тогда выражение (1) примет вид:Let us analyze a special case of determining the value of the quality indicator Q from two measured parameters with calibration according to two standards that completely cover the range of expected values Q min ÷ Q max , Q 1 = Q min , Q 2 = Q max . Then the expression (1) will take the form:
Численный эксперимент показывает, что при любых значениях min<qk,i<max искомое значение исследуемого показателя качества находится в интервале Qmin<Qx<Qmax, что полностью подпадает под определение измерительного процесса, как фактора уменьшения неопределенности. Методом численного эксперимента доказано, что при любом количестве отсчетов, равных числу калибровочных образцов, искомый показатель качества будет находиться в интервале Qmin-Qmax. Таким образом, предложенный способ измерений не требует точного знания функции, связывающей искомый показатель качества с измеряемыми косвенными параметрами. Он предполагает создание математической модели на основе эталонных образцов нефтепродуктов с известными показателями качества. Чем больше параметров мы измеряем, и чем больше число калибровочных эталонов, тем выше точность измерений. Одним из измеряемых параметров может и должна быть температура.A numerical experiment shows that for any values of min <q k, i <max, the desired value of the studied quality indicator is in the range Q min <Q x <Q max , which completely falls within the definition of the measuring process as a factor in reducing uncertainty. By the method of numerical experiment it was proved that for any number of samples equal to the number of calibration samples, the desired quality indicator will be in the range of Q min -Q max . Thus, the proposed measurement method does not require accurate knowledge of the function that relates the desired quality indicator with measured indirect parameters. It involves the creation of a mathematical model based on reference samples of petroleum products with known quality indicators. The more parameters we measure, and the greater the number of calibration standards, the higher the accuracy of the measurements. One of the measured parameters can and should be temperature.
Частным случаем реализации указанного способа измерений является методика определения показателей качества по дискретным отсчетам спектрометрической характеристики, которая поясняется рисунком на фиг.2. Здесь показаны спектрометрические характеристики нефтепродуктов с известными Q1, Qi,...Qp значениями показателя качества в калибровочных образцах нефтепродуктов, р - число калибровочных образцов, Qx - спектр исследуемого нефтепродукта с неизвестным значением показателя качества, величина которого определяется по формуле:A particular case of the implementation of this measurement method is the method of determining quality indicators from discrete readings of the spectrometric characteristics, which is illustrated in the figure in figure 2. Here, the spectrometric characteristics of oil products with known Q 1 , Q i, ... Q p values of the quality indicator in calibration samples of oil products are shown, p is the number of calibration samples, Q x is the spectrum of the studied oil product with an unknown value of the quality indicator, the value of which is determined by the formula:
где αx(λk) - коэффициент поглощения контролируемого топлива на разных длинах волн λk,bk - определяются по отсчетам процесса калибровки по формулам:where α x (λ k ) is the absorption coefficient of the controlled fuel at different wavelengths λ k , b k are determined by the readings of the calibration process according to the formulas:
Пример комплексных измерений октанового числа по пяти параметрам имеет вид:An example of complex measurements of the octane number in five parameters is:
где αx, εx, θx, ρx, nx - измеренные значения электрофизических параметров контролируемого топлива: коэффициент оптического поглощения, диэлектрическая проницаемость, температура, плотность, коэффициент преломления соответственно;where α x , ε x , θ x , ρ x , n x are the measured values of the electrophysical parameters of the monitored fuel: optical absorption coefficient, dielectric constant, temperature, density, refractive index, respectively;
Ω1...Ωi...Ω5 - октановые числа эталонных бензинов, используемых при калибровке;Ω 1 ... Ω i ... Ω 5 - octane numbers of the reference gasolines used during calibration;
αi, εi, θi, ρi, ni - значения вышеперечисленных электрофизических параметров, соответствующих значению октанового числа Ωi эталонного бензина. Значения электрофизических параметров измеряются соответствующими датчиками.α i , ε i , θ i , ρ i , n i are the values of the above electrophysical parameters corresponding to the octane number Ω i of the reference gasoline. The values of the electrophysical parameters are measured by appropriate sensors.
