Дәріс №12. Сұйықтың деңгейін өлшеу және сигналдау құралдары
Сұйықтың деңгейін өлшейтін құралдарды деңгей өлшегіштер деп атайды. Сұйықтың деңгейін өлшеудің мынадай әдістері бар: қалытқылық, манометрлік, сыйымдылық, ультраакустикалық, радиациалық, радиожиіліктік және басқалар.
Қалытқылық әдіс. Атмосфералық қысымды резервуардағы сұйықтың деңгейін өлшеуге арналған ең қарапайым аспаптар қалытқылық деңгей өлшегіштер (2.161-сурет, а). Қалытқылы механикалық деңгей өлшегіш сұйықтың 4 бетінде жүзіп жүреді. Қалытқының қалпы, сонымен байланысқан теңгеруші жүктің 2 шкалаға 3 қатысты қалпы сұйықтың деңгейін анықтайды.
Көбіне батып тұратын немесе жартылай батырылған қалытқы-буйлар қолданылады. Сұйық деңгейі өзгергенде буй да қалпын өзгертіп, бқл өзгеріс иінтіректер көмегімен тіркеуші құрылымға беріледі.
Бұлардан басқа электрлік аспаптарда бар. Бұл аспапиарда сұйық деңгейінің өзгеруі электрлік тізбектегі кедергінің өзгеруіне әкеледі. Ол өзгеріс өз кезегінде көрсеткіш құралда тіркеледі.
Манометрлік әдістедеңгейінің өзгеруі резервуардағы сұйықтың түсіретін қысымын да өзгертетін құбылысына негізделген. Сигналды өзгертудің электрлік сұлбасы қоданылатын манометрлік деңгей өлшегіште (2.162-сурет) манометрдің қатты ортасы шар арқылы көпір иығына қосылған тензорезистор Rx басып тұрады. Сұйықтың деңгейі X өзгергенде тензокедергі де өзгеріп, көпір теңдігі бұзылады. Өзгеріс сигналы күшейткіште У күшейтіліп, қозғалтқышқа Д беріледі. Қозғалтқыш көпір теңдесуін қалпына келтіреді. Бұл кезде ол төмендеткіштер арқылы көрсетуші немесе бақылаушы құрылымның жебесін де жылжытады.
Сыйымдылық әдісіндерезервуарда орналасқан арнайы конденсатордыңэлектр сыйымдылығы сұйық деңгейінің өзгеруіне тәуелділігіне негізделген. Сұйықтың электр өткізгіштік қасиетіне байланысты бұл әдісті электр өткізетін және электр өткізбейтін деп бөледі.
Электр өткізбейтін сұйықтың деігейін өлшейтін сыйымдылықты өзгерткіште (2.163-сурет, а) сұйыққа корпустан төлкемен 3 оқшауланған электрод 1 малынған. Өзгерткіштің жерге қосылған корпусы 2 екінші электрод болып табылады. Сонда өзгерткіш екі параллель жалғанған конденсаторлардан тұратын болады: Электродтан,және диэлектрик-сұйықтан жасалатын Сж және электродтан және диэлектрик-ауадан жасалатын Св.
Электр сыйымдылық Сд өлшеу екі туынды орам трансформаторынан, С1, С2, С3конденсаторларынан тұратын индуктивті-сыйымдылықты көпір көмегімен іске асырылады. өлшеу көпірі жиілігі 100 Гц генератормен Г қоректендіріледі. Сұйық деңгейінің өзгеруі электродтың батырылу деңгейін де, Сд сыйымдылығын да өзгертіп, көпңр теңдігін бұзады. Теңсіздік сигналы сұйық деңгейіне пропорционал өзгерткішке беріліп, туынды аспаппен ВП өлшенеді.
Ультраакустикалық әдіс. Бұл аспаптардың жұмыс принциптер ультрадыбыстық тербелістердің кез-келген қалыңдықтағы металл қабаттарынан өтіп, әртүрлі орталарды бөлетін шекарадан шағылысу қасиеттеріне негізделген. Бұл әдіс екі нұсқада іске асырылады. Біріншісінде ультраакустикалық толқын шекаранаң ауа жағынан шағылысса, екіншісінде онығ сұйық жағынан шағылысады.Деңгейді өлшеу ультрадыбыстық толқынның пьезоэлектрлік өзгеркіштен шекараға барып-қайтқан уақытын өлшеумен анықталады. Бұл аспап 1-15 м аралығынғы деңгейді 2,5% аспайтын қателікпен өлшейді.
