Электронный метрошток

Устройство относится к контрольно-измерительной технике, а именно к устройствам измерения параметров жидких сред, таких как уровень и границы раздела фаз в двухфазных средах, определения уровня подтоварной воды, и может быть использовано в резервуарных парках нефтеперерабатывающих заводов, нефтебазах, складах ГСМ, автозаправочных станциях.

Устройство содержит объемную измерительную штангу с подпятником, выполненным из искробезопасного материала. Нижняя часть устройства снабжена датчиком, изготовленным из диэлектрического материала с встроенными в него концевыми контактами и соединенными кабелем с индикатором, состоящим из управляемой электронной схемы, светового диода с отражателем и внутреннего источника питания.

Предлагаемое устройство позволяет упростить конструкцию и обслуживание устройства, сократить время определения наличия подтоварной воды в емкостях без использования водочувствительной пасты и повысить точность измерения уровня границы раздела жидкостей разной плотности, в частности, воды и жидких органических сред.

Устройство относится к контрольно-измерительной технике, а именно к устройствам измерения параметров жидких сред, таких как уровень и границы разделов фаз в двухфазных средах. Устройство является простым электрооборудованием во взрывонепроницаемой, объемной оболочке, из легкого искробезопасного металла, с простой омической цепью, представляющей комбинацию электрических элементов, имеющих простую конструкцию с точно определенными электрическими параметрами, совместимыми с допустимыми параметрами для искробезопасной цепи, к которой они подключаются.

Предлагаемое Устройство является средством измерения (СИ) и предназначено для одновременного измерения уровня и/или границы раздела воды и жидких органических средств, в частности нефтепродуктов и подтоварной воды, а так же индикации подтоварной воды при откачке и дренаже ее из транспортных и стационарных емкостей, без использования водочувствительной пасты. Устройство может быть использовано в различных отраслях промышленности для измерения уровня и/или границы раздела воды и жидких органических сред, в частности, в резервуарных парках нефтеперерабатывающих заводов для замера уровня нефтепродуктов и подтоварной воды, с последующим контролем ее дренажа из них, а так же на нефтебазах, складах ГСМ аэрофлота и армейской авиации, автозаправочных станциях, пунктах подготовки нефти, промывочно-пропарочных станциях, танкерах, в авто и железнодорожных цистернах.

Известно устройство для контроля границы раздела сред, которое используется для определения содержания нефти в охлаждающей и подтоварной воде. (Патент России 2003053, МПК О01Р 23/40)

Устройство содержит мерный трос, снабженный указателем, раздвоенный на конце, и эти раздвоенные части троса проходят через ролики балластного груза и закреплены снизу на поплавке, который, учитывая удельный вес его материала, может всплывать в воде и тонуть в топливе. Таким образом, поплавок находится на границе раздела двух сред (топлива и воды) - с разным удельным весом. При свободном подъеме поплавка на границу раздела двух сред, за счет его удельного веса, по шкале мерной линейки, жестко размещенной в устройстве, параллельно мерному тросу, контролируется количество топлива в резервуаре.

Недостатком данного устройства является сложность конструкции. Замер не характеризует истинное количество подтоварной воды в резервуаре, т.к. включает измерение не только слоя воды, но и слой нефтепродукта (т.е. замер дает не точные показания).

Известно устройство для контроля границы раздела сред (А.С. СССР 1515062, МКИ О01Р 23/04).

Устройство содержит крыльчатку на вертикальном штоке, кинематически соединенном с приводом вращения типа, волчка. На штоке размещено маховое колесо, состоящее из двух колец. Одно кольцо соединено со штоком, а второе установлено сверху на плоскую поверхность первого кольца с зазором по отношению к штоку. Приведение крыльчатки во вращение сопровождается раскручиванием колец махового колеса. При опускании устройства в емкость до отметки границы жидкости происходит торможение крыльчатки штока и соединенного с ним первого кольца. Изменение взаимного положения колец при торможении крыльчатки определяют по указателям, расположенным по боковым поверхностям колец.