Предложенный способ может быть эффективно использован для оперативного определения показателей качества нефтепродуктов без сжигания и анализа компонентного состава, например октанового и цетанового числа, содержания серы, плотности, где в качестве эталонов могут применяться нефтепродукты с показателями качества, определенными классическими моторными и химическими методами. При измерении содержания серы в нефтепродукте необходимо при калибровке иметь несколько образцов продукта с известным содержанием серы. В этом случае в определителях выражения (6) будут стоять значения, соответствующие содержанию серы в нефтепродуктах, используемых при калибровке. Кроме того, способ позволяет оперативно подстраивать (калибровать) приборы под региональные особенности углеводородного сырья, а также меняющиеся эксплуатационные условия, диапазоны изменения контролируемых параметров, температуры, плотности, давлении, влажности и т.д.The proposed method can be effectively used to quickly determine the quality indicators of oil products without burning and to analyze the component composition, for example, octane and cetane number, sulfur content, density, where oil products with quality indicators determined by classical motor and chemical methods can be used as standards. When measuring the sulfur content in an oil product, it is necessary during calibration to have several product samples with a known sulfur content. In this case, the determinants of expression (6) will contain values corresponding to the sulfur content in the petroleum products used in the calibration. In addition, the method allows you to quickly adjust (calibrate) devices to the regional characteristics of hydrocarbon raw materials, as well as changing operating conditions, ranges of controlled parameters, temperature, density, pressure, humidity, etc.
На основе предложенного способа может быть создан универсальный измерительный модуль контроля качества нефтепродукта, показанный на фиг.3., где 1, 3 - оптические приемники, 2 - акустический приемник, 4 - диэлектрический датчик, 5 - датчик температуры, 6 - нормирующий усилитель, 7 - устройство ввода (многоканальный АЦП), 8 - устройство обработки (ЭВМ), 9 - индикатор (принтер), 10 - генератор; 11 - световод; 12, 14 - оптические излучатели, 13 - акустический излучатель.Based on the proposed method, a universal measuring module for oil product quality control can be created, shown in Fig. 3., where 1, 3 are optical receivers, 2 is an acoustic receiver, 4 is a dielectric sensor, 5 is a temperature sensor, 6 is a normalizing amplifier, 7 - input device (multi-channel ADC), 8 - processing device (computer), 9 - indicator (printer), 10 - generator; 11 - optical fiber; 12, 14 - optical emitters, 13 - acoustic emitter.
Модуль позволяет определять диэлектрическую проницаемость, коэффициент оптического поглощения и преломления в выбранном диапазоне частот, скорость распространения звука, акустическое поглощение, плотность и температуру. Здесь импульсный сигнал, сформированный генератором 10, возбуждает оптические 12, 14 и акустический 13 излучатели, а также запитывает емкостной датчик 4. Соответствующие приемники 1, 2, 3, 4 сформируют сигналы, несущие в себе информацию о свойствах топлива. Эти сигналы вместе с сигналом датчика температуры через блок нормирующих усилителей 6 многоканальный АЦП 7 одновременно подаются в ЭВМ 8, где производится вычисление искомых показателей качества топлива, в частности октанового числа, цетанового числа, плотности, содержания серы.The module allows you to determine the dielectric constant, the coefficient of optical absorption and refraction in the selected frequency range, the speed of sound propagation, acoustic absorption, density and temperature. Here, the pulse signal generated by the
Предложенный способ позволяет значительно повысить точность измерения показателей качества других продуктов, веществ и объектов, свойства которых проявляются через различные электрофизические (электрические, оптические, электромагнитные, акустические и другие) сигналы. В частности жидких и сыпучих продуктов питания. Эффективно применение предложенного способа для оперативного контроля геометрических параметров труб электрофизическими методами, где в качестве эталонов могут применяться набор труб с известными параметрами, определенными инструментальными методами.The proposed method can significantly improve the accuracy of measuring quality indicators of other products, substances and objects whose properties are manifested through various electrophysical (electrical, optical, electromagnetic, acoustic and other) signals. In particular, liquid and bulk food. Effectively applying the proposed method for the operational control of the geometric parameters of pipes by electrophysical methods, where a set of pipes with known parameters determined by instrumental methods can be used as standards.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002100538/09A RU2227320C2 (en) | 2002-01-08 | 2002-01-08 | Method for measuring quality characteristics of oil products |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002100538/09A RU2227320C2 (en) | 2002-01-08 | 2002-01-08 | Method for measuring quality characteristics of oil products |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2002100538A RU2002100538A (en) | 2003-08-10 |
