ПОРТАТИВНЫЙ ЭЛЕКТРОННЫЙ ПЛОТНОМЕР

Полезная модель относится к плотномерам и может быть использована для измерения плотности и температуры сжиженных нефтяных газов, с последующим расчетом приведенной плотности и массовой доли пропана (для смеси пропана и н-бутана) согласно стандарту ГОСТ28656. Кроме того плотномер может быть использован для измерения плотности жидкостей, попадающих в его диапазон измерений. Плотномер рассчитан на работу в полевых условиях.
Из уровня техники известны портативные (переносные) измерители плотности [1, 2, 3], т.е. те, которые позволяют отнести их к емкости хранения газа и подключить напрямую к вентилю для отбора проб или внести пробу в данный плотномер с помощью пробоотборника (ареометр погружается в герметичный цилиндр и с него считываются показания плотности газа).
Хотя такие измерительные плотномеры портативны, просты в обслуживании и могут использоваться для измерения плотности сжиженного газа в баллонах, процесс измерения в них - механический, и основан на съеме показаний с ареометра и термометра. Кроме того, съем показаний зависит от температуры и ее колебаний, а от влажности могут запотевать стеклянные поверхности колбы изнутри измерительного прибора, и как следствие - затрудняется весь процесс измерения, как в благоприятных, так и в неблагоприятных погодных условиях.
Из уровня техники также известны стационарные измерители плотности [4], которые устанавливаются на трубопровод и газ затекает в их измерительную камеру. Хотя данные измерители и обладают возможностями отображения информации на электронных табло и передачи информации в электронном виде о плотности на удаленный терминал (на пульт управления газораспределительных станций), они стационарны, очень сложны по конструкции (содержат множество камер) и установке на трубопроводе.
Также известны измерители плотности газа в резервуарах, при стационарном монтаже измерительных устройств на данных резервуарах. Возможность оперативной переноски на другой трубопровод или резервуар такой измерительной министанции нет. Она требует отсоединения и последующего переподключения. При этом как трубопроводы, так и резервуары требуют специальных доработок в плане подготовки мест установки и подключения стационарных систем измерений. Кроме того, такие измерители не могут применяться для измерения плотности сжиженного газа в баллонах.
Задачей полезной модели является устранение недостатков прототипов и создание плотномера простой конструкции, который с одной стороны обладал бы портативностью (мобильностью) и малыми габаритами, а с другой - позволял бы производить измерения автоматически с передачей данных на цифровой индикатор, компьютер или удаленный терминал, вне зависимости от погодных условий.
Указанная задача реализуется за счет того, что плотномер, содержащий герметичную камеру, заполняемую сжиженным газом/ внутри которой установлены датчик плотности и датчик температуры (терморезистор), причем герметичная камера содержит входной патрубок для подачи газа и вентиляционный патрубок для выпуска воздуха или газа, отличающийся тем, что контакты датчиков выведены на внешнюю часть корпуса в виде специального контактного разъема, выполненного с возможностью подключения к нему кабеля или устройства беспроводной передачи данных, функцией которых является передача данных в электронном виде на электронный измерительный блок, выполненный с возможностью измерения плотности и температуры, и передачи полученных данных на устройство отображения.
Кроме того, электронный измерительный блок выполнен с возможностью преобразования величины резонансной частоты всей колебательной системы в плотность, а сопротивление терморезистора - в температуру для измеряемой пробы сжиженного газа.
Кроме того, электронный измерительный блок может быть встроен в компьютер или дополнительно содержать встроенные внутри отдельного корпуса микропроцессор, дисплей, аккумулятор и клавиатуру управления.
Также электронный измерительный блок может содержать устройство беспроводной связи. Также устройство беспроводной связи в электронном блоке измерителя может быть выполнено на основе излучателей Bluetooth и/или инфракрасного излучения. Кроме того, входной и вентиляционный патрубки могут быть оснащены вентилями. Между вентиляционным вентилем и вентиляционным патрубком может быть установлен манометр для определения давления газа с целью фиксации заполнения емкости газом до требуемого уровня и недопущения превышения максимального давления. Но манометр может быть установлен и на конце вентиляционного вентиля и после него, если вентиляционный вентиль соединяют с газораспределительной системой, где присутствуют манометры. Поэтому его положение не принципиально и само наличие в устройстве не обязательно.
Полезная модель поясняется чертежами.
На Фиг.1 изображены плотномер в комплекте с дополнительными комплектующими, где
1 - кабель питания/обмена данных, 2 - герметичная камера с датчиками, 3 - кабель зарядного устройства, 4 - пробоотборник, 5 - принтер Bluetooth, 6 - зарядное устройство, 7 - соединительный шланг, 8 - разъем быстрого соединения, 9 - устройство отображения (электронный измерительный блок), 10 - чемодан.
На Фиг.2 показано устройство отображения, где 11 - дисплей, 12 - Bluetooth канал, 13 - разъем, 14 - кабель.
На Фиг.3 показано устройство герметичной камеры с вентилями, где 15 - контактный разъем, 16 - зажимные болты, 17 - съемная крышка, 18 - герметичная емкость, 19 - вентиляционный вентиль (спускной), 20 - входной вентиль, 21 - манометр.
