Портативный электронный плотномер

Полезная модель относится к плотномерам и может быть использована для измерения плотности и температуры сжиженных нефтяных газов с последующим расчетом приведенной плотности и массовой доли пропана (для смеси пропана и н-бутана) согласно стандарту ГОСТ28656. Кроме того плотномер может быть использован для измерения плотности жидкостей, попадающих в его диапазон измерений. Плотномер рассчитан на работу в полевых условиях. Задачей полезной модели является устранение недостатков прототипов и создание плотномера простой конструкции, который с одной стороны обладал бы портативностью, а с другой позволял бы производить измерения автоматически с передачей данных на цифровой индикатор, компьютер или удаленный терминал, без зависимости от погодных условий. Указанная задача реализуется за счет того, что плотномер, содержащий герметичную камеру, заполняемую сжиженным газом, внутри которой установлены датчик плотности и датчик температуры (терморезистор), причем герметичная камера содержит входной патрубок для подачи газа и вентиляционный патрубок для выпуска воздуха или газа, отличающийся тем, что контакты датчиков выведены на внешнюю часть корпуса в виде специального контактного разъема, выполненного с возможностью подключения к нему кабеля или устройства беспроводной передачи данных, функцией которых является передача данных в электронном виде на электронный измерительный блок, выполненный с возможностью измерения плотности и температуры, и передачи полученных данных на устройство отображения.

Полезная модель относится к плотномерам и может быть использована для измерения плотности и температуры сжиженных нефтяных газов, с последующим расчетом приведенной плотности и массовой доли пропана (для смеси пропана и н-бутана) согласно стандарту ГОСТ28656. Кроме того плотномер может быть использован для измерения плотности жидкостей, попадающих в его диапазон измерений. Плотномер рассчитан на работу в полевых условиях.

Из уровня техники известны портативные (переносные) измерители плотности [1, 2, 3], т.е. те, которые позволяют отнести их к емкости хранения газа и подключить напрямую к вентилю для отбора проб или внести пробу в данный плотномер с помощью пробоотборника (ареометр погружается в герметичный цилиндр и с него считываются показания плотности газа).

Хотя такие измерительные плотномеры портативны, просты в обслуживании и могут использоваться для измерения плотности сжиженного газа в баллонах, процесс измерения в них - механический, и основан на съеме показаний с ареометра и термометра. Кроме того, съем показаний зависит от температуры и ее колебаний, а от влажности могут запотевать стеклянные поверхности колбы изнутри измерительного прибора, и как следствие - затрудняется весь процесс измерения, как в благоприятных, так и в неблагоприятных погодных условиях.

Из уровня техники также известны стационарные измерители плотности [4], которые устанавливаются на трубопровод и газ затекает в их измерительную камеру. Хотя данные измерители и обладают возможностями отображения информации на электронных табло и передачи информации в электронном виде о плотности на удаленный терминал (на пульт управления газораспределительных станций), они стационарны, очень сложны по конструкции (содержат множество камер) и установке на трубопроводе.

Также известны измерители плотности газа в резервуарах, при стационарном монтаже измерительных устройств на данных резервуарах. Возможность оперативной переноски на другой трубопровод или резервуар такой измерительной министанции нет. Она требует отсоединения и последующего переподключения. При этом как трубопроводы, так и резервуары требуют специальных доработок в плане подготовки мест установки и подключения стационарных систем измерений. Кроме того, такие измерители не могут применяться для измерения плотности сжиженного газа в баллонах.

Задачей полезной модели является устранение недостатков прототипов и создание плотномера простой конструкции, который с одной стороны обладал бы портативностью (мобильностью) и малыми габаритами, а с другой - позволял бы производить измерения автоматически с передачей данных на цифровой индикатор, компьютер или удаленный терминал, вне зависимости от погодных условий.

Указанная задача реализуется за счет того, что плотномер, содержащий герметичную камеру, заполняемую сжиженным газом/ внутри которой установлены датчик плотности и датчик температуры (терморезистор), причем герметичная камера содержит входной патрубок для подачи газа и вентиляционный патрубок для выпуска воздуха или газа, отличающийся тем, что контакты датчиков выведены на внешнюю часть корпуса в виде специального контактного разъема, выполненного с возможностью подключения к нему кабеля или устройства беспроводной передачи данных, функцией которых является передача данных в электронном виде на электронный измерительный блок, выполненный с возможностью измерения плотности и температуры, и передачи полученных данных на устройство отображения.

