Устройство для измерения температуры вспышки жидких нефтепродуктов

Изобретение относится к области испытания материалов. Устройство содержит реакционную камеру с расположенными в ней тиглем, нагревательным элементом, прижимной пружиной, блоком поджига, термопарами регистрации температуры жидкости и температуры паров жидкости. В крышке реакционной камеры выполнено отверстие, в которое вставляется либо сплошная сменная вставка, либо сменная вставка, содержащая вентиляционные каналы. 3 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к области испытания материалов с помощью нагрева путем определения температуры вспышки, в частности к установкам для исследования нефтепродуктов, и может быть использовано в автоматизированных системах контроля и управления в нефтеперерабатывающей отрасли.

Известно устройство для автоматизированного испытания температуры вспышки [1]. Испытываемые жидкости темперируют в закрывающихся испытательных сосудах, подвергают испытанию воспламенением и при успешном зажигании проводят регистрацию температуры вспышки. Испытательные сосуды заполняют заранее испытываемыми жидкостями и закрывают испытательными крышками, которые оборудованы средствами регистрации температуры и индикации температуры вспышки, а также средствами для поворота испытательной крышки и перемешивания испытываемой жидкости и тем самым образуют испытательные вставки, таким образом подготовленные испытательные вставки вставляют в темперирующее устройство и создают разъемные соединения и/или контактирования между головкой параллельных функций автомата и испытательной вставкой с тем, чтобы средства регистрации температуры и индикации температуры вспышки получили электрический контакт и были вновь разъединены после завершения зажигания и после испытания температуры вспышки. Средства регистрации температуры и индикации температуры вспышки связаны с головкой параллельных функций и с блоком анализа сигналов посредством электрических контактов лишь на время нахождения испытательной вставки в темперирующем устройстве. Для смены проб зажигание отсоединяют от испытательной крышки с помощью управляемого привода. Электрическое контактирование, механическая связь, позиционирование зажигания и поворот испытательной крышки производят путем опускания и/или установки головки параллельных функций. Дополнительно к индикации температуры вспышки внутри испытательной вставки проводят дальнейшую индикацию температуры вспышки вне испытательной вставки. Дополнительную индикацию температуры вспышки производят над отверстием зажигания. Средства перемешивания и поворота крышки связывают с приводами механическим путем. Устройство для автоматизированного испытания температуры вспышки состоит из испытательного сосуда, который содержит испытываемую жидкость и выполнен с возможностью закрытия испытательной крышкой с мешалкой, температурным датчиком, индикатором температуры вспышки, темперирующим устройством и зажиганием, причем совокупное устройство состоит из стационарной головки параллельных функций и мобильной испытательной вставки, причем испытательная вставка снабжена в предоборудованном состоянии температурным датчиком и индикатором температуры вспышки, а к головке параллельных функций присоединены элементы контактирования для создания электрической связи с температурным датчиком и с индикатором температуры вспышки и не менее одного элемента связи для создания механической связи между приводом мешалки и самой мешалкой. К головке параллельных функций прикреплен привод поворотного золотника с элементом управления. К испытательной вставке дополнительно прикреплено зажигание, снабженное элементами связи для соединения с головкой параллельных функций. Температурный датчик и индикатор температуры вспышки расположены внутри гильзы. Вне испытательной вставки над отверстием зажигания расположен дополнительный индикатор температуры вспышки.

Недостатком известного устройства является его сложность и, как следствие, большие затраты на его производство.

Известно устройство для определения температуры горючих жидкостей [2]. Устройство для определения температуры горючих жидкостей содержит закрытую камеру с расположенным в ее стенках нагревателем, выхлопной клапан, расположенный на крышке камеры и состоящий из цилиндра с вентиляционными отверстиями и соосного с ним поршня. Датчик вспышки состоит из высоковольтного трансформатора, промежуточного трансформатора, электрического разрядника. Элементами датчика вспышки также являются делитель сигнала, генератор высокой частоты, счетчик и запорный элемент. Устройство также содержит генератор высоковольтных импульсов, выход которого подключен к выводам первичной обмотки высоковольтного трансформатора, нагреватель, датчик температуры, блок индикации температуры, выход которого соединен с первым управляющим входом генератора высоковольтных импульсов.

К недостаткам известной конструкции следует отнести сложность системы вывода газов после сгорания и низкую надежность прибора.

