Устройство диагностики состояния нефтей и продуктов нефтепереработки по их активной электропроводности и диэлектрической проницаемости

 

Изобретение относится к области инструментальной диагностики качества нефтей в процессе добычи, перекачки (перевозки), хранения, переработки и может быть использовано в других сферах потребления нефтепродуктов, а также в химии, биологии, медицине, сельском хозяйстве, диагностике состояния веществ, обладающих мультимерным строением. Сущность: устройство содержит перестраиваемый генератор электромагнитных колебаний, воздействующих на сенсор с диагностируемым продуктом и измеритель температуры. Сигналы от сенсора поступают в определители активной электропроводности и диэлектрической проницаемости. От измерителя температуры и от определителей данные поступают в микропроцессор и далее в банк данных. Окончательные результаты в виде диэлектрических проницаемостей, активных электропроводностей, отношений электропроводностей на разных частотах, удельной теплоты сгорания, являющейся функцией этого отношения при данной температуре, характеристической частоты, при которой электропроводность не зависит от температуры, а также зависимости активной электропроводности и диэлектрической проницаемости от частоты передаются на индикатор с возможностью вывода на компьютер. Технический результат изобретения: оперативная, дистанционная, взрывобезопасная диагностика состояний веществ, обладающих мультимерным строением, по характеру активной электропроводности и диэлектрической проницаемости в зависимости от частоты, а также одновременно по критерию тождественности, удельной теплоте сгорания и характеристической частоте для данного продукта. 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области инструментальной диагностики качества нефтей в процессе добычи, перекачки (перевозки), хранения, переработки и может быть использовано в других сферах потребления нефтепродуктов, а также в химии, биологии, медицине, сельском хозяйстве, диагностике состояния веществ, обладающих мультимерным строением.

Ближайшим аналогом предлагаемого изобретения является: Сомов В.Е., Банков П. Г. , Лаптев Н.В., Варшавский О.Н., Воронина Н.А., Борисова Л.А., Усиков С.В., Васильева Л.К., Зонов В.А., Иванова З.Д., Иголкин Д.И., Петров Ю. П. "Устройство диагностики состояния нефтей по их активной электропроводности". Патент РФ 2119156, 20.09.1998 г.; бюл. 26, МКИ G 01 N 27/02. Здесь устройство содержит высокочастотный (1 МГц) и низкочастотный (1 кГц) определители только активной электропроводности. При этом имеют место ограничения в оценке состояния большой номенклатуры веществ, отличающихся по своим характеристикам активной электропроводности и диэлектрической проницаемости в зависимости от частоты электромагнитных колебаний. А дополнительный частотный анализ позволяет избирательно, одновременно с коэффициентом тождественности, указывать на неорганические включения в нефтях, например, массовой доли воды, т.е. позволяет полнее характеризовать качество нефтей и продуктов остаточной дистилляции.

Частотный анализ, кроме того, позволяет определить важнейшую характеристику продуктов - характеристическую частоту, при которой активная электропроводность не зависит от температуры.

Задачей, которая решается заявленным изобретением, является создание устройства оперативной дистанционной взрывобезопасной диагностики качества нефтей, продуктов нефтепереработки и других жидких веществ, обладающих мультимерным строением по характеру активной электропроводности и диэлектрической проницаемости в зависимости от частоты, а также одновременно по критерию тождественности, удельной теплоте сгорания и характеристической частоте для данного продукта.

Предлагаемое устройство содержит перестраиваемый генератор электромагнитных колебаний, воздействующих на сенсор с диагностируемым продуктом и измеритель температуры. Сигналы от сенсора поступают в определители активной электропроводности и диэлектрической проницаемости. От измерителя температуры и от определителей данные по величинам активной электропроводности, диэлектрической проницаемости и температуре поступают в микропроцессор и далее в банк данных. Окончательные результаты в виде диэлектрических проницаемостей, активных электропроводностей, отношений электропроводностей на разных частотах, удельной теплоты сгорания, являющейся функцией этого отношения при данной температуре, характеристической частоты, при которой электропроводность не зависит от температуры, а также зависимости активной электропроводности и диэлектрической проницаемости от частоты передаются на индикатор с возможностью вывода на компьютер.

Преимуществом предлагаемого устройства является одновременное оперативное определение параметров: активной удельной электропроводности χ, диэлектрической проницаемости ε, приращения диэлектрической проницаемости на низкой и высокой частотах Δε_f, критерия тождественности n, удельной теплоты сгорания Q_s ^a, характеристической частоты, при которой отсутствует влияние температуры на активную электропроводность f_x и других, надежно характеризующих энергетическое состояние продуктов, особенно больших масс при непрерывном дистанционном анализе непосредственно в технологических нефтепроводах и емкостях. Это способствует углублению и оптимизации технологических процессов переработки нефтей, долговечности парка машин и механизмов, экологической безопасности. Оно может быть использовано для прогнозирования и регулирования отклонений (опасных ситуаций) от технологического режима, защиты от загрязнения окружающей среды.

Работа устройства осуществляется в соответствии с чертежом.

Здесь генератор электромагнитных колебаний (1) воздействует на сенсор (2). Сенсор подключается к определителям активной электропроводности (3), диэлектрической проницаемости (4) и к измерителю температуры (5). В определителях отклики от сенсора трансформируются в зависимости от частоты и вместе с данными по температуре поступают в микропроцессор (6) для вычисления величин удельной электропроводности и диэлектрической проницаемости. Полученные данные направляются в банк данных (7). В микропроцессоре (6) реализуются алгоритмы вычисления коэффициента тождественности при данной температуре в диапазоне от 0 до 100^oС, удельной теплоты сгорания в диапазоне от 40 000 до 50 000 кДж/кг, диэлектрической проницаемости от 1,9 до 4 относительных единиц сухой нефти при 20^oС, массовой доли воды в диапазоне от 0 до 5%, характеристической частоты. Эти параметры, а также температура и частотная зависимость диэлектрической проницаемости отображаются на индикаторе (8).

Пример Конкретное применение устройства Диагностике состояния подвергались пробы нефтей различных месторождений и продуктов остаточной дистилляции - мазута и гудрона.

Результаты представлены в таблице.

Формула изобретения

Устройство диагностики состояния нефтей и продуктов нефтепереработки по их активной электропроводности и диэлектрической проницаемости, содержащее перестраиваемый генератор электромагнитных колебаний, воздействующих на сенсор с диагностируемым продуктом, подключенный к определителю активной электропроводности и измерителю температуры, отличающееся тем, что сенсор подключен также к определителю диэлектрической проницаемости, при этом данные по величинам активной электропроводности, диэлектрической проницаемости и температуре поступают в микропроцессор и банк данных, а окончательные результаты в виде диэлектрических проницаемостей, активных электропроводностей, отношений электропроводностей на разных частотах, удельной теплоты сгорания, являющейся функцией этого отношения при данной температуре, характеристической частоты, при которой электропроводность не зависит от температуры, а также зависимости активной электропроводности и диэлектрической проницаемости от частоты выводятся на индикатор.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2