Гідродинамічні методи і прилади вимірювання в’язкості та густини нафтопродуктів

6. Розроблено методику інженерного розрахунку чутливих елементів дросельних мостових перетворювачів в'язкості та густини нафтопродуктів, що дозволяє удосконалити конструкції аналізаторів із змінним діапазоном вимірювання.

7. Розроблено нові пристрої для неперервного вимірювання і контролю відхилення від оптимального значення кінематичної в'язкості нафтопродуктів, призначених для спалювання в теплоагрегатах і двигунах та удосконалено принципи побудови систем автоматичного регулювання даних процесів.

8. Наукові і практичні результати впроваджено в Московському НВО „Нафтохімавтоматика” при створенні серійного аналізатора кінематичної в'язкості нафтопродуктів типу АКВ-1; мобільного автоматичного аналізатора в'язкості і густини реактивного палива типу АПФТ-1 - у військових частинах Західного оперативного командування Збройних Сил України; дослідного зразка аналізатора в'язкості і густини нафтопродуктів - на ВАТ „Сумське НВО ім. М.В.Фрунзе”; систем контролю кінематичної в'язкості мазуту, призначеного для спалювання в мартенівській печі № 4 і доменній печі № 2 Карагандинського металургійного комбінату.

9. Результати і висновки дисертації можуть бути використані в різних галузях народного господарства України, зокрема в авіації для контролю фізико-хімічних параметрів палив з похибками вимірювання по кінематичній в'язкості, що не перевищує 1% і густини - 1,5%; в нафтопереробці, металургії і теплоенергетиці для контролю кінематичної в'язкості нафтопродуктів в межах від 5·10^-6 мІ/с до 30·10^-6 мІ/с при температурі до 100 °С з похибкою вимірювання, що не перевищує 2,5%.

Список опублікованих праць за темою дисертації

1. Древецкий В.В. Влияние вязкости мазута на основные параметры факела мартеновской печи / В.В.Древецкий В.В., А.С.Горейко, Я.В.Данченков, А.П.Яцук // Известие высших учебных заведений, серия „Черная металлургия”.- 1985. - № 3. - С.128-131.

2. Древецький В.В. Інформаційно-вимірювальна система кінематичної в'язкості нафтопродуктів / В.В.Древецький // Методи та прилади контролю якості. - Івано-Франківськ. - 2005. - №15.- С.116-119.

3. Древецький В.В. Підвищення ефективності спалювання мазуту в теплоагрегатах на основі інформаційно-вимірювальної системи кінематичної в'язкості / В.В.Древецький // Вісник Інженерної академії України. - 2006. - №1. - С.86-91.

4. Древецький В.В. Електрофлюїдний віскозиметр динамічної в'язкості нафтопродуктів / В.В. Древецький, Є.В. Юрчевський // Вісник Національного авіаційного університету. - 2006. - №2 (28). - С.158-161.

5. Древецький В.В. Аналіз точності математичних моделей залежності в'язкості рідин від температури / В.В.Древецький // Вісник Національного університету водного господарства і природокористування. - Рівне, 2006. - № 3 (35). - С.260-265.

6. Древецький В.В. Система автоматичного управління процесом підготовки палива до згоряння / В.В.Древецький // Авиационно-космическая техника и технология. - 2006. - №33. - С.58-61.

7. Древецький В.В. Мобільний автоматичний аналізатор показників якості нафтопродуктів / В.В.Древецький // Зб. наук. праць Військового інституту Київського національного університету. - 2006. - Вип. 5. - С. 41-45.

8. Древецький В.В. Вплив зміни в'язкості на динамічні характеристики ламінарних дроселей / В.В.Древецький // Вісник Національного університету водного господарства і природокористування. - Рівне, 2007. - вип. № 2 (38).- С. 319-324.

9. Древецький В.В. Інформаційно-вимірювальна система контролю в'язкості нафтопродуктів, які спалюються в металургійних агрегатах / В.В.Древецький // Праці Луганського відділення Міжнародної Академії інформатизації.- Луганськ, 2007.- № 2(15).- C.63-68.

10. Древецкий В.В. Вискозиметр для систем автоматического управления процессом сжигания мазута в мартеновских печах / В.В.Древецький // Праці Донецького Національного університету.-Донецьк, 2007. Вип. № 12 (118).-С.199-204.

11. Древецький В.В. Математична модель вимірювальної системи в'язкості і густини авіаційних палив. / В.В.Древецький // Авіаційно-космічна техніка і технологія. - 2007. - № 7/43. - С.187-191.

12. Древецький В.В. Синтез електрофлюїдних перетворювачів динамічної в'язкості нафтопродуктів / В.В.Древецький, Є.В.Юрчевський // Вісник Інженерної академії України. - 2007. - №3, 4. - С.108-112.