Известна установка для автоматизированного определения температуры вспышки нефтепродуктов [3]. В одном термостатируемом корпусе выполнено два углубления для тиглей, в которые может быть залито как топливо, так и масло, а также топливо и масло разных марок, за счет исключения влияния внешних условий при проведении параллельных определений и использовании датчиков температуры нефтепродуктов, фотоэлементов регистрации вспышки нефтепродуктов и микропроцессора, управляющего средствами воспламенения, приводом мешалки и нагревателями тиглей в заданном диапазоне.

Недостатком данной установки является сложность конструкции из-за наличия одновременно двух тиглей.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство для определения температуры вспышки горючих жидкостей [4]. Устройство содержит закрытую камеру с расположенным в его стенах нагревателем, измерительную систему с блоком поджига в виде электрического разрядника, помещенного в камеру выше уровня испытуемой жидкости и соединенного с генератором высоковольтных импульсов, датчиком температуры, блоком индикации, выход которого подключен к управляющему входу генератора высоких импульсов, и выхлопной клапан с датчиком вспышки, расположенный на крышке камеры. Выхлопной клапан состоит из цилиндра с вентиляционными отверстиями и соосного с ним поршня. Датчик вспышки представляет собой магнит, закрепленный на поршне, и магнитоуправляемый контакт, закрепленный на крышке цилиндра. Магнитоуправляемый контакт соединен с управляющими входами блока индикации и источника питания нагревателя и дополнительным входом генератора высоковольтных импульсов.

Недостатком известного устройства является возможность измерения температуры вспышки только лишь в закрытом тигле (по методу Пенски Мартенса), что сужает температурный диапазон вспышки нефтепродуктов.

Задачей предлагаемого изобретения является возможность определения температуры вспышки как в закрытом (по методу Пенски Мартенса), так и в открытом (по методу Кливленда) тиглях и обеспечить возможность измерять в более широком диапазоне температуру вспышки нефтепродуктов одним прибором.

Поставленная задача решена тем, что в устройстве для измерения температуры вспышки жидких нефтепродуктов, содержащем измерительную систему с блоком поджига и средством регистрации температуры, реакционную камеру с крышкой, снабженную отверстием, и нагревательный элемент, согласно изобретению реакционная камера дополнительно снабжена тиглем, а измерительная система выполнена с возможностью комбинированной регистрации температуры вспышки жидкости в отрытом или закрытом тигле, при этом отверстие в крышки выполнено с возможностью поочередного размещения двух сменных вставок, одна из которых изготовлена сплошной, а другая содержит вентиляционные каналы, причем вставки плотно сопряжены с открытым верхом тигля, а дно его введено в контакт с нагревательным элементом (НЭ), а средство регистрации температуры выполнено с возможностью параллельного измерения температуры жидкой и парообразной фаз нефтепродуктов.

Средство регистрации температуры выполнено в виде двух термопар, одна из которых размещена в тигле реакционной камеры в зоне с жидкой, а вторая в зоне с парообразной фазой исследуемого нефтепродукта, при этом температуру вспышки последнего определяют по температуре воспламенения паров жидкости.

В режиме регистрации температуры вспышки в закрытом тигле отверстие в крышке содержит сплошную сменную вставку.

В режиме регистрации температуры вспышки в открытом тигле отверстие в крышке содержит сменную вставку с вентиляционными каналами.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг.1 представлена принципиальная схема прибора для измерения температуры вспышки жидких нефтепродуктов. На фиг.2 - вид сплошной сменной вставки. На фиг.3 - вид сменной вставки с вентиляционными каналами.

Устройство для измерения температуры вспышки жидких нефтепродуктов содержит реакционную камеру 1 с расположенными в ней тиглем 2, нагревательным элементом 3, прижимной пружины 4, блоком поджига 5, термопарами регистрации температуры жидкости 6 и температуры паров жидкости 7. Термопара 7 помещается в реакционной камере выше уровня жидкости 8, термопара 6 помещается в жидкость 8. В крышке 13 реакционной камеры 1 выполнено отверстие 9, в которое вставляется либо сплошная сменная вставка 10, либо сменная вставка 11, содержащая вентиляционные каналы 12.

Устройство для измерения температуры вспышки жидких нефтепродуктов работает следующим образом.

