Приборы и методы комплексных поточных измерений вязкости, плотности и скорости движения жидкости

• Автор: Паршин, Владислав Михайлович
• Шифр специальности: 01.04.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 196 с. : ил.

Оглавление
Введение
1. АНАЛИЗ МЕТОДОВ И УСТРОЙСТВ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА, ПЛОТНОСТИ И ВЯЗКОСТИ НЕФТЕПРОДУКТОВ
1.1 Нефтепродукты как объект исследования
1.2 Классификация методов и устройств измерения расхода, плотности и вязкости нефтепродуктов
1.2.1 Расходомеры
1.2.2 Плотномеры
1.2.3 Вискозиметры
1.3 Требования к современным ПИК
1.4 Модификация конструкций акустических ППК
1.5 Теоретические проблемы построения устройств измерения расхода, плотности и вязкости нефтепродуктов и постановка задачи исследований...47 Выводы
2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ АНАЛИЗА ПИК
2.1. Математические основы распространения акустических сигналов в движущихся жидкостях
2.2. Акустические характеристики жидких углеводородных сред и их взаимосвязь с контролируемыми параметрами
2.3. Анализ вектора скорости движения вязкой жидкости в трубе и его влияния на распространение акустических импульсов
2.4. Анализ влияния диаграммы направленности и конечных
размеров излучателя и приемника
2.5. Методы и алгоритмы измерений вязкости, плотности и расхода
нефтепродуктов
Выводы
3. МЕТРОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ППК
3.1 Основные погрешности ППК

3.2 Дополнительные погрешности ППК
3.3. Суммарная погрешность измерения расхода
Выводы
4. КОНСТРУКТИВНО- ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ И СХЕМОТЕХНИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ПОСТРОЕНИЯ ППК
4.1 Выбор и технические характеристики элементной базы
4.2 Схемотехника ППК
4.3 Алгоритм работы микроконтроллера
Выводы
5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И ПРАКТИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭЛЕКТРОННО-АКУСТИЧЕСКИХ ППК
5.1 Результаты исследований на экспериментальных установках
5.2 Анализ результатов измерений прибором «Волна-721»
5.3. Использование разработанного устройства в системе смешения судовых
топлив
Выводы
Основные результаты и выводы
Список литературы
ПРИЛОЖЕНИЯ

Введение
Все виды высококачественных углеводородных топлив (бензины, дизельные, судовые, авиационные) готовятся путем смешения отдельных компонентов, получаемых из нефти или газа в результате их перегонки и термической обработки. Как правило, чем больше компонентов, тем качественнее топливо. Точное адаптированное дозирование компонентов в процессе смешения с оперативным контролем по определяющему показателю качества является важнейшим фактором эффективного производства топлив [2]. При смешении нефтепродуктов необходимо решить задачу одновременного измерения расхода, а так же измерение двух важнейших показателей качества - вязкости и плотности. Для этих целей в большинстве случаев необходимо использование сразу нескольких приборов - расходомера, вискозиметра, ареометра или пикнометра [7]. Автоматическая комплексная обработка данных с этих приборов вызывает определенные затруднения, поскольку не все эти приборы имеют цифровые выходы, а, чаще всего, являются механическими. Требуется так же дополнительное вычислительное устройство для комплексной обработки полученных в результате измерения данных. Решением данной проблемы станет разработка комплексного прибора измерения расхода, плотности и вязкости нефтепродуктов (далее - ППК).
Задача измерения расхода, плотноси и взякости актуальна не только на территории нефтеперерабатывающих предприятий. В ППК нуждаются нефтебазы, ТЭЦ, научно-исследовательские и учебные нефтяные и энергетические институты и факультеты. При определенной калибровке возможно применение приборов в пищевой промышленности и в медицине.
Наиболее перспективным направлением в разработке приборов измерения расхода и показателей качества следует признать пьезоэлектронную акустику [22]. Развитие пьезоэлектронной элементной базы и сигнальной микропроцессорной техники создают широкие

давлений, необходимых для выдавливания пузырьков газа (воздуха) в жидкость на разной глубине [19].
Погрешность таких плотномеров достигает ±(2—4)% от диапазона шкалы прибора.
Действие радиоизотопных плотномеров основывается на определении изменения интенсивности пучка у - или р - лучей в результате их поглощения или рассеяния слоем жидкости (ослабление пучка определяется, при фиксированной толщине слоя, плотностью жидкости). Погрешность радиоизотопных плотномеров ~2% от диапазона шкалы прибора [8].
датчик вибрационного плотномера содержит тело (полый цилиндр, пластина, камертон), которому извне сообщаются колебания [19]. Определяется резонансная частота колебаний тела в веществе; эта частота тем меньше, чем больше плотность контролируемого вещества. Погрешность таких плотномеров ±(1—2)-10'4 г/см3.
Действие ультразвукового плотномера основано на зависимости скорости звука с в среде от её плотности:
с'7р(1Л7)
где (/? — коэффициент адиабатической сжимаемости жидкости. Такой плотномер, как правило, представляет собой пьезоэлемнт, установленный на периферии трубопровода и возбуждаемый на резонансной частоте, который посылает акустические колебания в измеряемую жидкость [15]. Напряжение, снимаемое с него, пропорционально удельному акустическому сопротивлению жидкости рс, если последнее много меньше сопротивления генератора.
Погрешность ультразвукового плотномера составляет 2-—5% от диапазона шкалы.
1.2.3 Вискозиметры
Известны следующие способы классификации вискозиметров [21]: