Аппаратно-программный комплекс для непрерывного контроля влажности органических жидкостей

• Автор: Мазур, Владимир Геннадьевич
• Шифр специальности: 05.11.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Ангарск, Томск
• Количество страниц: 136 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
1 Постановка проблемы контроля влажности органических жидкостей в
АСУТП
1.1 Обзор методов измерения влажности органических жидкостей
1.2 Обоснование выбора исследуемого метода
1.3 Постановка цели и задач исследований
2 Контроль влажности органических жидкостей в широком диапазоне
ее концентраций
2.1 Разработка и исследование сорбционных широкодиапазонных чувствительных элементов
2.2 Математические модели широкодиапазонных чувствительных элементов
2.3 Экспериментальные исследования широкодиапазонных чувствительных элементов
3 Разработка аппаратно-программного комплекса для неразрушающего
контроля влажности органических жидкостей
3.1 Разработка первичного измерительного преобразователя
3.2 Разработка способа приготовления образцов органических жидкостей заданной влажности
3.3 Экспериментальные исследования сорбционно-частотного метода измерения влажности органических жидкостей
3.4 Исследования динамических характеристик чувствительных элементов
3.5 Автоматизация контроля влажности нефтепродуктов макетом аппаратно-программного комплекса
4 Разработка метрологического обеспечения макета аппаратно-
программного комплекса
4.1 Погрешность первичного измерительного преобразователя
4.2 Погрешности за счет использования образцовых средств
4.3 Суммарная погрешность разработанного макета аппаратно-программного комплекса
4.4 Проверка гипотезы о нормальности распределения суммарной погрешности макета измерителя
Заключение
Список литературы
Список сокращений и условных обозначений
Приложение А
Приложение Б
Приложение В
Приложение Г
Приложение Д
Приложение Е
Приложение Ж
Приложение И
Приложение К
Приложение Л
Приложение М
Приложение Н

ВВЕДЕНИЕ
Эффективность развития производства определяется уровнем внедрения автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУТП), неотъемлемой частью которой являются информационно-измерительные системы (ИИС). Значительную часть измерений, осуществляемых ИИС, занимают аналитические, среди которых важную роль играют измерения влажности веществ.
В непрерывных технологических процессах нефтехимических производств значительное внимание уделяется режиму динамических измерений, так как своевременная информация о составе исходного сырья служит основанием для принятия решений, влияющих на качество готовой продукции.
Содержание влаги в неводных жидкостях можно условно разделить на следующие виды: свободная, растворенная (связная), диспергированная.
Наибольший интерес представляет контроль растворенной воды, так как именно в этом виде она не видна невооруженным глазом.
К наиболее распространенным методам, позволяющим измерять влажность органических жидкостей можно отнести: химические, кулонометрический, емкостной, оптический, диэлькометрический и метод ядерного магнитного резонанса. Указанные методы позволяют измерять влажность либо в диапазоне микро-, либо в диапазоне макроконцентраций. В связи с чем приборы, работающие на основе этих методов, позволяют производить измерения влажности только в некоторых органических ЖИДКОСТЯХ, так как различие абсолютного содержания в них влаги может отличаться в 10 раз. Присущие большинству приборов на основе указанных методов недостатки (сложность конструкции, большие массогабаритные показатели, высокая стоимость, необходимость использования специальных реагентов) сдерживают их широкое практическое применение.
Среди широко применяемых методов измерения влажности органических жидкостей можно выделить метод К. Фишера. Он используется для определения микроконцентраций воды в анализируемой пробе. Метод К. Фишера обладает универсальностью и имеет высокую точность анализа. Наряду с этим он обладает и рядом существенных особенностей, одним из которых является большая сложность при его внед-

6-ая изотерма сорбции имеет высокую чувствительность на определенных небольших интервалах влажности. Такая изотерма сорбции обычно соответствует непористым адсорбентам с однородной поверхностью.
Для обеспечения наибольшей чувствительности, оптимальными сорбентами для измерения влажности в области микроконцентраций будут те, которые имеют 1-ую, а в области макроконцентраций - 3-ую изотермы сорбции. Однако сорбенты, имеющие указанные статические характеристики, практически не позволяют измерять влагу в области средних концентраций, так как чувствительность в этом диапазоне мала и зачастую не обеспечивает требования к точности измерений [80]. Учитывая это, наиболее оптимальными изотермами сорбции для широкодиапазонного чувствительного элемента будут 1-ая и 2-ая.
В Российской Федерации проблемами измерения влажности газов в области микро- и в области макроконцентраций на протяжении последних десятилетий активно занимаются ОАО «Практик-НЦ» и ООО «НПП ОКБА». Первые используют в своих датчиках полиимид, у которого статическая характеристика практически линейна, за исключением ее начального участка и может быть описана изотермой сорбции 7, представленной на рисунке 2.2. При этом максимальное поглощение у сорбента составляет 4,5 % от его массы. Вторые используют силикагель, СХ которого может быть описана изотермой сорбции 1, представленной на рисунке 2.2 и поли-е-капроамид, СХ которого может быть описана изотермой сорбции 2, представленной на рисунке 2.2. У силикагеля и поли-е-капроамида максимальное поглощение может достигать 9 % и 11 % от их массы соответственно.
Учитывая многообразие используемых сорбентов в области измерения влажности ведущих зарубежных компаний, таких как DuPont (США), Vaisala (Финляндия), Honeywell (США), а также отечественной компании ОАО «Практик-НЦ», а также учитывая свойства сорбентов, которые наиболее изменчивы к изменению влажности, в качестве оптимальных были выбраны сорбенты, используемые в ООО «НПП ОКБА». Так, для измерений влажности в области микроконцентраций был выбран силикагель, который применяется в серии приборов «Исток», а в области макроконцентраций был выбран поли-с-капроамид, кото-