Способ определения содержания загрязнений в жидкости, текущей в трубопроводе
Владельцы патента RU 2371701:
Федеральное казённое предприятие "Научно-исследовательский центр ракетно-космической промышленности" (RU)
Изобретение относится к способам определения массы частиц загрязнений в жидкости, текущей в трубопроводе, и может быть использовано в машиностроении в системах подачи жидкости к потребителям. Сущность: из текущей по трубопроводу жидкости проводят непрерывный отбор части жидкости в магистраль отбора через контрольный фильтр с измерением ее расхода. Причем расход жидкости в магистрали отбора устанавливают с условием равенства скоростей жидкости в заборном элементе устройства отбора проб и в трубопроводе в месте установки устройства отбора проб. Определяют содержание загрязнений в жидкости, текущей в трубопроводе, учитывая массу частиц загрязнений, осажденных на контрольном фильтре магистрали отбора проб, объем жидкости, прошедшей по трубопроводу, объем жидкости, прошедшей по магистрали отбора проб через контрольный фильтр. Технический результат: повышение точности определений. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано, в частности, в авиационной, ракетной и других областях техники, в которых применяются системы подачи жидкости, и может найти применение при определении содержания загрязнений в жидкостях, подаваемых к потребителям по трубопроводам.
Известен способ определения содержания загрязнений в жидкости, текущей в трубопроводе. Способ включает отбор пробы жидкости из трубопровода, фильтрование пробы жидкости в лабораторных условиях через бумажный или стеклянный фильтр и определение массы осадка частиц загрязнений на фильтре по разности массы фильтра с осажденными частицами и начальной массы фильтра. По измеренным значениям массы загрязнений, осажденных из пробы, и объема пробы жидкости определяют содержание загрязнений в жидкости, текущей в трубопроводе (см. П.Н.Белянин, В.М.Данилов. Промышленная чистота машин. Машиностроение, 1982, стр.183-185).
При этом рекомендовано использовать пробоотборный цилиндр емкостью не менее 100 см3, который соединяют с прямым участком трубопровода таким образом, чтобы при закрытии отсечных элементов (вентилей) его можно было снять и использовать отобранную в цилиндр жидкость для анализа.
Недостатком способа является то, что результаты анализа (определение массы загрязнений в пробе и содержания загрязнений в жидкости, текущей в трубопроводе) характеризуют загрязненность только той части жидкости, которая проходила по трубопроводу во время отбора пробы.
Так как при течении по трубопроводу содержание загрязнений в жидкости может изменяться, то достоверность результатов анализа и точность определения содержания загрязнений, с использованием известного способа, будут невысокими.
Следует также учесть, что отбор пробы жидкости может проводиться с различным временем заполнения пробоотборного цилиндра. Это будет приводить к тому, что условия поступления с жидкостью частиц загрязнений будут различаться и точность определения содержания загрязнений в жидкости, текущей в трубопроводе, будет снижаться.
Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в повышении достоверности и точности определения содержания загрязнений в жидкости, текущей в трубопроводе.
Это достигается тем, что в способе определения содержания загрязнений в жидкости, включающем отбор пробы жидкости, текущей в трубопроводе, фильтрование пробы через фильтр и определение массы загрязнений, осажденных на фильтре, согласно изобретению из текущей по трубопроводу жидкости проводят непрерывный отбор части жидкости в магистраль отбора через контрольный фильтр с измерением ее расхода, причем расход жидкости в магистрали отбора устанавливают с условием равенства скоростей жидкости в заборном элементе устройства отбора проб и жидкости в трубопроводе в месте установки устройства отбора проб, а содержание загрязнений в жидкости, текущей в трубопроводе, определяют по формуле
где m1 - масса частиц загрязнений в жидкости, прошедшей по трубопроводу;
m2 - масса частиц загрязнений, осажденных на контрольном фильтре магистрали отбора проб;
V0 - объем жидкости, прошедшей по трубопроводу;
V2 - объем жидкости, прошедшей по магистрали отбора проб и контрольный фильтр.
Кроме того, отфильтрованную на контрольном фильтре жидкость возвращают в трубопровод за местом отбора проб.
На чертеже представлена схема устройства для реализации предлагаемого способа определения содержания загрязнений в жидкости, текущей в трубопроводе.
Устройство включает трубопровод 1, являющийся составной частью технологической системы подачи жидкости потребителю (на чертеже условно не показана).
В трубопроводе 1 установлено устройство отбора части жидкости 2, текущей в трубопроводе 1. К устройству отбора проб 2 подсоединена магистраль отбора проб 3, содержащая контрольный фильтр 5, расходомер жидкости 6, запорные элементы - вентили 4, 7.
Контрольный фильтр 5 магистрали отбора проб 3 выполнен с условием возможности его разборки и снятия осажденных на нем частиц загрязнений для последующего их анализа и определения массы. Размеры фильтрующего элемента (площадь фильтрования) контрольного фильтра выполнены с условием исключения изменения расхода жидкости через фильтр при осаждении на нем частиц загрязнений.
Трубопровод 1 включает также расходомер жидкости 8, текущей в трубопроводе, устройство регулирования расходов жидкости 9 в трубопроводе 1 и в магистрали отбора проб 3 (дроссельное устройство).
