Анализатор октанового числа бензинов

АНАЛИЗАТОР ОКТАНОВОГО ЧИСЛА БЕНЗРШОВ
Нолезная модель относится к области аналитической техники, а именно, к средствам измерений октанового числа бензинов.
Известен анализатор октанового числа бензинов (Белянин Б. В., Эрих В.Н. Технический анализ нефтепродуктов и газа. Л.: Химия, 1970. С164-168), представляющий собой специальный двигатель внутреннего сгорания, оборудованный карбюратором, аппаратурой для определения детонации и системами изменения степени сжатия топливно-воздушной смеси, зажигания, охлаждения, смазки, подогрева воздуха и бензина.
Определение октанового числа с помощью этого анализатора состоит в определении состава смеси, составленной из топливных эталонов, которая обладает одинаковой с анализируемым бензином детонационной стойкостью. Значение октанового числа анализируемого бензина определяется при этом по концентрации изооктана в смеси топливных эталонов.
Недостатком данного анализатора является его сложность и высокая стоимость, большая продолжительность определения (120 мин) и дороговизна топливных эталонов.
Наиболее близким по технической сущности является анализатор октанового числа бензинов (SU .№1245975, кл. G 01 N25/20,1983), содержащий проточный реактор, размещенный в термостате, выходной канал которого совмещен с атмосферой, а входной - с выходным пггуцером автоматического дозатора, выходные штуцеры которого соединены с трубопроводом анализируемого бензина и трубопроводом воздуха, термопару, «горячий спай которой расположен в реакторе, а «холодный подключен к нормирующему преобразователю, и потенциометр. В работе такого анализатора используется тепловой эффект реакции холоднопламенного окисления паров бензина в воздухе при температуре 280-320  С.
При этом значение октанового числа определяется по максимальному значению температуры реакции, которую измеряют с помощью термопары, нормирующего преобразователя и потенциометра.
Недостатком данного анализатора является высокая погрешность измерения, вызванная изменением плотности анализируемого бензина. Существенная зависимость показаний анализатора от плотности бензина определяется тем, что используемый в составе анализатора автоматический дозатор обеспечивает ввод на анализ постоянных по объему проб анализируемого бензина, а при изменении его плотности это определяет непостоянство масс анализируемой среды и является причиной методической погрешности измерений.
Задачей полезной модели является улучшение метрологических характеристик анализатора.
Технический результат - создание анализатора октанового числа бензинов, сигнал которого инвариантен к изменениям неинформативного параметра - плотности бензина.
Технический результат достигается тем, что анализатор октанового числа бензинов, содержащий проточный реактор, размещенный в термостате, выходной канал которого совмещен с атмосферой, а входной - с выходным штуцером автоматического дозатора, выходные штуцеры которого соединены с трубопроводом анализируемого бензина и трубопроводом воздуха, термопару, «горячий спай которой расположен в реакторе, а «холодный - подключен к нормирующему преобразователю, и потенциометр. Согласно полезной модели анализатор дополнительно включает датчик плотности анализируемого бензина, дополнительный бензиновый трубопровод, масштабирующий преобразователь и вычислительное делительное устройство, причем, датчик плотности с помощью дополнительного бензинового трубопровода соединен с трубопроводом анализируемого бензина, выход датчика плотности соединен со входом масштабирующего преобразователя, выходы нормирующего и
масштабирующего преобразователей подключены соответственно ко входам «Делимое и «Делитель вьиислительного делительного устройства, а выход последнего подключен к потенциометру.
Такая конструкция анализатора позволяет непрерывно измерять плотность анализируемого бензина, корректировать сигнал канала анализатора, измеряющего температуру реакции холодно-пламенного горения, в зависимости от значения плотности бензина, и тем самым обеспечить однозначную зависимость сигнала анализатора от октанового числа бензина.
По сравнению с прототипом заявляемая констрз ция имеет отличительную особенность в совокупности элементов и их взаимном расположении.
Схема анализатора октанового числа бензинов изображена на фиг. 1.
