УСТРОЙСТВО МАКАРОВА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УРОВНЯ И/ИЛИ ГРАНИЦЫ РАЗДЕЛА ВОДЫ И ЖИДКИХ ОРГАНИЧЕСКИХ СРЕД
MAKAROV'S DEVICE FOR MEASURING LEVEL AND/OR BOUNDARY SURFACE OF WATER AND LIQUID ORGANIC MEDIA

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, а именно к устройствам измерения параметров жидких сред, таких как уровень и границы раздела фаз в двухфазных средах, определения уровня подтоварной воды, и может быть использовано в различных отраслях промышленности, в частности в резервуарных парках нефтеперерабатывающих заводов, нефтебазах, складах горюче-смазочных материалов, автозаправочных станциях, пунктах подготовки и налива нефти.
Известно устройство для контроля границы раздела сред, которое используется для определения содержания нефти в охлаждающей и подтоварной воде (Патент России №2003053, МПК Q01P 23/40).
Устройство содержит мерный трос, снабженный указателем, раздвоенный на конце, и эти раздвоенные части троса проходят через ролики балластного груза и закреплены снизу на поплавке, который, учитывая удельный вес его материала, может всплывать в воде и тонуть в топливе. Таким образом, поплавок находится на границе раздела двух сред (топлива и воды) - с разным удельным весом. При свободном подъеме поплавка на границу раздела двух сред, за счет его удельного веса, по шкале мерной линейки, жестко размещенной в устройстве, параллельно мерному тросу, контролируется количество топлива в резервуаре.
Недостатком данного устройства является сложность конструкции. Замер не характеризует истинное количество подтоварной воды в резервуаре, т.к. включает измерение не только слоя воды, но и слой нефтепродукта (т.е замер дает не точные показания).
Известно устройство для контроля границы раздела сред (А.С. СССР №1515062, МКИ Q01P 23/04).
Устройство содержит крыльчатку на вертикальном штоке, кинематически соединенном с приводом вращения типа «волчка». На штоке размещено маховое колесо, состоящее из двух колец. Одно кольцо соединено со штоком, а второе установлено сверху на плоскую поверхность первого кольца с зазором по отношению к штоку. Приведение крыльчатки во вращение сопровождается раскручиванием колец махового колеса. При опускании устройства в емкость до отметки границы жидкости происходит торможение крыльчатки штока и соединенного с ним первого кольца. Изменение взаимного положения колец при торможении крыльчатки определяют по указателям, расположенным по боковым поверхностям колец.
Недостатком данного устройства является сложность конструктивного решения и, как следствие, высокая стоимость в связи с наличием дополнительного привода с кинематическим соединением. Устройство применимо только для осуществления контроля границы раздела сред, где одной из сред является воздух, а другая жидкость. Это устройство невозможно применить для контроля границы раздела двух жидких сред.
Известно устройство для измерения уровня и/или границы раздела жидких сред (заявка России №22001118599, МПК Q01P 23/00), содержащее датчик, выполненный из двух проводящих стержней, соединенных электрически с функциональным усилителем. Стержни датчика соединены между собой в нижней части при помощи пьезопреобразователя.
Недостатком устройства является сложность его исполнения, повышенная чувствительность к внешним факторам, что обуславливает неточность показаний, а также взрывоопасность.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является устройство, содержащее метрошток с измерительными приспособлениями, ручкой и пятой. Метрошток выполнен в виде цилиндрического стержня с резьбой на концах. Измерительные приспособления выполнены в виде чашеобразных элементов и установлены соосно и ступенчато по окружности метроштока, зафиксированные на метроштоке между пятой и ручкой путем сжатия по резьбовому соединению (Патент России №2227274, МПК Q01P 23/00).
Недостатком этого устройства является неточность произведенных замеров уровня и границы раздела жидких сред в емкостях из-за возможного попадания воды в чашеобразные элементы измерительного приспособления при замерах уровня нефти и наоборот.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение точности измерения уровня и границы раздела жидкостей разной плотности, в частности, воды и жидких органических сред; упрощение конструкции и обслуживания устройства.
Фиг.1 иллюстрирует предложенное устройство для измерения уровня и/или границы раздела воды и жидких органических сред.
Устройство содержит цельную штангу 1 с мерной шкалой 2, погруженную в контролируемую среду 3, которая представляет собой двухфазную смесь с границей раздела 4, определяющей слои «нефтепродукт-вода», датчик 5 с подпятником и вмонтированными в него концевыми игольчатыми контактами 6, соединительный кабель 7, корпус индикатора 8, световой диод 9, внутренний источник питания 10, электронная плата 11, индикационные окна 13.
