Разработка метода и алгоритма функционирования интеллектуального устройства контроля влагосодержания светлых нефтепродуктов на основе некогерентных волоконно-оптических преобразователей

• Автор: Бойков, Александр Юрьевич
• Шифр специальности: 05.13.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 170 с. : ил.

Введение

Глава 1. Методы и средства определения влагосодержания светлых нефтепродуктов.

1.1. Классификация анализаторов влагосодержания светлых нефтепродуктов.

1.2. Обзор методов определения влагосодержания светлых нефтепродуктов.

1.3. Анализ средств для определения влагосодержания светлых нефтепродуктов.

1.3.1. Лабораторные анализаторы влагосодержания

1.3.2. Оперативные и поточные анализаторы влагосодержания

1.4. Анализ целесообразности применения волоконнооптических преобразователей для определения влагосодержания.
1.5. Устройство и принцип действия волоконнооптического преобразователя контроля влагосодержания.
1.6. Выводы
Глава 2. Математическая модель волоконнооптического преобразователя контроля влагосодержания светлых нефтепродуктов
2.1. Обобщенная математическая модель волоконнооптического преобразователя контроля влагосодержания.
2.2. Обоснование выбора источника излучения волоконнооптического
преобразователя и особенности ввода излучения в световод.
2.3. Обоснование выбора фотоприемника волоконнооптического преобразователя и особенности приема излучения из световода
2.4. Обоснование выбора световодов и особенности расчета светопропускания передающим и приемным световодами.
2.5. Анализ оптических свойств дисперсных систем.
2.6. Построение функции преобразования волоконнооптического преобразователя контроля влагосодержания для различных типов смесей.
2.6.1. Коллоидная смесь
2.6.2. Мелкодисперсная эмульсия.
2.6.3. Грубодисперсная эмульсия.
2.6.4. Факторы, влияющие на функцию преобразования
2.7. Выводы.
Глава 3. Моделирование и экспериментальное исследование волоконнооптического преобразователя контроля влагосодержания светлых нефтепродуктов.
3.1. Моделирование волоконнооптического преобразователя контроля влагосодержания светлых нефтепродуктов
3.1.1 Коллоидная смесь
3.1.2 Эмульсия
3.2. Разработка программы и методики эксперимента
3.2.1. Разработка экспериментального стенда.
3.2.2. Разработка методики эксперимента.
3.3. Экспериментальное исследование.
3.4. Источники погрешности волоконнооптического преобразователя контроля влагосодержания светлых нефтепродуктов.
3.5. Выводы
Глава 4. Разработка прототипа устройства контроля влагосодержания светлых нефтепродуктов.
4.1. Разработка конструкции волоконнооптического преобразователя контроля влагосодержания светлых нефтепродуктов.
4.1.1. Основные пути повышения эффективности контроля влагосодержания светлых нефтепродуктов.
4.1.2. Методика расчета расстояний между торцами приемного и передающего световодов.
4.1.3. Метод снижения влияния дисперсности частиц воды
4.1.4. Рекомендации для проектирования конструкции волоконно
оптического преобразователя контроля влагосодержания светлых нефтепродуктов 1
4.2. Структурная схема и принцип действия анализатора влагосодержания светлых нефтепродуктов на основе волоконнооптического преобразователя контроля влагосодержания
4.3. Разработка интеллектуального модуля обработки данных.
4.3.1. Анализ способов компенсации температурной и временной нестабильности характеристик светодиодов и фотодиодов
4.3.2. Разработка алгоритма функционирования интеллектуального модуля обработки данных.
4.3.3. Условия эксплуатации и технические требования к устройству контроля влагосодержания.
4.3.4. Разработка функциональной и принципиальной схем интеллектуального модуля обработки данных
4.3.5. Разработка рекомендаций для проектирования конструкции интеллектуального модуля обработки данных.
4.3.5. Технические характеристики прототипа анализатора влагосодержания светлых нефтепродуктов
4.3.6. Рекомендации и методика эксплуатации анализатора влагосодержания.
4.4. Выводы.
Заключение.
Список литературы