Анализатор октанового числа бензинов содержит проточный реактор 1, размещенный в термостате 2, выходной канал 3 которого соединен с атмосферой, входной канал 4 соединен с выходным штуцером 5 автоматического дозатора 6. Входные штуцеры 7 и 8 дозатора 6 соединены с трубопроводом 9 анализируемого бензина и трубопроводом 10 воздуха. В реакторе 1 установлена термопара 11, «горячий спай которой расположен в реакторе 1, а «холодный - подключен к нормирующему преобразователю 12, и потенциометр 13. Анализатор также включает в себя датчик 14 плотности анализируемого бензина, дополнительный бензиновый трубопровод 15, масштабирующий преобразователь 16 и вычислительное делительное устройство 17. Датчик 14 плотности с помощью дополнительного бензинового трубопровода 15 соединен с трубопроводом 9 анализируемого бензина, выход датчика 14 плотности соединен со входом масщтабирующего преобразователя 16, выходы нормирующего 12 и масщтабирующего 16 преобразователей подключены соответственно ко входам «Делимое и «Делитель вычислительного делительного устройства 17, а выход последнего подключен к потенциометру 13. На трубопроводе 9
анализируемого бензина и трубопроводе 10 воздуха установлены стабилизаторы расхода 18 и 19 соответственно, а для управления работой анализатора в его состав включено устройство управления 20, связанное с автоматическим дозатором 6.
Анализатор октанового числа бензинов является измерительным устройством циклического действия, имеет два режима работы («Подготовка и «Анализ) и работает следующим образом.
Перед началом работы анализатора в режиме «Подготовка по команде устройства управления 20 дозатор 6 устанавливается в положение отбора пробы. В этот период реактор 1 продувается воздухом, а дозрфуемый объем дозатора 6 промывается анализируемым бензином. После промывки дозируемого объема анализируемым бензином по команде устройства управления 20 дозатор 6, а вместе с ним весь анализатор, переключается в режим работы «Анализ. Отобранная постоянная по объему проба анализируемого бензина транспортируется потоком воздуха в реактор 1. Температура в реакторе 1 непрерывно измеряется термопарой 11. В реакторе 1 проба бензина испаряется, и температура в реакторе 1 несколько уменьшается, а через отрезок времени, определяемый так называемым индукционным периодом, начинается реакция частичного окисления паров бензина. При этом температура реактора 1 увеличивается, достигает максимума, а затем постепенно уменьшается. Максимальное приращение температуры зависит от двух параметров, а именно, от октанового числа и массы паров бензина. Поэтому выходной сигнал Uj нормирующего преобразователя можно описать выражением:
U,k,m% ,(1)
где ki - постоянный коэффициент;
Зависимость сигнала Ui от двух параметров определяется тем, что автоматический дозатор 6 вводит на анализ постоянную по объему пробу анализируемого бензина, масса ш которой определяется выражением:
m  pV,(2)
где р - плотность анализируемого бензина;
V - объем пробы бензина, вводимая на анализ дозатором.
Так как объем пробы V принимается (с точностью до погрешности дозатора) постоянной, то масса пробы однозначно определяется плотностью бензина.
С помощью датчика плотности 14, входящего в состав анализатора, непрерывно измеряется текущее значение плотности бензина. Этот сигал воспринимается масштабирующим преобразователем 16. Выходной сигнал последнего U2 с учетом выражения (2) описывается выражением:
U,k,p  k, ,(3)
где k2 - постоянный коэффициент, зависящий от коэффициентов преобразования датчика 14 плотности и масштабир)тощего преобразователя 16.
Сигналы Ui и U2 поступают соответственно на входы «Делимое и «Делитель вычислительного делительного устройства 17. Выходной сигнал этого устройства U можно получить из выражений (1) и (3):
k где А:   U  K.Z ,(4) коэффициент преобразования анализатора октанового
Выходной сигнал устройства 17 измеряется и регистрируется потенциометром 13.
В последующих циклах работы анализатора все описанные операции повторяются.
Как следует из выражения (4), полученный на выходе анализатора сигнал инвариантен к плотности бензинов, так как этот сигнал не содержит методической погрешности, которая свойственна анализатору-прототипу и связана с принятым методом дозирования анализируемого бензина. Преимуществом предлагаемого технического рещения является:
возможность измерения октанового числа бензинов без методической погрещности;
возможность анализа бензинов, полученных из нефтей различных месторождений, без перенастройки анализатора;
Предлагаемый анализатор может быть реализован на базе серийного анализатора октанового числа бензинов, датчика плотности бензина и стандартного вычислительного устройства.
Он может найти применение для измерения октанового числа в процессах производства и компаундирования бензинов.