Поточный анализатор для контроля качества углеводородных фракций

Полезная модель относится к области промышленных поточных анализаторов и может использоваться для контроля качества жидких углеводородных систем, таких как нефтепродукты и нефтяные фракции, с температурой кипения 180-360°С по цветовым характеристикам фотоизображений в режиме реального времени.
Известны устройства для определения физико-химических свойств жидких и твердых углеводородных систем таких как:
- коксуемость микрометодом (печь для коксования с кольцевой нагревательной камерой ГОСТ 32392-2013) и коксуемость по Конрадсону (Аппарат для определения коксуемости по Конрадсону ГОСТ 19932-99(ИСО 6615-93)),
- плотность (ареометр ГОСТ 3900-85),
- вязкостные характеристики (вискозиметр типа ВУ ГОСТ 6258-85, ротационный вискозиметр ГОСТ 1929-87 реотест 2.1, кинематическая вязкость ВПЖ-1, ВПЖ-2, ВПЖ-4, ВНЖ ГОСТ 33-2000),
- температура вспышки в закрытом и открытом тиглях (АТВ-20 ГОСТ 6356-75, АТВ-2 ГОСТ 4333-87,
- температуры начала и конца кипения (АРН-ЛАБ-3 ГОСТ 2177-99),
- эффективное сродство к электрону и эффективный потенциал ионизации (стандартный спектрофотометр для УФ и видимого диапазона типа СФ-2000, Доломатов М.Ю., Мукаева Г.Р. Способ определения потенциалов ионизации молекул ароматических соединений. Патент на изобретение СССР №4 464 576/25. Заявлено 22.07.1988. Опубл. 23.03.1991, БИ №11.; Доломатов М.Ю., Шуляковская Д.О., Паймурзина Н.Х., Шуткова С.А. Оценка электронной структуры углеводородных электропроводящих материалов методом ЭФС // Электротехнические и информационные комплексы и системы, 2013. Т. 9, №2. - С. 121-129.).
Общими недостатками перечисленных устройств являются:
1. для каждого физико-химического свойства необходим свой набор устройств;
2. высокая стоимость каждого устройства
3. длительность определения каждого физико-химического свойства, которая может варьироваться от 30 минут до нескольких часов;
4. сложность и громоздкость устройств, что исключает возможность использования в переносном мобильном варианте;
5. необходимость в работе персонала высокой квалификации.
Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство для определения физико-химических свойств многокомпонентных углеводородных систем, основанное на регистрации фотоизображений растворов этих систем [Манапов Р.С, Шуляковская Д.О. Устройство для определения свойств сложных молекулярных систем по фотоизображениям // Сборник тезисов докладов II Всероссийской научной молодежной конференции «Актуальные проблемы нано- и микроэлектроники», 2-5 декабря 2014 г., г. Уфа: БашГУ. - 2014. - С. 126.; Шуляковская Д.О. Автореферат диссертации «Разработка и применение оптических методов определения физико-химических свойств высококипящих нефтяных фракций», Уфа: УГНТУ. - 2015. - 24 с.]. Данное устройство представляет собой корпус со встроенным цифровым фотоаппаратом, открывающуюся верхнюю подъемную крышку на петлях с закрепленным стандартными источниками светового излучения на внутренней стороне, переключатели стандартных источников излучения, установленные на дне корпуса два паза для фиксирования кювет с исследуемой углеводородной системой для цифровой обработки видеоизображения этой жидкости по специальному алгоритму.
Недостатками данного устройства являются:
1) отсутствие автоматизации операций при определении физико-химических свойств: сначала необходимо произвести регистрацию фотоизображения в специальной камере, затем скопировать фотоизображение на ЭВМ, потом в растровом графическом редакторе по фотоизображению произвести определение координат цвета исследуемой системы, далее по координатам цвета определить значение физико-химических свойств по специальной методике;
2) временные затраты, связанные с данной последовательностью операций;
3) необходимость в ЭВМ.
Задачей настоящей полезной модели является создание конструктивно простого и эффективного устройства для быстрой регистрации нестационарности технологического режима.