По принципу действия анализаторы влагосодержания можно разделить на три группы анализаторы, основанные на абсолютных, физикохимических и физических методах анализа влагосодержания. Анализаторы влагосодержания, основанные на абсолютных методах, приборы, измеряющие количество влаги путем ее отделения от основной массы нефтепродукта. Анализаторы, основанные на физикохимических принципах, приборы, действие которых основано на контроле физических явлений, сопровождающих химическую реакцию, в которой вода непосредственно используется. Как правило, в анализируемый нефтепродукт приходится добавлять вспомогательное вещество в газовой или жидкой форме. Запаздывание в показаниях постоянная времени у физикохимических анализаторов больше, чем у приборов, основанных на физических принципах. Важным свойством этих анализаторов является то, что при измерении не происходит ни количественных, ни качественных изменений анализируемого нефтепродукта. Их преимуществом, как правило, является малая постоянная времени, поскольку эти приборы не требуют введения вспомогательного реагента. Определенным недостатком физических анализаторов является зависимость значений физических величин от давления, температуры и концентрации сопутствующих компонентов. Метод измерения теплопроводности. Явление полного внутреннего отражения. Закон Брюстера. Метод основан на вращении плоскости поляризации в веществе. Метод основвн на анализе интерференционной картимы. Метод основан на преломлении лучей на двух гранях тонкой призмы. Диэлектрические измерения. Метод основан на яелекии,называемом стоячая волна. Спектральный анализ. Метод основам ка определении массы. Акустический метод. Метод основан на пьезоэффекте. Микроволновая абсорбция. Метод, основанный на замедлении нейтронов. Метод измерения тепло провод и ости. Электрическая прояодимость. Закон Бугере Ламберта. Явление полного внутреннего отражения. Метод основан на вращении плоскости поляризации е веществе. Метод основан на анализе интерференционной картимы. Метод основан на преломлении лучей на двух граням тонкой призмы. Диэлектрические измерения. Спектральный анализ. Акустический метод. Метод основан на пьеэозффекте. Микроволновая абсорбция. Метод, основанный на замедлении нейтронов. Электрическая проаядимостъ. Закон Бугера Ламберта. Рисунок 1. Рассмотрим существующие методы определения влагосодержания светлых нефтепродуктов, взяв за основу предложенную рис. Методы определения влагосодержания делятся на абсолютные, физикохимические и физические. Дистилляция по методу ДинаСтарка , процесс выделения воды основан на различии температур кипения компонентов нефтепродукта. Измеряется объем сконденсированной воды. Погрешность до 7. Время, затрачиваемое на анализ, от 1,5 часов. Центрифугирование 1 процесс разделения светлого нефтепродукта и воды происходит под действием центробежных сил. Метод отстаивания изза большой разницы плотностей нефтепродуктов и воды происходит расслаивание их смеси и выпадение воды в осадок в течении часов. Измеряется уровень раздела жидких фаз. Хроматография 1 хроматографические колонки содержат сорбенты, на которых происходит разделение пробы на компоненты. При анализе разделнные в колонке хроматографа вещества вместе с элюентом попадают через различные промежутки времени в установленное на выходе из хроматографической колонки детектирующее устройство, регистрирующее их концентрации во времени. Погрешность до 0,. Время, затрачиваемое на анализ, до часов. Метод Карла Фишера информативный параметр сила тока. Реактив Карла Фишера смесь йода, двуокиси серы, пиридина, метанола добавляется в светлый нефтепродукт, помещенный в кювету с двумя электродами. Происходит химическая реакция с использованием 1 моля йода для 1 моля воды. Измеряется резкое изменение силы тока между электродами по завершении реакции. Погрешность до 4 при температуре С в диапазоне измерения 2x1 О. Колориметрический метод основан на изменении цвета светлого нефтепродукта при добавлении в него химического вещества индикатора, взаимодействующего с водой.