Автоматический прибор для определения фракций нефтепродуктов Советский патент 1958 года по МПК G01N33/26 G01F11/12 G01G1/30 G01N25/00 

Известен гфибор для определения фракций нефтепродуктов с колбой для фракционирования измерителем температуры и регулируемым нагревателем с шаговым регулятором скорости испарения.

Описываемый прибор по сравнению с- известным повышает точность определения фракций. Прибор автоматически отбирает пробу, осуществляет анализ и.регистрирует результаты анализа.

Особенность прибора состоит в том, что он снабжен весовым устройством, осуществляющим дозирование продукта в колбу, подвешенную на коромысле. Ве(0овое устройство имеет измерительную цепь с грузами, перемещающуюся во время разгонки продукта посредством, например зубчатого колеса с контактным диском, для управления перемещением цепи.

На фиг. 1 изображена .схема прибора; на фиг. 2 - схема HiaroBoro регулятора скорости испарения; на фиг. 3 - схема продувки колбы воздухом; на фиг. 4 - вид части измерительной цепи; на фиг. 5 - электрическая схема прибора.

Стеклянная колба / имеет отводную трубку 2 с BopOHKoii на конце, служащую для вывода паров, трубку 3 с воронкой для загрузки и трубку 4 для загрузки и удаления продукта из колбы через трубку 5. На трубке 4 имеется сужение - эжектор (5, препятствующий попаданию удаляемого продукта в трубку 3В верхней части колбы 1 установлена термопара 7, которая при помощи безмоментных вводов связана с электронным потенциометром 8, регистрирующим температуру. Верхняя часть колбы / жестко связана посредством серьги 9 с коромыслом 10 весового устройства и сбалансирована, причем нри любом положении коромысла колба не соприкасается с другими частями прибора.

Два различной пропускной способности клапана 11 и 12 имеют соленоидные приводы. Загружаемый нефтепродукт через сетчатый фильтр

№ 117377- 2 -

13, служащий и водоотделителем, поступает на клапаны 11 и 12 и чсрез трубку М по трубке 3 в колбу /. Кран 15 при работе прибора обычно закрыт и открывается для дренирования оставшегося продукта.

Конец трубки 2 свободно входит в отверстие дождевика 16, представляющего собою цилиндрическую камеру. В верхнюю часть дождевика 16 постоянно подается холодная вода, стекающая таким образом, что исключается возможность попадания воды на концы трубок 17 и 2. Вода охлаждает пары, выходящие из трубки 2 и создает разрежение в дождевике порядка нескольких миллиметров водяного столба, что устраняет выход паров из дождевика. Трубка /7 служит для подачи в колбу возд)ха при удалении продукта из колбы, при выжиге кокса и охлаждении колбы.

Нагреватель 18 состоит из наружного кожуха 19, внутреннего кожуха 20 и нагревательных элементов 21. Внутренний кожух покрыт изнутри слоем теплоизоляции. Оба кожуха имеют центральное отверстие 22. Колба 1 расположена над нагревателем 18 с некоторым зазором. К нагревателю 18 подведены трубки, по которым при открытии клапана 23 поступает охлаждающий воздух из воздуховода 24.

Весовое устройство снабжено имеющей грузы измеритапзной цепью 25, перемещаемой шагообразно зубчатым колесом 26, приводимым в движение реверсивным двигателем. Грузы 27 закреплены на гибких нитях 28, например капроновыхВес участков нитей, соединяющих два груза, ничтожно мал по сравнению с весом любого груза, что позволяет весам работать с высокой точностью.

Во время фракционной разгонки нефтепродукта последний выпаривается и вес колбы уменьщается. Как только вес колбы становится меньше грузов, расположенных в левой (по чертежу) ветви цепи, коромысло 10 отклоняется против часовой стрелки, замыкается ртутный контакт 29 и начинает поворачиваться зубчатое колесо 26 и жестко скрепленный с ним контактный диск 30. Этот поворот продолжается до момента размыкания контакта 31. При движении цепи коромысло поворачивается в обратном направлении, ртутный контакт 29 размыкается и дальнейшее вращение контактного диска 30 происходит в результате замыкания контакта 31.

По окончании разгонки измерительная цепь 25 )1ри помощи зубчатого колеса 26 возвращается в исходное положеиие.

Коромысло 10 имеет ограничители 32 и 33, допускающие ход коромырла порядка нескольких десятых долей миллиметра. Во время разгонки коромысло находится на ограничителе 32. На ограничителе 33 коромысло находится очень короткое время в момент перехода груза.

Перед каждой разго«кой пробы нефтепродукта автоматически производится корректирование нулевого положения коромысла 10 путем перемеп1,ения цепочки 34, осуществляемого при помощи рычага 35 и кулачка 36, приводимого в действие двигателем 37.