Указанная задача решается тем, что поточный анализатор для контроля качества углеводородных фракций, содержащий корпус со встроенным цифровым регистрирующим устройством, открывающуюся верхнюю подъемную крышку на петлях с закрепленным на внешней стороне монитором и стандартными источниками светового излучения на внутренней стороне, соединенную с монитором материнскую плату и блок питания, которые закреплены к задней стенке корпуса, переключатели стандартных источников излучения, установленные на дне корпуса пазы, согласно полезной модели дополнительно содержит прозрачную поточную кювету и гидронесущую систему, по которой проходит технологическая жидкость, а также видеокамеру в качестве цифрового регистрирующего устройства, при этом на материнской плате инсталлирована программа для электронно-вычислительной машины « Color A verage».
Общий вид поточного анализатора для контроля качества углеводородных систем представлен на фигуре в аксонометрической проекции с открытой верхней подъемной крышкой.
65
Устройство состоит из корпуса 1 с удлиненной передней площадкой; открывающейся верхней подъемной крышки 2 на петлях, на внешней верхней части которой расположен жидкокристаллический монитор 3, а на внутренней стенке крышки 2 - стандартные источники светового излучения 4 типа CIEA, В, С или D; задней стенки с прикрепленной на ней материнской платой и блоком питания 5; цифровой видеокамеры 6, переключателей источников излучения 7, расположенных на площадке корпуса 1, дна, в котором имеются два паза 8 для фиксирования прозрачной поточной кюветы с нефтяными фракциями. Корпус изготовлен из белых ПВХ пластин. Устройство также содержит не указанные на чертеже шнур питания для подключения блока питания к электрической розетке, кнопку включения устройства на боковой стенке корпуса, usb-кабель для соединения цифровой видеокамеры с материнской платой, четыре usb-разъема, которые расположены на боковой стенке корпуса, для подключения к материнской плате видеокамеры, компьютерной мыши, клавиатуры, флеш-носителей для сохранения данных.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.
65
-5
При работе с жидким образцом, последний протекает через прозрачную поточную кювету 10. Прозрачную поточную кювету 10 устанавливают в один из пазов 8 на дне корпуса 1 путем открытия верхней подъемной крышки 2. Крышку закрывают и включают шнур питания в сеть 220 В. Затем включают устройство путем нажатия кнопки на боковой стенке корпуса. Применяется современная цифровая видеокамера с разрешением более 10 мегапикселей (размер матрицы более 3872×2592 пикселя). Включают выбранный стандартный источник светового излучения 4 типа CIEA, В, С или D путем нажатия насоответствующую кнопку переключателя 7. В поточную кювету 10 по гидронесущей системе 9 подается образец, регистрируется видеоизображение образца в кювете. Цифровая видеокамера 6 подключается к материнской плате 5 через usb-кабель (на материнской плате, как и в персональных компьютерах, располагаются: процессор с вентилятором, видеокарта, жесткий диск, оперативная память). На жидкокристаллическом дисплее 3, соединенном с материнской платой, выбирается зарегистрированное видеоизображение. Установленная на материнской плате 5 специальная программа «ColorAverage» выполняет расчет и выводит на дисплей значения цветовых характеристик исследуемого образца в колориметрических системах sRGB и XYZ (координаты цвета и координаты цветности), затем выводит на дисплей линию тренда жидкой углеводородной системы, если качество данной нефтяной фракции изменяется, то линия тренда скачкообразно меняется. Результаты эксперимента показали предел чувствительности прибора при концентрации мазута в дизельном топливе 8,5 10 г/мл.
Предлагаемое устройство позволяет наблюдать за качеством углеводородных фракций в режиме реального времени, не требует специальной подготовки пользователя, допускает возможность свободного перемещения в труднодоступные места контроля свойств, удобно в эксплуатации и проведении ремонта. Скорость регистрации нестационарности технологического режима регулируется пользователем и может достигать 1/30с (частота смены кадров), что позволит заметить изменение режима персоналом без задержки.
Устройство имеет преимущество в более низкой стоимости по сравнению с известными поточными устройствами для контроля технологического режима на установках и контроля качества сырья.