Радиациалық әдісте радиоизотоптық бастау Из, мысалы, кобальттық 80Со резервуардың жоғарғы жағына, ал пластмассалық сцинтиляторлардан, жарық коллекторларынан, жалпы фокустеуші құрылымнан тұратын детектор Дет резервуардың төменгі жағында орналасады (2.165-сурет). Детектордан сигнал күшейткішке У және есептеуші құрылымға ОУ беріледі. Сұйық деңгейінің өзгеруі детектор бір секундта қабылдайтын импульстар санын өзгертеді.
Бақылау сұрақтары:
1. Сұйықтың деңгейін өлшеу мен бақылаудың қандай құралдары қолданылады?
2. Қалытқылық деігей өлшегіштердің қандай артықшылықтары мен кемшіліктері бар?
3. Манометрлік деңгей өлшегіштердің әрекет принципі мен құрылымдары қандай?
4. Сыйымдылық деңгей өлшегіштердің әрекет принципі мен құрылымдары қандай?
5. Ультраакустикалық деңгей өлшегіштердің әрекет принципі мен құрылымдары қандай?
6. Радиациалық деңгей өлшегіштердің әрекет принципі мен құрылымдары қандай?
Дәріс №14. Мұнай және мұнай өнімдерінің құрамын және физика-химиялық қасиеттерін талдаушылар
Талдаушылар – талданатын заттың құрамы немесе физика-химиялық құрамы жөнінде ақпарат алуға арналған құрылым. Талдау жасалатын заттардың агрегаттық күйлеріне тәуелді талдаушылар газ талдаушылар, сұйық талдаушылар және қатты заттарды талдаушылар болып бөлінеді.
Жалпы өндірістік мақсаттағы автоматтандырылған талдаушылармен қатар мұнай өнімдері және мұнай химиясы өндірісінде мұнайдың және мұнай өнімдерінің құрамы мен физика-химиялық қасиеттерін талдауға арналған арнайы аспаптарды қолданады.
Тұтану температурасын талдаушылар. Тұтану температурасы деп жалын көзі бар кезде мұнай өнімдері мен ауаның қоспасы бастайтын немесе сұйықтың буы мен ауа қоспасы тұтанбай-ақ қопарылыс жасайтын температураны айтады. Бұл талдаушылар тұтану температурасын тіркейді және оны бәрыңғай электр немесе пневматикалық сигналға айналдырады. Талдаушылыр құрамына бастаушы өзгерткіштер, сынақты дайындау және қалыптандырушы өзгерткіштер, потенциометр мен кернеуді тұрақтандырушы кіреді.
Талдаушының негізгі блоктарының әрекет принциптерін қарастырайық.
Талданатын өнім алдын ала механикалық қоспалардан тазартылып, сынақталушыны дайындау блогінің кірісіне беріледі. Сынақталушыны дайындау блогі талданатын өнімді суытуға немесе қыздыруға және ауа мен мұнай өнімінің шығынының шамасын қолдан қоюға арналған. 2.187-суретте тұтқырлығы 4 сСт өнімнің температурасы 200С кезінде тұтану температурасын 24-1000С аралығында өлщеуге арналған бастаушы өзгерткіштің технологиялыө блогінің құрылымы көрсетілген. Талданатын өнім көмекші қыздырғыш элемент 3, негізгі қыздырғыш элемент 20, тұтандырушы камера 14, тізбегінен өтіп, ағызу түтігімен 23 атмосфералық қысымдағы жинау ыдысына ағып келеді. Электр қоректендіруін қосқан кезде қыздырғыш элементер 3 және 20 өнімді жылытуды бастайды. Тұтандыру камерасындағы 14 шамға 11 мезгілімен генератор жасайтын ұшқын беріліп тұрады. Көмекші қыздырғыш элемент 3 өнімді шығымда сынапты термоконтактор 6 белгілеген температураға жеткенше қыздырады. Алдын ала қыздырылған өнімге штуцер 21 арқылы қажетті ауа мөлшері қосылады. Қоспа негізгі қыздырғыш элементке 20 еніп, қыздырылып, тұтандыру камерасына 14 беріледі. Егер камераға кіргізілген өнімнің температурасы тұтану температурасына жеткен болса, онда электр ұшқынынан бу-ауа қоспасы тұтанады. Жалын жарқылын терможұп 9 қабылдайды. Терможұптан 9 сигнал негізгі қыздыруды реттегіштің кірісіне беріліп, ол негізгі қыздырғыш элементті электрмен қоректендіруден ажыратады. Егер бірнеше тұтану қатарынан жүретін болса, онда бұл кезде негізгі қыздырғыш элемент ажыратулы болады. Қайтадан қосылу тұтану болмайтын бірінші ұшқыннан кейін жалғасады. Осылай тұтандыру камерасы арқылы өтетін талданатын мұнай өнімінің тұтану температурасының ең төменгі деңгейі реттеледі. Өнімнің тұтандыру камерасындағы температурасы терможұппен 7 өлшеніп, электрондық потенциометр – тұтану температурасын тіркеуші кірісіне беріледі.
