ДАТЧИК ГРАНИЦЫ СРЕД (ДГС) ДЛЯ НЕФТЕВОДЯНОЙ ФИЛЬТРУЮЩЕЙ УСТАНОВКИ (НВФУ) Российский патент 2014 года по МПК G01F23/24 

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.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и предназначено для контроля и сигнализации границы раздела сред нефтепродукт-вода в установках для очистки воды от нефтепродуктов или обводненных нефтепродуктов от воды. Сущность: 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 в виде пьезокерамических шайб диаметром ~15÷18 мм и толщиной ~1.5÷3 мм. Для герметизации пьезокерамики применяются силкаст или полиуретан. Электронный блок постоянно контролирует скорость прохождения и амплитуду ультразвуковых импульсов в контролируемой среде. Датчик не содержит резьбовых соединений. Технический результат - упрощение в обслуживании, повышение надежности и безопасности работы датчика. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Датчик границы сред (ДГС) для нефтеводяной фильтрующей установки (НВФУ), содержащий бронзовый фланец с отверстиями и приспособлениями для герметичного крепления к крышке или днищу резервуара; на фланце закреплен водонепроницаемый электронный блок, стойки измерительного канала; ультразвуковые излучатели, ультразвуковые приемники, отличающийся тем, что ультразвуковые излучатели и ультразвуковые приемники представляют собой пьезокерамические шайбы диаметром ~15÷18 мм и толщиной ~1.5÷3 мм, при этом соединены герметично проложенными проводниками с электронным блоком.

2. Датчик границы сред (ДГС) для нефтеводяной фильтрующей установки (НВФУ) по п.1, отличающийся тем, что все узлы креплений загерметизированы бензостойкой резиной - силкаст или полиуретан.

3. Датчик границы сред (ДГС) для нефтеводяной фильтрующей установки (НВФУ) по п.1, отличающийся тем, что его конструкция не содержит резьбовых соединений.

4. Датчик границы сред (ДГС) для нефтеводяной фильтрующей установки (НВФУ) по п.1, отличающийся тем, что имеет компенсатор качки при использовании на флоте.