Устройство для измерения содержания воды в нефтепродуктах

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, а именно к технике экспресс-анализа содержания воды в нефтепродуктах и может использоваться для определения содержания воды в маслах, нефти и других жидких нефтепродуктах. Цель изобретения - повышение точности измерения и уменьшение времени проведения измерений за счет более оптимального выполнения акустического тракта устройства. В устройстве осуществляется измерение времени, в течение которого амплитуда принятых акустических сигналов, прошедших через исследуемую среду, предварительно перемешанную, достигает некоторого наперед заданного значения. Устройство содержит термостатируемую камеру, мешалку, пороговые элементы и схему измерения времени. 1 ил.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, а именно к технике экспресс-анализа содержания воды в нефтепродуктах и может использоваться для определения содержания воды в маслах, нефти и других жидких нефтепродуктах.

Известно устройство для измерения содержания воды в нефтепродуктах, содержащее приемник -ловушку, нагреватель, обратный холодильник, термостатируемую камеру с мешалкой /1/.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению является известное акустическое устройство, содержащее генератор зондирующих импульсов, излучающий электроакустический преобразователь, усилитель, делитель напряжения, последовательно соединенные амплитудный детектор и и индикатор уровня сигнала /2/.

Известное устройство может использоваться для определения содержания воды в нефтепродуктах, однако точность измерения будет невысокой, т.к. акустический преобразователь малых размеров /акустический зонд/ воспринимает в данном устройстве лишь фазы /капли воды, масла/, занимающие объем, соизмеримый с размерами акустического зонда. Более мелкие капли воды и растворенная вода не учитываются. Для повышения точности измерения необходимо длительное наблюдение за локальным фазовым составом контролируемой среды, это приводит к недостатку большому времени измерения.

Задача изобретения повышение точности измерения и уменьшение времени проведения измерений за счет более оптимального выполнения акустического тракта устройства.

Она решается тем, что устройство для измерения содержания воды в нефтепродуктах, известное из источника-прототипа, содержащее генератор зондирующих импульсов, излучающий электроакустический преобразователь, усилитель, делитель напряжения, последовательно соединенные амплитудный детектор и индикатор уровня сигнала, согласно изобретению снабжено термостатируемой камерой, установленными в ней приемным электроакустическим преобразователем и мешалкой, последовательно соединенными генератором тактовых импульсов, одновибратором и источником питания мешалки, подключенными к выходу делителя напряжения, последовательно соединенными вторым делителем напряжения, триггером ключом и счетчиком, и генератором счетных импульсов, выход которого подключен к второму входу ключа, выход усилителя подключен к входу первого делителя, а вход усилителя к выходу приемного электроакустического преобразователя, выход первого делителя подключен к входу амплитудного детектора, а выход генератора тактовых импульсов подключен к входу обнуления счетчика.

На чертеже представлена блок-схема устройства для измерения содержания воды в нефтепродуктах.

Устройство содержит генератор 1 зондирующих импульсов, излучающий электроакустический преобразователь 2, усилитель 3, делитель 4 напряжения, последовательно соединенные амплитудный детектор 5 и индикатор 6 уровня сигнала, термостатируемую камеру 7, установленные в ной приемный электроакустический преобразователь 8 и мешалку 9, последовательно соединенные генератор 10 тактовых импульсов, одновибратор 11 и источник питания 12 мешалки 9, подключенные к выходу делителя 4 напряжения, последовательно соединенные второй делитель 13 напряжения, триггер 14, ключ 15 и счетчик 16, и генератор 17 счетных импульсов, выход которого подключен к второму входу ключа 15, выход усилителя 3 подключен к входу первого делителя 4, а вход усилителя 3 к выходу приемного электроакустического преобразователя 8, выход первого делителя 4 подключен к входу амплитудного детектора 5, а выход генератора 10 тактовых импульсов подключен к входу обнуления счетчика 16.

Устройство работает следующим образом.

Исследуемый образец нефтепродукта, например масла, содержащий воду, помещают в термостатическую камеру 7 и выдерживают при постоянной заданной температуре. После установления температуры включают генератор тактовых импульсов 10. По сигналу последнего обнуляется счетчик 16 и запускается одновибратор 11. На выходе одновибратора формируется импульс заданной длительности, который включает источник 12 питания мешалки 9.