| RU2227320C2 true RU2227320C2 (en) | 2004-04-20 |
Family
ID=32464941
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2002100538/09A RU2227320C2 (en) | 2002-01-08 | 2002-01-08 | Method for measuring quality characteristics of oil products |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2227320C2 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2457477C1 (en) * | 2011-03-02 | 2012-07-27 | Сергей Юрьевич Моссаковский | Method of inspecting contents of closed volume |
| US8538714B2 (en) | 2004-11-09 | 2013-09-17 | Heuft Systemtechnik Gmbh | Testing the integrity of products in containers |
| RU2526174C1 (en) * | 2013-01-24 | 2014-08-20 | Федеральное автономное учреждение "25 Государственный научно-исследовательский институт химмотологии Министерства обороны Российской Федерации" | Method of estimating cetane index of liquid hydrocarbon fuels |
| RU2713310C1 (en) * | 2019-06-04 | 2020-02-04 | Валерий Иванович Паутов | Method of preventing oil supply to the main pipeline, which does not correspond to the standardized quality indicators |
| RU2785591C1 (en) * | 2022-02-08 | 2022-12-09 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технологический университет" (ФГБОУ ВО "КНИТУ") | Method for assessing the group hydrocarbon composition of straight-run petroleum fractions |
-
2002
- 2002-01-08 RU RU2002100538/09A patent/RU2227320C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8538714B2 (en) | 2004-11-09 | 2013-09-17 | Heuft Systemtechnik Gmbh | Testing the integrity of products in containers |
| RU2457477C1 (en) * | 2011-03-02 | 2012-07-27 | Сергей Юрьевич Моссаковский | Method of inspecting contents of closed volume |
| RU2526174C1 (en) * | 2013-01-24 | 2014-08-20 | Федеральное автономное учреждение "25 Государственный научно-исследовательский институт химмотологии Министерства обороны Российской Федерации" | Method of estimating cetane index of liquid hydrocarbon fuels |
| RU2713310C1 (en) * | 2019-06-04 | 2020-02-04 | Валерий Иванович Паутов | Method of preventing oil supply to the main pipeline, which does not correspond to the standardized quality indicators |
| RU2785591C1 (en) * | 2022-02-08 | 2022-12-09 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технологический университет" (ФГБОУ ВО "КНИТУ") | Method for assessing the group hydrocarbon composition of straight-run petroleum fractions |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Kaatze | Reference liquids for the calibration of dielectric sensors and measurement instruments | |
| CN105300923B (en) | Without measuring point model of temperature compensation modification method during a kind of near-infrared spectrometers application on site | |
| RU2184353C2 (en) | Device responding to level of separation surface of materials | |
| Baird et al. | Non-destructive measurement of the degradation of transformer insulating paper | |
| CN108287141A (en) | A kind of multicomponent gas concentration analysis method based on spectroscopic methodology | |
| RU2007148634A (en) | METHOD FOR ASSESSING THE PURITY OF VEGETABLE OILS AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION | |
| CN109298070B (en) | Method for detecting water content of crude oil based on ultrasonic sound velocity method | |
| CN104749132A (en) | Method for measuring content of azodicarbonamide in flour | |
| WO2012007718A2 (en) | Permittivity sensor | |
| US7140238B2 (en) | Method for determining the composition of a fluid | |
| CN107478555B (en) | Gas particles object measurement method and device | |
| Xia et al. | Simultaneous, rapid and nondestructive determination of moisture, fat content and storage time in leisure dried tofu using LF-NMR | |
| CN107860743A (en) | Utilize the method and its application of the model of reflective near infrared fibre-optical probe structure fast prediction oil property | |
| RU2227320C2 (en) | Method for measuring quality characteristics of oil products | |
| Jiang et al. | Molecular spectroscopic wavelength selection using combined interval partial least squares and correlation coefficient optimization | |
| CN103134763A (en) | Method for predicting crude oil density by infrared spectroscopy | |
| Blakey et al. | Real-time microwave based sensing method for vegetable oil type verification | |
| CN105466885A (en) | Near-infrared on-line measuring method based on point-free temperature compensation mechanism | |
| RU2386959C1 (en) | Definition method of water content and summary content of metal-containing microelements in oil or oil-products | |
| CA2208216C (en) | Non linear multivariate infrared analysis method | |
| RU2506571C1 (en) | Method for measuring quality of oil products | |
| US11815484B2 (en) | Device for measuring complex dielectric permittivity of a material-under-test, measuring device for multiple reflections of time-domain signals of a complex dielectric and measuring method thereof | |
| RU2331058C1 (en) | Method of evaluation of benzine octane number and device for application of this method | |
| JP7132393B2 (en) | mmWave and ultrasonic sensors | |
| RU2654836C1 (en) | Device and method of the octane number determination and impurity of impurities in gasoline with ultrasound diagnostics |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20050109 |