Қышқылдық санын автоматты талдаушылар. Қышқылдық саны деп 1 г сыналатын мұнай өнімін бейтараптандыру үшін қажетті мг өрнектелген улы калий (КОН) шамасын айтады.
АК4 типтегі автоматты талдаушы синтетикалық май қышқылдарын өндіру процесінде тотыққан парафиннің (оксидаттың) қышқылдық санын анықтауға арналған. Аспаптың әрекет приципі май қышқылдарын негіз ерітіндісімен бейтараптандырудығ экзотермиялық реакциясын пайдалануға және реакция нәтижесінде бөлінетін, шамасы қышқылдық санына пропорционал жылуды анықтауға негізделген.
Булар серпімділігін талдаушылар. Булар серпімділігі (булардың қанығу қысымы) түсті мұнай өнімдерінің сапасының сипаттамасы болып табылады. Әсіресе, ең жоғары талаптар бензиндік фракцияларға қойылады, өйткені, бұл параметр өнімде төменгі қайнау фракцияларының барын көрсете, бензиндердің тұрақтылық сапасын сипаттайды.
Құрам индикатор (ИС типіндегі) ректификациялық процестерді автоматты реттеу жүйесіндегі бинарлық қоапалар құрамын анықтауға арналған. Ол эталондық сұйық серпімділігі мен ректификациялық колонкадағы абсолюттік қысым арасындағы айырмашылықты өлшеуді қамтамасыз етеді.
Серпімділік бергіші (ДУ типіндегі) бензин буларының серпімділігін өлшеуге және оны 0,2-1 МПа бірыңғай пневматикалық сигналға айналдыруға арналған.
Аспап әрекетік принципі талданатын бензин өтетін ағымдық сораптың сопло аралық қуысында пайда болатын вакуум мен оның 380С термостаттау температурасы кезінде қысымның динамикалық тепе-теңдігін өлшеуге негізделген. Зертелетін бензин булурымен вакуумды компенсациялау дәрежесі оның буларының серпімділігіне тәуелді.
Аспаптың бастаушы өзгерткішінде (2.188-сурет) технологиялық құрылымнан талдауға алынатын бензин дөрекі тазалау сүзгісіне беріледі. Бензиннің бір бөлігі сүзгі арқылы өтіп, механикалық қоспалардан тазаланып, алдын ала салқындатылып, тоңазытқышқа 6 түседі. Бензиннің қалған (негізгі) бөлігі түтікпен 4 технологиялық желіге қайтарылады. Ағынды суда тұратын тоңазытқыш ирегі арұылы өтіп, бензин 25-350С температураға дейңн салқындатылып, мұқият тазалау сүзгісінен 7 өтіп, термостатқа 15 беріледі. Термостаттық сұйықтағы (антифриздегі) ирекпен 13 өтіп, талданатын бензин термостаттау температурасы +380С дейін қыздырылады және ағындық сорапқа 14 түседі. Бензин ағыны ағындық сорап соплосы арқылы өтіп, сопло жанында бензин буларымен толтырылатын сирету (вакуум) жасайды. Сирету вакуумметрмен 19 өлшеніп, өзгерткіштің пневматикалық шығымдық сигналына айналдырылады. Ағындық сораптан 14 бензин сифондық түтік 12 арқылы өздігіне ағып, қабылдау багіне беріледі. Талданатын бензиннің қажетті температурасын қамтамасыз ететін термостаттау жүйесі термостаттан 15, сынаптық түйістіру термометрінен 17, кесуші пневматикалық клапаннан 22, реле блогынан 21 және электрмен қоректендіру блогынан 18 тұрады. Термостаттық сұйықтың температурасы өзгергенде түйістіру термометрі ауа соплосының қалқасы ретінде пайдаланылатын реле блогының якорының қоректендіруінің электрлік желісін тұйықтайды немесе ажыратады. Осылай термоконтакторден келетін электрлік сигнал пневматикалыққа айналдырылады. Күшейтілген пневмосигнал реле блогынан жылытушы ирекке жылутасығышты беруді ашатын немесе жабатын орындаушы пневмоклапанға беріледі. Бензиннің мұқият тазалау сүзгісінен кейінгі және термостаттағы температуралары сәйкес термометрлерімен 8 және 16 өлшенеді.