В блок управления, осуществляющий все операции по управлению работой прибора, входят шаговый регулятор скорости испарения и таймер, представляющий собой набор дисков, насаженных на валик, приводимый в движение от отдельного двигателя (блок управления и таймер на схемах не указаны). За счет поворота дисков таймера набирается любая программа.

Тяговый регулятор скорости испарения состоит из насаженных на валпке 38 четырех дисков 39, 40, 41 и 42, приводимых во вращение двигателем 43. С диском 39 связана свинка, имеющая две пары контактов 44 и 45. С дисками 40 и 41 связан контакт 46 обратного шага, а с диском

-42 - контакт 47 (для установки регулятора в исходное положение) и блокировочный контакт 48.

Контакты 45 и 46 управляют реверсивным двигателем, связанным с подвижным контактом автотрансформатора, питающего нагреватель /8. Контакт 45 подает импульс на увеличение напряжения на нагреватель (прямой шаг), контакт 46 - на уменьшение напряжения (обратный шаг). Величина прямого шага пропорциональна отклонению фактической скорости испарения от заданной. Величина обратного шага подбирается при наладке регулятора, после чего остается постоянной.

Перед началом работы прибор охлаждается до заданной температуры и просушивается.

Контакт ПС, включаюший таймер, замкнут; пневмоконтакты ТП-1 и ТП-2 разомкнуты; клапан 23 закрыт. Контакт 29 разомкнут. Реле РО, Р, Р-:, PS обесточены. Реле Р и Рз включены. Регулятор скорости испарения находится в исходном положении, как показано на фиг. 2. Контакты УС, 44 и 48 замкнуты. Контакты 45 и 46 разомкнуты.

Контакты Г, Тз, Ts, Ts, Тд, Тю, Тп и таймера разомкнуты. Контакты TZ, ТА, Те, Тт, Г)2 замкнуты. Контакты У,С-95 разомкнуты, КР и С-5 замкнуты.

Следовательно, клапаны 11 и 12 закрыты, нагреватель 18 выключен, узел установки нуля весов находится в по;южении окончания корректировки «уля предыдуш,его цикла.

Для установки коромысла 10 на нуль включается контакт Гд, и двигатель Ml начинает враш,аться. Затем размыкается контакт Га и двигатель продолжает вращаться, получая питание через контакт- Рь Время между замыканием и размыканием контактов Гд и Гз достаточно для поворота кулачка на 180°. Это обеспечивает опускание рычага 35 в крайнее нижнее положение, в какой бы точке на кривой кулачка рычаг не находился.

Цепь 34 опускается в крайнее нижнее положение и коромысло 10 переходит влево, замыкая контакт 29. Кулачок, продолжая вращаться, начинает поднимать цепь 34 до тех пор, пока контакт 23 не разомкнется (переход коромысла вправо). Реле РО и PI обесточиваются, контакт oPi разрывается, и двигатель М) останавливается. Размыкается контакт Гд. Установка нуля оконченаЗатем происходит возврат цепи и загрузка пробы. Размыкается контакт Тл, замыкается контакт Ts и двигатель MB начинает возвращать цепь. Контакт 29 замыкается. Через некоторое время замыкается контакт TS, при этом включается реле Р и начинается загрузка через клапан /,/.

Одновременно с включением реле Р двигатель РИ получает питание через контакты 4Pi, УС и производит обратный ход до тех пор, пока не разомкнет контакт УС. Контакт УС заранее устанавливается на автотрансформаторе в определенном положении.

Во время обратного хода шестерня двигателя РИ при подходе к указанному положению размыкает контакт УС, устанавливая в исходное положение подвижной контакт автотрансформатора.

Загружаемый продукт по трубкам 14, 3 w. 4 заливается в колбу /. Таймер замыкает контакт Гз и, размыкая контакт Г, сам себя останавливает. Цепь опускается до момента размыкания контакта С-5. При этом положении груз, соответствующий веса пробы, остается в правой ветви измерительной цепи.

Таким образом через большой клапан 11 загружается продукта. Как только вес продукта несколько превышает 95%, контакт 29 размыкаеТ(Ся. В этот момент реле Р отключается, клапан // закрывается. Включается контакт 1Р. Двигатель MB устанавливает цепь в исходное положение.

- 3 -л 117877

№ 117377 4 -

В момент перехода цепи в исходное положение замыкается контакт 29, включается ре. Р, у которого время срабатывания меньше, чем у реле А. Открывается клапан 12 и загрузка продолжается до 100% веса.

Благодаря малой пропускной снасобности клапана 12 загрузка пос.чедних 5Vo веса пробы производится с высокой точностью Как только загрзжено 100% контакт 29 размыкается н клапан 12 закрывается. Обесточивается реле Яз, замыкая контакт IPs, и двигатель МТ таймера начинает вращаться. Сразу же размыкаются контакты Гз, Т, Га и замыкается контакт Гу. Замыкается контакт Гц, включая па подогреватель 18 максимальное напряжение.