13. Древецький В.В. Моделювання електрофлюїдного віскозиметра при різних законах зміни розгортуючої напруги / В.В.Древецький, Є.В.Юрчевський // Праці Дніпропетровського національного університету. - Дніпропетровськ, 2007. - Т.ІІ.- С.130-141.

14. Древецький В.В. Вимірювання в'язкістно-температурних параметрів нафтопродуктів / В.В.Древецький // Вісник Інженерної академії України. - 2007. - №1. - С.35-38.

15. Древецький В.В. Інформаційно-вимірювальна система контролю послідовного перекачування нафтопродуктів по трубопроводам / В.В.Древецький // Вісник Інженерної академії України. - 2007. - № 3 - 4. - С.104-107.

16. Древецький В.В. Автоматичний аналізатор складу багатокомпонентних розчинів / В.В.Древецький, В.В.Осадчий // Вісник Черкаського державного технологічного університету. - Черкаси, 2007. - С. 173-175.

17. Древецький В.В. Інформаційно-вимірювальна система контролю в'язкістно-температурних властивостей нафтопродуктів / В.В.Древецький // Вісник Національного технічного університету України “Київський політехнічний інститут”. - 2007. - С.125-129.

18. Древецький В.В. Моделювання гідродинамічних процесів в дросельних перетворювачах / В.В.Древецький, В.М.Гудь // Вісник Інженерної академії України. - 2008. - №1. - С.59-64.

19. Древецький В.В. Моделювання статичних характеристик перетворення ламінарного дроселя / В.В.Древецький // Вісник Інженерної академії України. - 2008. - № 2. - С.70-75.

20. Древецький В.В. Оптимізація геометричних розмірів дросельних подільників гідродинамічних вимірювальних схем / В.В.Древецький, В.П.Квасніков // Зб. наук. праць Військового інституту Київського національного університету . - 2008. - Вип. 19. - С.104-107.

21. Древецький В.В. Аналіз методів підвищення чутливості гідродинамічного перетворювача в'язкості / В.В.Древецький // Вісник Інженерної академії України. - 2008. № 3,4. - С.224-227.

22. Квасніков В.П. Контроль якості нафтопродуктів гідродинамічним методом / В.П.Квасніков, В.В.Древецький // Вісник Інженерної академії України. - 2008. - № 3,4. - С.87-89.

23. Юрчевський Є.В. Електрофлюїдний давач густини діелектричних рідин / Є.В.Юрчевський, В.В.Древецький // Вісник Української державної академії водного господарства: Зб. наук. праць. - Рівне, 1998. - Ч1. - С.303-306.

24. Цибульский Б.В. Автоматическое измерение вязкости нефтепродуктов /Б.В.Цибульский, В.В. Древецкий, Л.М.Ткачева, А.П.Яцук, // ЦНТИИЭ нефтехим. - М. - 1987. - 54 с.

25. А.с. 1323919 СССР, МКИ⁵ G 01 № 11/08. Устройство для определения кинематической вязкости жидкостей / В.В.Древецкий, А.П.Яцук, А.С.Горейко, С.А.Тынчук (СССР) - № 4055055/31-25; заявл. 17.03.86;опубл. 15.07.87, Бюл. № 26.

26. А.с. 1363009 СССР, МКИ⁴ G 01 № 9/26. Устройство для измерения плотности газов и жидкостей / Ю.М.Дубойский, В.В.Древецкий (СССР). - № 4097849/31 -25; заявл. 26.05.86; опубл. 30.12.87, Бюл. № 48.

27. А.с. 1453249 СССР, МКИ⁴ G 01 № 11/08. Способ измерения вязкости газообразных и жидких сред / В.В.Древецкий, Ю.М.Дубойский (СССР). - № 4268706/31-25; заявл. 08.04.87; опубл. 23.01.89, Бюл. № 3.

28. А.с. 1578586 СССР, МКИ⁵ G 01 № 11/08. Устройство для измерения вязкости дрожжевых суспензий / С.А.Тынчук, В.В.Древецкий, А.П.Яцук, С.В.Артамонов (СССР). - № 4447630/30-25; заявл. 05.05.88; опубл. 15.07.90, Бюл. № 26.

29. А.с. 1709815 СССР, МКИ⁵ G 01 № 11/08. Устройство для измерения кинематической вязкости жидкостей / А.С.Горейко, А.П.Яцук, В.В.Древецкий, Б.В.Цибульский, Л.М.Ткачева (СССР). - № 4206733/25; заявл. 09.03.87; ДСП.

30. А.с. 1748488 СССР, МКИ⁵ G 01 № 11/08. Устройство для измерения параметров жидкостей / А.С.Горейко, В.В.Древецкий, А.П.Яцук, В.В.Карпушин (СССР). - № 4211948/25; заявл. 19.03.87; ДСП.