В тигель 2 наливают жидкость 8 до уровня, при котором происходит погружение термопары регистрации температуры жидкости 6, а термопара регистрации температуры паров жидкости 7 при этом остается выше уровня измеряемой жидкости 8. Тигель 2 с жидкостью 8 помещают в реакционную камеру 1 на нагреватель 3. Прижимная пружина 4 прижимает тигель 2 с жидкостью 8 к крышке реакционной камеры 1. В отверстие 9 крышки 13 помещают либо сплошную сменную вставку 10, либо сменную вставку 11, содержащую вентиляционные каналы 12. При использовании сплошной вставки 10 определяют температуру вспышки в закрытом тигле (по методу Пенски Мартенса), при использовании вставки 11, содержащей вентиляционные каналы 12, измеряют температуру вспышки в открытом тигле (по методу Пенски Мартенса). При нагревании над поверхностью жидкости 8 образуется пар. Посредством термопар 6 и 7 измеряют температуру жидкости и паров жидкости соответственно. Между электродами блока поджига 5 периодически проскакивает электрическая искра, которая при температуре жидкости, равной температуре вспышки, приводит к быстрому сгоранию накопившихся паров. Момент вспышки определяют по резкому изменению температуры паров жидкости 8, измеряемых термопарой 7. Температура жидкости, измеренная при этом термопарой 6, является температурой вспышки жидкости в закрытом тигле при нахождении в отверстии 9 крышки сплошной вставки 10, либо температурой вспышки жидкости в открытом тигле при размещении в отверстии 9 крышки 13 вставки 11, содержащей вентиляционные каналы 12. Весь процесс определения температуры вспышки обеспечивается измерительной системой и проходит без участия человека.

Прибор, изготовленный в соответствии с изобретением, имеет следующие характеристики.

Диапазон определяемых температур вспышки В открытом тигле В закрытом тигле	102-180°С 30-260°С
Абсолютная погрешность определения температуры вспышки	Не более 2%
Скорость нагрева пробы перед вспышкой	5-6°С/мин
Объем пробы для испытаний	15 мл
Габаритные размеры прибора	300×260×180 мм
Масса прибора	Не более 7 кг
Потребляемая мощность	Не более 0,7 кВА

Источники информации:

1. Патент RU №2166189 С2, МПК⁷ G 01 N 25/52; (21), (22) 971028902, 1997.02.26, (24) 1997.02.26, (54) «Способ и устройство для автоматизированного испытания температуры вспышки», (72) Хандшук Бернхард и др. (DE).

2. Патент RU №2178885 С2, МПК⁷ G 01 N 25/52; (21), (22) 2000108625, 2000.04.06, (24) 2000.04.06, (54) «Устройство для определения температуры вспышки горючих жидкостей», (72) Михеев Г.М.

3. Патент RU №2187097 С2, МПК⁷ G 01 N 25/50; (21), (22) 2000132385, 2000.12.25, (24) 2000.12.25, (54) «Установка для автоматизированного определения температуры вспышки нефтепродуктов», (72) Чечкенев И.В., Приваленко А.П. и др.

4. SU №1806359, МПК⁵ G 01 N 25/52; (21), (22) 4868903, 1990.09.25, (46) 1993.03.30, (54) «Устройство для определения температуры вспышки горючих жидкостей», (72) Михеев Г.М., Антонов В.И.

1. Устройство для измерения температуры вспышки жидких нефтепродуктов, содержащее измерительную систему с блоком поджига и средством регистрации температуры, реакционную камеру с крышкой, снабженной отверстием, и нагревательный элемент, отличающееся тем, что реакционная камера дополнительно снабжена тиглем, а измерительная система выполнена с возможностью комбинированной регистрации температуры вспышки жидкости в открытом или закрытом тигле, при этом отверстие в крышке выполнено с возможностью поочередного размещения двух сменных вставок, одна из которых изготовлена сплошной, а другая содержит вентиляционные каналы, причем вставки плотно сопряжены с открытым верхом тигля, а дно его введено в контакт с нагревательным элементом (НЭ), а средство регистрации температуры выполнено с возможностью параллельного измерения температуры жидкой и парообразной фаз нефтепродуктов.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что средство регистрации температуры выполнено в виде двух термопар, одна и которых размещена в тигле реакционной камеры в зоне с жидкой, а вторая в зоне с парообразной фазой исследуемого нефтепродукта, при этом температуру вспышки последнего определяют по температуре воспламенения паров жидкости.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в режиме регистрации температуры вспышки в закрытом тигле отверстие в крышке содержит сплошную сменную вставку.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в режиме регистрации температуры вспышки в открытом тигле отверстие в крышке содержит сменную вставку с вентиляционными каналами.