ДАТЧИК ГРАНИЦЫ СРЕД (ДГС) ДЛЯ НЕФТЕВОДЯНОЙ ФИЛЬТРУЮЩЕЙ УСТАНОВКИ (НВФУ)
MEDIA INTERFACE SENSOR (MIS) FOR OIL-WATER FILTERING PLANT (OWFP)

Датчик границы сред (ДГС) для нефтеводяной фильтрующей установки (НВФУ) относится к контрольно-измерительной технике и предназначен для сигнализации и контроля верхнего и нижнего положения границы раздела сред нефтепродукт-вода, выработки управляющего сигнала и выдачи его в систему автоматического управления нефтеводяных сепарационных установок.
Известны датчики, принцип действия которых основан на взаимодействии электромагнитных колебаний с контролируемой средой и измерении электрического параметра, функционально связанного с физико-химическим свойством среды, находящейся в месте расположения датчика (РФ, заявка на изобретение №99124836 «Способ для измерения уровня и/или границы раздела жидких сред в резервуарах»; РФ, заявка на изобретение №99104084 «Способ измерения уровня и/или границы раздела жидких сред, преимущественно водонефтяных эмульсий в резервуарах»; РФ, патент №2321831 «Датчик контроля и сигнализации границы раздела сред нефтепродукта»).
В известных датчиках имеются следующие недостатки: применение резьбовых креплений, что влечет сложности в обслуживании и надежности, а также применение тока с определенной частотой и напряжением влечет к взрывоопасности.
Цель изобретения - упрощение в обслуживании, повышение надежности и безопасности работы датчика.
Поставленная цель достигается тем, что датчик границы сред (ДГС) для нефтеводяной фильтрующей установки (НВФУ) содержит бронзовый фланец с отверстиями и приспособлениями для герметичного крепления к крышке или днищу резервуара. На фланце закреплен водонепроницаемый электронный блок, стойки измерительного канала. С электронным блоком соединены герметично проложенными проводниками ультразвуковые приемники и ультразвуковые излучатели, которые представляют собой пьезокерамические шайбы диаметром ~15÷18 мм и толщиной ~1.5÷3 мм, при этом для герметизации пьезокерамики применяются силкаст или полиуретан.
Датчик границы сред (ДГС) для нефтеводяной фильтрующей установки (НВФУ) не содержит резьбовых соединений в отличие от других известных конструкций. Крепление стоек, измерение канала осуществляется с помощью клепки, вальцовки, тонкой сварки, ультразвуковые преобразователи приклеиваются специальным токопроводящим клеем. Все узлы креплений загерметизированы бензостойкой резиной (силкаст или полиуретан, уплотнительные кольца), поэтому вибрации и агрессивная среда не оказывают существенного влияния на результат. Качка корабля компенсируется программно с помощью микросхемы - инклинометра, входящей в состав электронного блока.
Принцип действия датчика границы сред (ДГС) для нефтеводяной фильтрующей установки (НВФУ) основан на значительном отличии скорости звука в воде и нефтепродуктах. Электронный блок постоянно контролирует скорость прохождения и амплитуду ультразвуковых импульсов в контролируемой среде.
Работой датчика границы сред (ДГС) для нефтеводяной фильтрующей установки (НВФУ) управляет электронный блок на базе микроконтроллера (фиг.1). Контроллер (15), входящий в состав микроконвертора (14), формирует сигнал, который с помощью ЦАП (17) преобразуется в аналоговый импульс, усиливается в усилителе мощности (13) и подается через согласующее устройство (11) на ультразвуковой излучатель (8). Акустический сигнал, пройдя через контролируемую среду, принимается ультразвуковым приемником (7) и через согласующее устройство (10) усиливается преселектором (12) для увеличения отношения сигнал/помеха. Далее принятый сигнал преобразуется с помощью АЦП (16) в цифровой вид и поступает в контроллер (15), где вычисляются скорость звука в модуле определения скорости (19) и затухание сигнала в модуле измерения затухания (20). Модуль синхронизации (18) обеспечивает синхронную работу излучателя и приемника. В контроллере также имеется канал измерения температуры среды (21) от датчика (9). Модуль принятия решения (22) вырабатывает выходной сигнал. Все устройство питается от внешнего источника напряжения 24 В с помощью стабилизатора (23).
Датчик имеет четыре выходных состояния (в соответствии с программой обработки сигналов):
1. промежуток между приемником и излучателем заполнен водой;
2. промежуток между приемником и излучателем заполнен нефтепродуктом;
3. между приемником и излучателем находится граница раздела нефтепродукт-вода;
4. между приемником и излучателем находится воздух.
Состояния 1 и 2 вычисляются прибором по скорости звука в среде, 3-е состояние дополнительно может определяться по резкой потере мощности сигнала (затуханию) при его отражении от границы раздела. Точность определения уровня линии раздела нефтепродукт-вода может составлять 5÷10 мм; четвертое состояние - по отсутствию сигнала на приемнике.
На фиг.2 представлена конструкция датчика границы сред (ДГС) для нефтеводяной фильтрующей установки (НВФУ). Датчик содержит бронзовый фланец (2) с отверстиями и приспособлениями для герметичного крепления к крышке или днищу резервуара. На фланце закреплен водонепроницаемый электронный блок (3) и стойка измерительного канала (4). С электронным блоком соединены герметично проложенными проводниками ультразвуковой приемник (5) и ультразвуковой излучатель (6). Кабель с помощью сальника входит в электронный блок (1).
Изобретение обеспечивает четкий, надежный и безопасный контроль положения границы сред нефтепродукт-вода.