Таким образом осуществляется перемешивание исследуемой пробы в течение заданного отрезка времени. При этом происходит равномерное распределение воды в пробе нефтепродукта /масла/ и насыщение пробы пузырьками воздуха, захватываемыми в процессе перемешивания. По срезу импульса с выхода одновибратора 11 срабатывает триггер 14, устанавливаясь в единичное положение, ключ 15 открывается для пропуска импульсов с выхода генератора 17 счетных импульсов на вход счетчика 16.

Импульсы с выхода генератора 1 зондирующих импульсов возбуждают колебания электроакустического преобразователя 2. Ультразвуковые сигналы распространяются в исследуемой среде, принимаются приемным электроакустическим преобразователем 8, электрические сигналы усиливаются усилителем 3 и через первый и второй делители 4, 13 напряжения поступают на второй вход триггера 14.

В начале процесса измерения после завершения процесса перемешивания поглощение ультразвука в образце максимально, уровень сигнала на втором входе /вход R/ недостаточен для его срабатывания и продолжается отсчет времени в единицах, определяемых периодом следования счетных импульсов с генератора 17 счетных импульсов. С течением времени коэффициент поглощения образца уменьшается, а амплитуда принятого сигнала растет, что можно объяснить выделением из водно-масляной эмульсии пузырьков захваченного при перемешивании воздуха. Процесс измерения заканчивается по достижении амплитуды сигнала на входе R триггера 14 величины срабатывания последнего; на выходе последнего устанавливается уровень логического нуля, ключ 15 закрывается, счетчик 16 индицирует результат измерения время, в течение которого амплитуда сигнала достигла заданного значения. Эта величина, как показывает опыт, пропорциональна содержанию воды в анализируемом образце. Для обеспечения стандартных уровней сигнала, соответствующих эталонному образцу масла или другого нефтепродукта, свободного от воды, или содержащего известное количество воды, предварительно осуществляют настройку устройства с помощью делителей напряжения 4 и 13. Первым делителем 4 устанавливают уровень сигнала в отстоявшемся образце при заданной температуре до значения, обеспечивающего срабатывание индикатора 6, выполняющего функции порогового измерительного элемента. Устойчивое свечение индикатора обеспечивается амплитудным детектором 5. Второй делитель напряжения 13 обеспечивает деление входного сигнала в 1,5 2,5 раза и может содержать для повышения надежности работы устройства пороговый элемент /амплитудный компаратор/ на выходе. Таким образом измеряется фактически время, в течение которого амплитуда акустического сигнала возрастает от момента прекращения перемешивания до величины в 1,5-2,5 раза меньшей максимальной амплитуды сигнала, индицируемой пороговым индикатором 6. Указанный алгоритм работы устройства соответствует наибольшей крутизне характеристики "амплитуда сигнала время".

Указанная временная измеренная устройством характеристика, пропорциональная, линейно связана с концентрацией воды в исследуемом образце, и, таким образом, на счетчике 16 может быть получен непосредственный отсчет измеряемой величины концентрация воды в цифровой форме путем подбора частоты следования импульсов с выхода генератора 17 счетных импульсов. Условный нуль в показаниях счетчика в этом случае может быть установлен путем предварительной установки счетчика по входу занесения /вход С/.

Формула изобретения

Устройство для измерения содержания воды в нефтепродуктах, содержащее генератор зондирующих импульсов, излучающий электроакустический преобразователь, усилитель, делитель напряжения и последовательно соединенные амплитудный детектор и индикатор уровня сигнала, отличающееся тем, что оно снабжено термостатируемой камерой, установленными в ней приемным электроакустическим преобразователем и мешалкой, последовательно соединенными генератором тактовых импульсов, одновибратором и источником питания мешалки, подключенными к выходу делителя напряжения, последовательно соединенными вторым делителем напряжения, триггером, ключом и счетчиком, и генератором счетных импульсов, выход которого подключен к второму входу ключа, выход усилителя подключен к входу первого делителя, а вход усилителя к выходу приемного электроакустического преобразователя, выход первого делителя подключен к входу амплитудного детектора, а выход генератора тактовых импульсов подключен к входу обнуления счетчика.

РИСУНКИ

Рисунок 1