Мұнай өңдеуде және мұнай химиясында сұйық орталарының ылғалдылығын талдаушыларацетонда, метил, этил, бутил спирттерінде, изопренде, толуолде және басқа да мұнай өнімдерін өңдеу заттарындағы ылғал шамасын өлшеуге арналған. Бұл талдаушылардағы өлшеугіш өзгерткіштердің әрекет приципі спектрдің максимумдары 1,89; 1,91; 2,7 мкм белгілі сипаттық жолақтағы инфрақызыл аймағында сәуле энергиясының сұйык ылғалмен жұтылу дәрежесін өлшеуге негізделген. Аспаптың өлшеу шегі мұнай қңдеуде пайдаланылатын сұйық материалдардың ылғалдылығының өзгеру диапазонына сәйкес келеді (көлемі бойынша 0-10%).
Мұнай өнімдері түсінің индикаторы технологиялық процесте мұнай өнімдерінің және басқа сұйықтардың қалыпты түстен ауытқуы жөнінде сигнал беруге арналған. Ең көп тараған тұс индикаторларынығ әрекет приципі спектрдің көрінетін аймағында 450-700 нм диапазонында жарық жұтуын анықтау жолымен өнімнің оптикалық тығыздығын (түсін) өлшеуге негізделген. АФИТ типті индикаторларда бастаушы өзгерткіш ретінде сәулелерді бір шығару көзі және бір қабылдағышы бар бір сәулелі фотометр қолданылады.
Фракциялық құрамын талдаушылар. Фракциялық құрам – мұнай өңдеу өнімдерінің сапасының негізгі параметрі. Мұнай химиялық құрамы әртүрлі көмірсутектердің күрделі қоспасы болып табылады. Мұнай өнімдерін аудау жолымен әрқайсысы кұрделілігі жөнінен оңайлау болып келетін жекелеген бөліктерге бөледі. Бұл бөліктерді фракциялар немесе дистиляттар деп атайды. Мұнай өнімдерінің тұрақты қайнау температурасы болмайды. Олар фракцияның химиялық құрамына тәуелді белгілі температура интервалында қайнайды, яғни қаунаудың басталу және аяқталу температуралары болады.
Мұнай өнімдерінің фракциялық құрамы зертхана жағдайында айдау жолымен анықталады. Қайнау немесе тұтану температурасы бойынша түсті мұнай өнімдерінің жекелеген фракцияларының құрамын анықтау үшін мұнай өнімдерінің фракциялық құрамын талдаушының агрегатталған кешені АКТК қолданылады. Агрегатталған кешен АКТК-ға талданатын өнім талдау үшін сынақталушыны таңдау және дайындау жұмыстарын (сүзу, сусыздандыру, қысымын тұрақтандыру, мөлшерлеу және суыту) орындайтын кешеннің технологиялық кірісіне беріледі (2.189-сурет). Технологиялық кешеннің жұмыстық блоктары арқылы өтіп сынақталушы қайнау немесе тұтану температурасы бойынша таодау автоматты түрде үздіксіз орындалатын өлшегіш өзгерткішке 2 беріледі. Бұл кезде өлшенетін шама өлшегіш өзгерткіштің шығымдық сигналы болып табылатын терможұптың эқк айналдырылады. Бұл сигнал екінші кезектік аспаптарға – электрондық потенциометрге 3 немесе қалыптаушы өзгерткіш 4 арқылы электрондық миллиамперметрге 5 беріледі.
Бқылау сұрақтары:
1. Талдаушы деген не және ол қандай көрсеткіштерді бағалайды?
2. Мұнай өнімдерінің құрамы қалай анықталады?
3. Мұнай өнімдерін талдайтын қандай талдаушыларды білесіздер және олардың жұмыс істеу прициптерін түсіндіріңіздер?