На Фиг.4 показан пример собранного плотномера с соединенным по кабелю устройством отображения (измерителем).
На Фиг.5 показан пример организации беспроводной связи между плотномера с оператором, где 22 - устройство беспроводной связи, 23 - измерительный блок в виде компьютера, 24 - рабочий вагон, 25 - оператор.
На Фиг.6 показана блок-схема устройства плотномера в разрезе, где 26 - датчик плотности, 27 - датчик температуры, 28 - контакты датчиков, 29 - вентиляционный патрубок, 30 - входной патрубок, 31 - внутренняя камера. Принцип действия датчика плотности (26) основан на измерении резонансной частоты механической колебательной системы, погруженной в жидкость. Датчик температуры (27) может быть выполнен на основе стандартного платинового терморезистора Pt-1000. Электронный измерительный блок (9 или 23) преобразует величину резонансной частоты колебательной системы в плотность, а сопротивление терморезистора в температуру. Электрическое питание измеритель получает от встроенного аккумулятора в устройстве отображения, если он выполнен в виде отдельного цифрового прибора (9) с дисплеем, либо от блока питания компьютера, если электронный измерительный блок (23) встроен в компьютер. В устройстве отображения (9) может быть выполнено специальное гнездо (13) для подключения зарядного устройства (6).
При выполнении измерителя в виде электронного блока (9), соединяемого кабелем (7) с контактным разъемом (15), он может содержать излучатель Bluetooth (12) с целью передачи данных для распечатки на принтер (5), оснащенный приемником Bluetooth. Заполнение камеры (31) плотномера газом производится через входной вентиль (20) и входной патрубок (30), а стравливание воздуха и части газа через вентиляционный патрубок (29) и вентиляционный вентиль (19). Слив газа из камеры (31) плотномера может производиться через любой вентиль. В состав плотномера может быть включен манометр (21) для наблюдения за давлением, и недопущения превышения максимального рабочего давления.
Измерительная часть плотномера состоит из датчика плотности (26) и датчика температуры (27), помещенных в герметичную камеру (31), заполняемую сжиженным газом, и электронного измерительного блока (9 или 23), который может быть выполнен либо в виде пульта управления с индикатором, и микропроцессором (9), либо в виде компьютера (23). Посредством проводного кабеля (7) или путем передачи данных по беспроводной связи подключают канал передачи данных отдатчиков (26, 27) к электронному измерительному блоку (9 или 23), обеспечивающему измерение плотности и температуры, и передачу полученных данных на устройство дисплей или монитор. Беспроводная связь может быть реализована, например, на основе устройств Bluetooth. В этом случае устройство беспроводной связи (22), устанавливаемое на контактный разъем (15), расположенный на внешнем корпусе герметичной камеры, содержит микропроцессор с блоком памяти или отдельным накопителем информации, антенное устройство и Bluetooth приемник/излучатель. Данные, поступающие сдатчиков (26, 27), записываются на память устройства (22), а затем при установлении канала связи Bluetooth с измерителем (23), передаются на него в виде текстовых файлов с данными измерений, которые обрабатываются измерителем.
Также беспроводная связь может быть реализована на основе каналов связи типа Wi-Fi, путем установки сети Wi-Fi между устройством связи (22) на внешнем корпусе герметичной камеры (31) и измерителем (23).
Также возможно организовать связь по каналу GPRS посредством установки в качестве устройства беспроводной связи на внешнем корпусе герметичной камеры мобильного телефона, смартфона, i-Phone или КПК, которые позволят выводить данные в Интернет через GPRS канал и передавать их на специальный сервер, где они будут обрабатываться. Аналогично можно организовать связь и по каналу GSM, для чего на внешнем корпусе герметичной камеры достаточно в качестве устройства связи установить модуль с SIM-картой, антенной и излучателем. При передаче данных происходит соединение через сотового оператора с аналогичным GSM-приемником и передача данных на него в факсовом режиме. Чтобы снизить вероятность потери данных при такой пересылке можно многократно дублировать пакеты данных с последующей их проверкой на идентичность, и в случае несовпадения данных дублирования, запрашивать повторную передачу.
Достоинством беспроводной связи является то, что в процессе измерений специалист (25) может проводить замеры в закрытом изолированном удаленном помещении (вагоне) (24), что важно при неблагоприятных погодных условиях (сильных морозах, пурге или ливнях).
Таким образом, полезной моделью обеспечивается плотномер простой конструкции, который с одной стороны обладает портативностью (мобильностью) и малыми габаритами, а с другой -. позволяет производить измерения автоматически с передачей данных на цифровой индикатор, компьютер или удаленный терминал, вне зависимости от погодных условий (т.е. при любой погоде).
Источники информации:
1. http://www.soctrade.com/equipment/k26150/?print
2. http://www.soctrade.com/equipment/22100_0/?print
3. http://www.stankom.com/ua/naftogazove-obladnannya/oborudovanie-gns/izmeritel-plotnosti-szhizhennogo-gaza-ipsg/
4. http://www.vspmos.ru/mobrey/systems_2/3098/