Недостатком данного устройства является сложность конструктивного решения и, как следствие, высокая стоимость в связи с наличием дополнительного привода с кинематическим соединением. Устройство применимо только для осуществления контроля границы раздела сред, где одной из сред является воздух, а другая жидкость. Это устройство невозможно применить для контроля границы раздела двух жидких сред.

Известно устройство для измерения уровня и/или границы раздела жидких сред (заявка России 22001 118599, МПК О01Р 23/00), содержащее датчик, выполненный из двух проводящих стержней, соединенных электрически с функциональным усилителем. Стержни датчика соединены между собой в нижней части при помощи пьезопреобразователя.

Недостатком устройства является сложность его исполнения, повышенная чувствительность к внешним факторам, что обуславливает неточность показаний, а также взрывоопасность.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является устройство, содержащее метрошток с измерительными приспособлениями, ручкой и пятой. Метрошток выполнен в виде цилиндрического стержня с резьбой на концах. Измерительные приспособления выполнены в виде чашеобразных элементов и установлены соосно и ступенчато по окружности метроштока, зафиксированные на метроштоке между пятой и ручкой путем сжатия по резьбовому соединению (Патент РФ 2227274 С1, МПК О01Р 23/00).

Недостатком этого устройства является неточность произведенных замеров уровня и границы раздела жидких сред в емкостях, из-за возможного попадания воды в чашеобразные элементы измерительного приспособления при замерах уровня нефти и наоборот.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение точности измерения уровня и границы раздела жидкостей разной плотности, в частности, воды и жидких органических сред; упрощение конструкции и обслуживания устройства.

Прототипом предлагаемого устройства является объемный метрошток, для измерения уровня нефтепродуктов и подтоварной воды с помощью водочувствительной пасты, изготовляемый в соответствии с ГОСТ Р 8.247-2004, по техническими условиями производителей. Наличие подтоварной воды с их использованием определяется с помощью нанесения дорогостоящей, индикаторной пасты на поверхность шкалы. Процесс нанесения и выдержки индикаторной пасты под продуктом грязный и продолжительный. Зимой на морозе паста затвердевает, летом на жаре высыхает, становится крайне неудобной и ненадежной в применении, а использовать ее в снег и дождь, практически невозможно.

Фиг.1 иллюстрирует предложенное устройство в общем виде. Устройство содержит: корпус индикатора 1, индикационные окна 2, боковую крышку 3, измерительную штангу 4, пяту датчика 5, подпятник 6, концевые контакты 7, мерную шкалу 8.

Фиг.2 иллюстрирует полезную модель в работе. Цельную штангу-метрошток 4, с измерительной шкалой 8, погружают в контролируемую среду 9, которая представляет собой двухфазную смесь с границей раздела 10, определяющей слои «нефть-вода» посредством датчика, способствующего ускорению срыва нефтяной пленки с концевых контактов 7, которые через провода 11 соединены с электронной схемой и источником питания 12. При наличии подтоварной воды в емкости, при прохождении метроштока через границу раздела «нефть-вода» световой диод 15 загорается и в индикационных окнах появляется свет. Подтоварная вода, вместе с механическими примесями в емкостях с нефтью и нефтепродуктами, является электролитом, проводящим электрический ток. Для определения наличия воды, устройство опускают до дна емкости 13, затем на измерительной части метроштока 4, отмечают высоту трафарета емкости 14. При наличии воды в емкости, между концевыми контактами 7, цепь замыкается и срабатывает электронная схема индикатора 1 со световым диодом 15. Обратным ходом, извлекая электронный метрошток из емкости, по отключению светового диода, определяют границу раздела сред «нефть-вода», делают вторую отметку на измерительной части метроштока 4. Разница между отметками высотного трафарета 14 и границы раздела сред 10, дает в сантиметрах высоту слоя подтоварной воды в емкости 13. По градуировочной таблице емкости 13, определяют количество воды в литрах.