Кроме того, электронный измерительный блок выполнен с возможностью преобразования величины резонансной частоты всей колебательной системы в плотность, а сопротивление терморезистора - в температуру для измеряемой пробы сжиженного газа.

Кроме того, электронный измерительный блок может быть встроен в компьютер или дополнительно содержать встроенные внутри отдельного корпуса микропроцессор, дисплей, аккумулятор и клавиатуру управления.

Также электронный измерительный блок может содержать устройство беспроводной связи. Также устройство беспроводной связи в электронном блоке измерителя может быть выполнено на основе излучателей Bluetooth и/или инфракрасного излучения. Кроме того, входной и вентиляционный патрубки могут быть оснащены вентилями. Между вентиляционным вентилем и вентиляционным патрубком может быть установлен манометр для определения давления газа с целью фиксации заполнения емкости газом до требуемого уровня и недопущения превышения максимального давления. Но манометр может быть установлен и на конце вентиляционного вентиля и после него, если вентиляционный вентиль соединяют с газораспределительной системой, где присутствуют манометры. Поэтому его положение не принципиально и само наличие в устройстве не обязательно.

Полезная модель поясняется чертежами.

На Фиг.1 изображены плотномер в комплекте с дополнительными комплектующими, где

1 - кабель питания/обмена данных, 2 - герметичная камера с датчиками, 3 - кабель зарядного устройства, 4 - пробоотборник, 5 - принтер Bluetooth, 6 - зарядное устройство, 7 - соединительный шланг, 8 - разъем быстрого соединения, 9 - устройство отображения (электронный измерительный блок), 10 - чемодан.

На Фиг.2 показано устройство отображения, где 11 - дисплей, 12 - Bluetooth канал, 13 - разъем, 14 - кабель.

На Фиг.3 показано устройство герметичной камеры с вентилями, где 15 - контактный разъем, 16 - зажимные болты, 17 - съемная крышка, 18 - герметичная емкость, 19 - вентиляционный вентиль (спускной), 20 - входной вентиль, 21 - манометр.

На Фиг.4 показан пример собранного плотномера с соединенным по кабелю устройством отображения (измерителем).

На Фиг.5 показан пример организации беспроводной связи между плотномера с оператором, где 22 - устройство беспроводной связи, 23 - измерительный блок в виде компьютера, 24 - рабочий вагон, 25 - оператор.

На Фиг.6 показана блок-схема устройства плотномера в разрезе, где 26 - датчик плотности, 27 - датчик температуры, 28 - контакты датчиков, 29 - вентиляционный патрубок, 30 - входной патрубок, 31 - внутренняя камера. Принцип действия датчика плотности (26) основан на измерении резонансной частоты механической колебательной системы, погруженной в жидкость. Датчик температуры (27) может быть выполнен на основе стандартного платинового терморезистора Pt-1000. Электронный измерительный блок (9 или 23) преобразует величину резонансной частоты колебательной системы в плотность, а сопротивление терморезистора в температуру. Электрическое питание измеритель получает от встроенного аккумулятора в устройстве отображения, если он выполнен в виде отдельного цифрового прибора (9) с дисплеем, либо от блока питания компьютера, если электронный измерительный блок (23) встроен в компьютер. В устройстве отображения (9) может быть выполнено специальное гнездо (13) для подключения зарядного устройства (6).

При выполнении измерителя в виде электронного блока (9), соединяемого кабелем (7) с контактным разъемом (15), он может содержать излучатель Bluetooth (12) с целью передачи данных для распечатки на принтер (5), оснащенный приемником Bluetooth. Заполнение камеры (31) плотномера газом производится через входной вентиль (20) и входной патрубок (30), а стравливание воздуха и части газа через вентиляционный патрубок (29) и вентиляционный вентиль (19). Слив газа из камеры (31) плотномера может производиться через любой вентиль. В состав плотномера может быть включен манометр (21) для наблюдения за давлением, и недопущения превышения максимального рабочего давления.