Устройство регулирования 9 расхода жидкости выполнено в виде регулирующего органа для изменения расходов жидкости - дросселя.
Для исключения различий содержания частиц загрязнений в единице объема жидкости (концентрации частиц загрязнений) в магистрали отбора проб 3 и в трубопроводе 1 в процессе отбора пробы жидкости при определении содержания частиц загрязнений расход жидкости в магистрали отбора 3 устанавливают с условием равенства скоростей жидкости в заборном элементе устройства отбора проб 2 и жидкости в трубопроводе 1 в месте установки заборного элемента устройства отбора проб 2, что определяется выражением
где Q0 - расход жидкости в трубопроводе 1; Q2 - расход жидкости в магистрали отбора проб 3; F1 - площадь поперечного сечения трубопровода 1 в месте установки заборного элемента устройства отбора проб 2 (площадь поперечного сечения канала для прохода жидкости); f2 - площадь поперечного сечения заборного элемента устройства отбора проб 2 (площадь поперечного сечения канала элемента для прохода жидкости).
Выбранные значения расходов жидкости устанавливают с использованием устройства регулирования расходов жидкости 9 в трубопроводе 1 и в магистрали отбора проб 3.
Настройку устройства 9 на заданные значения расходов - в трубопроводе 1 (Q0) и в магистрали отбора проб 3 (Q2), проводят предварительно - перед подачей жидкости (в которой определяют содержание загрязнений) в трубопроводе 1.
Способ осуществляют следующим образом.
Открывают запорные элементы 4, 7. Из трубопровода 1 с текущей жидкостью, расход которой измеряют расходомером 8, часть жидкости через устройство отбора 2 непрерывно поступает в магистраль отбора 3 и по магистрали отбора - на контрольный фильтр 5, где частицы загрязнений осаждаются на фильтрующем элементе.
Отфильтрованная контрольным фильтром 5 жидкость, пройдя расходомер 6 магистрали отбора проб 3, возвращается в трубопровод 1 в основной поток за устройством регулирования расходов 9.
При проведении определения с условием равенства скоростей жидкости в заборном элементе устройства отбора проб 2 и в трубопроводе 1 значения массы частиц загрязнений m2, осажденных на контрольном фильтре, и массы частиц загрязнений в жидкости, текущей в трубопроводе 1 m1, будут пропорциональны объемам жидкости, прошедшим через контрольный фильтр 5 (V2) и по трубопроводу 1 после отбора пробы (V0-V2).
Для оперативного контроля уровня загрязненности жидкости в заданный момент времени подачи жидкости по трубопроводу 1 закрывают вентили 4, 7 магистрали отбора проб 3, снимают контрольный фильтр 5, производят его разборку, извлекают фильтрующий элемент и определяют массу частиц загрязнений m2, осажденных на фильтрующем элементе.
Кроме того, определяют объемы жидкости, прошедшие по трубопроводу 1 (объем V0) и по магистрали отбора проб 3 (объем V2) - по измеренным расходомерами 6, 8 значениям расходов жидкости Q0, Q2 и продолжительности течения жидкости в трубопроводе 1 и в магистрали отбора проб 3.
Определение содержания общего количества загрязнений в жидкости может осуществляться и после окончания подачи жидкости по трубопроводу 1 (после завершения технологического процесса подачи жидкости).
Массу частиц загрязнений в жидкости, прошедшей по трубопроводу, определяют из выражения
где m1 - масса частиц загрязнений в жидкости, прошедшей по трубопроводу;
m2 - масса частиц загрязнений, осажденных на контрольном фильтре магистрали отбора проб;
V0 - объем жидкости, прошедшей по трубопроводу;
V2 - объем жидкости, прошедшей по магистрали отбора проб.
Так как отбор проб жидкости проводят непрерывно, то результаты определения, с использованием предлагаемого способа, будут характеризовать содержание загрязнений в жидкости, текущей в трубопроводе, с большей достоверностью.
Так как отбор проб проводят при условии равенства скоростей жидкости в заборном элементе устройства отбора проб и в трубопроводе, то концентрации загрязнений в пробе и в трубопроводе будут одинаковыми и точность определения содержания загрязнений в жидкости, текущей в трубопроводе, по сравнению с точностью определения известным способом будет выше.
1. Способ определения содержания загрязнений в жидкости, текущей в трубопроводе, включающий отбор пробы жидкости, фильтрование пробы через фильтр и определение массы частиц загрязнений, осажденных на фильтре, отличающийся тем, что из текущей по трубопроводу жидкости проводят непрерывный отбор части жидкости в магистраль отбора через контрольный фильтр с измерением ее расхода, причем расход жидкости в магистрали отбора устанавливают с условием равенства скоростей жидкости в заборном элементе устройства отбора проб и жидкости в трубопроводе в месте установки устройства отбора проб, а содержание загрязнений в жидкости, текущей в трубопроводе, определяют по формуле
где m1 - масса частиц загрязнений в жидкости, прошедшей по трубопроводу;
m2 - масса частиц загрязнений, осажденных на контрольном фильтре магистрали отбора проб;
V0 - объем жидкости, прошедшей по трубопроводу;
V2 - объем жидкости, прошедшей по магистрали отбора проб через контрольный фильтр.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что отфильтрованную на контрольном фильтре жидкость возвращают в трубопровод за местом отбора пробы.