Фиг.3 представляет электрическую схему устройства, состоящую из усилителя постоянного тока на двух транзисторах с гальванической связью. Источником питания устройства является элемент напряжением до 3 В и ЭДС на концевых контактах до 0,00005 А.

Технические характеристики Электронного метроштока.

Многократное, точное воспроизведение устройства возможно на современном оборудование, без существенной перестройки технологических процессов изготовления объемных по форме, но разъемных метроштоков на заводах по ТУ в соответствии с ГОСТ Р 8.247-2004, как при изготовлении корпуса, так и монтаже электронной схемы в нем, а так же при нанесении шкалы на штанге методом насечки, прочие узлы и детали монтируются с соблюдением технических и стандартных требований к подобным устройствам. Штанга и корпус индикатора представляют собой цельный элемент из профиля или труб алюминиевых и других сплавов, наконечник из диэлектрических материалов, элементы электронной схемы стандартные, расчетные. Концевое напряжение на выходных электродах 1,25 В, ток 0,12 мА, запас прочности искробезопасности по току, при норме 17-17,4 мА, в 140 раз ниже допустимого порога. Устройство, исходя из запасов механической прочности не громоздко, симметрично. Герметичность обеспечивается стандартными уплотнениями.

Перечень существенных признаков устройства для измерения уровня и/или границы раздела воды и жидких органических сред.

Предлагаемое Устройство позволяет простую, объемную, мерную рейку по ГОСТ Р 8.247-2004 и ТУ предприятий изготовителей, существенно не претерпевшую изменений за последние 200 лет, превратить в современный электронный прибор. Уровень нефтепродукта и воды в емкостях определять одним ходом замера без использования водочувствительной пасты, сократить время определения наличия подтоварной воды в емкостях до секунд, и повысить точность измерения уровня границы раздела жидкостей разной плотности, в частности, воды и жидких органических сред. В настоящее время нет устройства и для контроля дренажа воды и остатков из резервуаров на НПЗ, ППН, складах ГСМ Авиации и Флота, нефтебазах и АЗС, предлагаемое устройство решает и эту задачу, а если его оставить в резервуаре и откачивать подтоварную воду любым способом, то он четко покажет окончание процесса откачки воды без потерь продукта и ухудшения экологии. Кроме того, образец можно использовать в ЧС для контроля критического уровня рек и водоемов, особенно в ночное время. Полезная модель расширяет арсенал средств такого же назначения. Переносное (стационарное) устройство - предназначено для одновременного определения наличия продукта и подтоварной воды в транспортных (автоцистерны, вагоноцистерны, танкеры) и стационарных емкостях с нефтью и нефтепродуктами, отличается от прототипа:

- наличием светового электронного индикатора, который закреплен на верхнем конце объемной, цельной, измерительной штанги установленной длины;

- закрепленного на нижнем ее конце конфигурированного датчика для ускорения срыва продуктовой пленки со встроенных в него двух электродов;

- возможностью одновременно и быстро, в комфортных условиях, производить в любое время суток и при любой погоде, все операции по замеру нефтепродуктов и подтоварной воды в емкостях без применения водочувствительных паст;

- контролировать откачку или дренаж подтоварной воды из емкостей с нефтью и нефтепродуктами без применения водочуствительных паст и других средств;

- контролировать критический уровень воды рек и водоемов при ЧС, особенно ночью.

Электронный метрошток для измерения уровня и/или границы раздела воды и органических сред, а также индикации уровня подтоварной воды при откачке и дренаже из емкостей и резервуаров всех модификаций без применения водочувствительной пасты в любое время суток и при любой погоде, состоящий из измерительной пустотелой, цельной, герметичной штанги со шкалой, отличающийся тем, что к штанге приварен корпус индикатора с размещенной электронной платой, соединенной с закрепленными изолированными контактами на опорной пяте датчика.