Замыкаются контакты Т н затем контакт Т. Контакт TI замыкается на время, меньшее времени, требуемого для перемещения цени на один шаг.

Включается реле Р, двигатель перемещения вращается до размыкания контакта У (система весов делает первый шаг). Груз 49 переходит .в правую ветвь измерительной цепи. Вес груза 49 и следующего за ним гр}за составляет Е. сумме 5% веса пробы, причем вес груза 49 в несколько раз (Меньше веса следующего груза.

Затем замыкается контакт Т. Через некоторое время размыкает|-;я контакт 7ii, и замыкаются контакты Гю, Tis. Таймер размыкает контакт 7с и таким образом сам себя останавливает.

В начале разгонки на нагреватель подается (в течение нескольких десятков секунд) максимальное напряжение (через контакт Гц). Затем подается более низкое напряжение (через контакт 7io). Этим обеспечивается оптимальный подход к заданной скорости испарения. После ирпарения из колбы количества продукта, соответствующего весу груза 49, замыкается контакт 29, включаются реле РО, Р., Р, Р и срабатывает отметчик OTAi (к этому времени контакт ПР замкнут). На рулоне потенциометра 8 отмечается температура н система весов делает.второй шаг. Груз 49 переходит в правую ветвь измерительной цени. Одновременно начинает работать регулятор скорасти испарения (включается мотор 43).

Ось с дисками 39, 40, 41 и 42 начинает вращаться. Через некоторое время (кратковременно) разрывается контакт 48 и реле Рг обесточивается- Затем на некоторое время замыкается контакт 46 и дается обратный щаг. По истечении 57 сек рычаг ртутной свинки опускается в вьфег диска 39 и размыкает контакты 44 и 45. Это вызывает остановку двигателя 43 и включение двигателя РИ на прямой шаг. Прямой шаг продолгкаеъся до замыкания контакта 29.

При замыкании контакта 29 прямой шаг прекращается, а двигатель 43 включается и т. д.

Разгонка продолжается н по достижении заданных процентов отгона на рулоне потенциометра 8 фиксируются соответствующие температуры. При отгоне 95% разрывается контакт С-95 и регзлятор при помош,и кон.такта 47 останавливается в исходном положении.

При дальнейщем испарении по достижении 97% отгона замыкается контакт К.Р, включающий таймер. До момента выключения контакта Г)о имеется запас времени, достаточный для того, чтобы наступил конец кипения. По количеству отметок на рулоне потенциометра до наступления конца кипения можно судить о весе остатка. Например, если на рулоне имеется отметка, соответствующая переходу груза 99,5%, и нет отметки, соответетвующей грузу lOOVo ,то вес остатка больше 1% н меньше 1,5%. Разгонка окончена.

Через некоторое время выключаются контакты Гю и Tjs. Замыкается контакт ГЯ-2 и в колбу через трубку 2 подается воздзх под небольщим давление.м. Остаток выбрасывается в канализацию по трубкам 4 и 5.

Затем включается контакт Ги (на подогреватель подается максимальное напряжение). В это время в колбе происходит выжигание кокса. Через некоторое время, достаточное для выжига кокса, размыкается контакт Гц.

Одновременно включается пневмоконтакт ТП-1. Открывается клапан 23- В подогреватель подается свежий воздух. Давление воздуха, подаваемого в колбу, возрастает в насколько раз, благодаря перетоку по трубке 50, что обеспечивает охлаждение колбы и нагревателя до определенной температуры.

Размыкается контакт Ti2, и таймер сам себя останавливает. Температура в колбе продолжает падать. Как только температура понизится до заранее заданной величины, каретка потенциометра замкнет конечный выключатель ПС. Пускается таймер. Сразу ке замыкается контакт , выключаются пневмоконтакты ТП-1 и ГЯ-2, клапан 23 закрывается. Продувка аппарата прекращается. Аппарат подготовлен к следующей разгонке. Весь цикл (при загрузке веса пробы, соответствующего юр мл) длится менее 40 мин.

В аппарат может загружаться проба весом, соответствующим 50 мл. В этом случае вес грузов измерительной цепи соответственно изменяется. Скорость двигателя 43 увеличивается в 2 раза.

Предмет изобретения

1.Автоматический прибор для определения фракций нефтепродуктов с колбой для фракционирования измерителем температуры и регулируемым нагревателем р щаговым регулятором скорости испарения, отличающийся тем, что, с целью увеличения точности определения фракций, он снабжен весовым устройством, осуществляющим дозирование продукта в колбу, подвешенную на коромысле.

2.Прибор но п. 1, отличающийся тем, что весовое лстройство снабжено измерительной цепью с грузами, имеющей во время разгонки шаговое перемещение посредством, например, зубчатого колеса с контактным диском, служащим для управления перемещением цепи.

№-117377 4| т