Фиг.2 представляет электрическую схему устройства, состоящую из усилителя постоянного тока на двух транзисторах с гальванической связью. Источником питания устройства является элемент напряжением до 3 В и ЭДС на концевых контактах до 0,00005 А.
Работа устройства.
Подтоварная вода вместе с механическими примесями в емкостях с нефтью и нефтепродуктами является электролитом, проводящим электрический ток, для определения наличия воды, устройство опускают до дна емкости 12, затем на измерительной части 2, штанги 1, мелом отмечают высоту трафарета емкости 14. При наличии воды в емкости, между концевыми игольчатыми контактами 6 цепь замыкается и срабатывает электронная схема 11, со световым диодом 9.
Обратным ходом, извлекая устройство из емкости, по отключению светового диода определяют границу раздела сред «нефтепродукт-вода», делают вторую отметку на измерительной части 2 штанги 1. Разница между отметками высотного трафарета 14 и границы раздела сред 4 дает в сантиметрах высоту слоя подтоварной воды в емкости 12. По градуировочной таблице емкости 12 определяют количество воды в литрах.
Технические характеристики устройства
исполнение устройства
герметичное
источник питания
сухой элемент
напряжение питания
3,0 В
выходное напряжение
1,25 В
ток
0,12 мA
провод
типа МКШВ 2×0,35
источник света
светодиод
запас искробезопасности
140-кратный
измерительная часть
цельная, полая
длина шкалы
от 0 до 4500 мм
цена деления
1 мм
метод замера
геометрический, линейный
масса, не более
3 кг
материал
сплавы алюминия
Возможность многократного воспроизведения устройства для измерения уровня и/или границы раздела воды и жидких органических сред.
Многократное, точное воспроизведение устройства возможно на современном оборудовании как при изготовлении штанги с измерительной шкалой, выполненной методом накатки или насечки, так и корпуса индикатора, с закрепленной внутри электронной схемой. Прочие узлы и детали изготавливаются и монтируются с соблюдением технических и стандартных требований к подобным устройствам.
Штанга и корпус индикатора представляют собой цельный элемент из профиля или алюминиевых труб и других материалов, датчик с подпятником едины и выполнены из искробезопасных металлов, элементы электронной схемы стандартные, расчетные.
Концевое напряжение на выходных контактах 1,25 В, ток 0,12 mA, запас прочности по току, при норме 17-17,5 mA, в 140 ниже допустимого порога. Устройство, исходя из запасов механической прочности не громоздко, симметрично. Герметичность обеспечивается стандартными уплотнениями.
Перечень существенных признаков устройства для измерения уровня и/или границы раздела воды и жидких органических сред.
Предлагаемое устройство позволяет полую, мерную штангу по ГОСТ 8.247-2004 и ТУ предприятий изготовителей, превратить в современный электронный прибор. Уровень нефти, нефтепродукта и воды в емкостях определять одним ходом замера без использования водочувствительной и других паст, сократить время определения наличия подтоварной воды в емкостях до секунд и повысить точность измерения уровня границы раздела жидкостей разной плотности, в частности, воды и жидких органических сред. В настоящее время нет устройства и для контроля дренажа воды и остатков из резервуаров на НПЗ, ППН, складах ГСМ Авиации и Флота, нефтебазах и АЗС, предлагаемое устройство решает и эту задачу, а если его оставить в резервуаре и откачивать подтоварную воду любым способом, то оно четко покажет окончание процесса откачки воды без потерь продукта и ухудшения экологии. Кроме того, устройство можно использовать в ЧС для контроля критического уровня рек и водоемов, особенно в ночное время. Устройство расширяет арсенал средств такого же назначения.
Переносное (стационарное) устройство предназначено для одновременного определения наличия продукта и подтоварной воды в транспортных (автоцистерны, вагоноцистерны, танкеры) и стационарных емкостях с нефтью и нефтепродуктами, отличается от аналога:
- наличием светового электронного индикатора, закрепленного на верхнем конце полой, цельной, измерительной штанги установленной длины;
- закрепленным на нижнем конце штанги датчиком с подпятником и встроенными игольчатыми контактами, соединенными проводами с электронной схемой;
- возможностью одновременно и быстро, в комфортных условиях, производить в любое время суток и при любой погоде все операции по замеру уровня нефтепродуктов и подтоварной воды в емкостях без применения водочувствительных паст;
- возможностью контролировать откачку или дренаж подтоварной воды из емкостей с нефтью и нефтепродуктами без применения водочувствительных паст и других средств;
- возможностью контролировать критический уровень рек и водоемов при ЧС, особенно ночью.