Измерительная часть плотномера состоит из датчика плотности (26) и датчика температуры (27), помещенных в герметичную камеру (31), заполняемую сжиженным газом, и электронного измерительного блока (9 или 23), который может быть выполнен либо в виде пульта управления с индикатором, и микропроцессором (9), либо в виде компьютера (23). Посредством проводного кабеля (7) или путем передачи данных по беспроводной связи подключают канал передачи данных отдатчиков (26, 27) к электронному измерительному блоку (9 или 23), обеспечивающему измерение плотности и температуры, и передачу полученных данных на устройство дисплей или монитор. Беспроводная связь может быть реализована, например, на основе устройств Bluetooth. В этом случае устройство беспроводной связи (22), устанавливаемое на контактный разъем (15), расположенный на внешнем корпусе герметичной камеры, содержит микропроцессор с блоком памяти или отдельным накопителем информации, антенное устройство и Bluetooth приемник/излучатель. Данные, поступающие сдатчиков (26, 27), записываются на память устройства (22), а затем при установлении канала связи Bluetooth с измерителем (23), передаются на него в виде текстовых файлов с данными измерений, которые обрабатываются измерителем.

Также беспроводная связь может быть реализована на основе каналов связи типа Wi-Fi, путем установки сети Wi-Fi между устройством связи (22) на внешнем корпусе герметичной камеры (31) и измерителем (23).

Также возможно организовать связь по каналу GPRS посредством установки в качестве устройства беспроводной связи на внешнем корпусе герметичной камеры мобильного телефона, смартфона, i-Phone или КПК, которые позволят выводить данные в Интернет через GPRS канал и передавать их на специальный сервер, где они будут обрабатываться. Аналогично можно организовать связь и по каналу GSM, для чего на внешнем корпусе герметичной камеры достаточно в качестве устройства связи установить модуль с SIM-картой, антенной и излучателем. При передаче данных происходит соединение через сотового оператора с аналогичным GSM-приемником и передача данных на него в факсовом режиме. Чтобы снизить вероятность потери данных при такой пересылке можно многократно дублировать пакеты данных с последующей их проверкой на идентичность, и в случае несовпадения данных дублирования, запрашивать повторную передачу.

Достоинством беспроводной связи является то, что в процессе измерений специалист (25) может проводить замеры в закрытом изолированном удаленном помещении (вагоне) (24), что важно при неблагоприятных погодных условиях (сильных морозах, пурге или ливнях).

Таким образом, полезной моделью обеспечивается плотномер простой конструкции, который с одной стороны обладает портативностью (мобильностью) и малыми габаритами, а с другой -. позволяет производить измерения автоматически с передачей данных на цифровой индикатор, компьютер или удаленный терминал, вне зависимости от погодных условий (т.е. при любой погоде).

Источники информации:

1. http://www.soctrade.com/equipment/k26150/?print

2. http://www.soctrade.com/equipment/22100_0/?print

3. http://www.stankom.com/ua/naftogazove-obladnannya/oborudovanie-gns/izmeritel-plotnosti-szhizhennogo-gaza-ipsg/

4. http://www.vspmos.ru/mobrey/systems_2/3098/

1. Плотномер, содержащий герметичную камеру, заполняемую сжиженным газом, внутри которой установлены датчик плотности и датчик температуры (терморезистор), причем герметичная камера содержит входной патрубок для подачи газа и вентиляционный патрубок для выпуска воздуха или газа, отличающийся тем, что контакты датчиков выведены на внешнюю часть корпуса в виде специального контактного разъема, выполненного с возможностью подключения к нему кабеля или устройства беспроводной передачи данных, функцией которых является передача данных в электронном виде на электронный измерительный блок, выполненный с возможностью измерения плотности и температуры, и передачи полученных данных на устройство отображения.

2. Плотномер по п.1, отличающийся тем, что электронный измерительный блок выполнен с возможностью преобразования величины резонансной частоты всей колебательной системы в плотность, а сопротивление терморезистора - в температуру для измеряемой пробы сжиженного газа.

3. Плотномер по п.2, отличающийся тем, что электронный измерительный блок встроен в компьютер или дополнительно содержит встроенные внутри отдельного корпуса микропроцессор, дисплей, аккумулятор и клавиатуру управления.

4. Плотномер по п.3, отличающийся тем, что электронный измерительный блок содержит устройство беспроводной связи.

5. Плотномер по п.4, отличающийся тем, что устройство беспроводной связи в электронном измерительном блоке выполнено на основе излучателей Bluetooth.

6. Плотномер по п.1, отличающийся тем, что входной и вентиляционный патрубки оснащены вентилями.

7. Плотномер по п.6, отличающийся тем, что между вентиляционным вентилем и вентиляционным патрубком установлен манометр для определения давления газа.