31. А.с. 1132107 U07 СССР, МКИ F23D 11/44. Способ автоматического регулирования процесса подогрева жидкого топлива / А.С.Горейко, В.В.Древецкий, А.П.Яцук, Я.В.Данченков, С.А.Тынчук (СССР). - № 35248 / 24-06 заявл. 21.04.83; опубл. 30.12.84, Бюл. № 48.

32. А.с. 625149 МКЛ² GO1 GOIN 9/26. Способ определения параметров жидкости и газов / В.В. Древецкий, А.П.Яцук, В.М.Кос (СССР). - №2097253/18-25; заявл. 11.01.75; опубл. 05.09.78. Бюл. №35.

33. А. с. 1704556 А1 СССР МКИ G 01 № 11/08. Устройство для измерения параметров жидкостей / А. П. Яцук, А. С. Горейко, В. В. Древецкий, В. В. Карпушин, А. И. Фарафонтов (СССР). - № 4273280/25; заявл. 01.07.87; ДСП.

34. А. с. 1078282 СССР МКИ G 01 № 11/08. Устройство для измерения кинематической вязкости жидкостей / В. В. Древецкий, А. П. Яцук, А. С. Горейко, С. Т. Кузмин, В. В. Цибульский (СССР). - №3417377/18-25; заявл. 02.04.82; опубл. 07.03.84, Бюл. №9.

35. Пат. на корисну модель 27129, Україна МКИ G 01 № 11/08. Пристрій для вимірювання в'язкості і густини рідини / Древецький В.В., № u2007 01 477; заявл. 12.02.2007; опубл. 25.10.2007, Бюл. № 17.

36. Пат. 83576, Україна МПК F23D 11/40. Пристрій для автоматичного регулювання процесу підігрівання рідкого палива / Бабак В.П., Древецький В.В., Квасніков В.П.; заявник Національний авіаційний університет. - № а200612872; заявл. 06.12.2006; опубл. 25.07.2008. Бюл. № 14.

37. Тынчук С.А. Вискозиметрический концентратомер суспензий паприна / С.А.Тынчук, В.В.Древецкий, А.П.Яцук // Процессы и аппараты для микробиологических производств „Биотехника 89”: Всесоюз. конф., 26-28 сент. 1989 г.: тезисы док.- М., 1989. - С.169.

38. Яцук А.П. Промышленные автоматические анализаторы типа АКВ-1 и “Автомат” / А.П.Яцук, А.С.Горейко, В.В.Древецкий // Всесоюзное совещание по приборостроению в области коллоидной химии и физико-химической мехиники: всесоюз. - конф. 14-17 мая 1990 г.: тезисы док. - Яремча, 1990. - С.62-63.

39. Древецький В.В. Измерения физико-механических параметров жидкостей с использованием дроссельных преобразователей / Древецький В.В. // Сучасні наукові дослідження 2006: міжнар. наук.-прак. конф., 20-28 лют. 2006 р.: тези доп. - Дніпропетровськ, 2006. - Т14. - С.85-89.

40. Древецький В.В. Гідродинамічна інформаційно-вимірювальна система фізико-механічних параметрів рідин / Древецький В.В. // Приладобудування - 2006: стан і перспективи: V наук.-техн. конф., 25-26 квіт. 2006 р.: тези доп. - К., 2006. - С.128-129.

41. Древецький В.В. Синтез системи автоматичного регулювання процесу підігріву рідкого палива / Древецький В.В. // Авіа-2006: VIІ міжнар. наук.-техн. конф., 25-27 верес. 2006 р.: тези доп. - К., 2006. - С.85-89.

42. Древецький В.В. Інформаційно-вимірювальна система в'язкості і густини рідин / Древецький В.В. // Метрологія і вимірювальна техніка: V міжнар. наук.-техн. конф., 10-12 жовт. 2006 р.: тези доп. - Х., 2006. - С.89-91.

43. Древецький В.В. Гідродинамічні вимірювальні перетворювачі в'язкості і густини нафтопродуктів / Древецький В.В. // Проблеми хіммотології: І міжнар. наук.-техн. конф., 15-19 трав. 2006 р.: тези доп. - К., 2006. - С.150-152.

44. Древецький В.В. Автоматичний віскозиметр кінематичної в'язкості нафтопродуктів для енергетичних установок транспортних засобів / Древецький В.В. // Електротехніка і електромеханіка ЕТЕМ-2006: наук.-техн. конф., 13-14 лист. 2006 р.: тези доп. - Миколаїв., 2006. - С.131-134.

45. Древецький В.В. Електрогідродинамічний віскозиметр з мікропроцесорною системою слідкуючого зрівноваження / В. В. Древецький, Є. В. Юрчевський //Авіа-2007: VІІІ міжнар. наук.-техн. конф., 25-27 квіт.2007 р.: тези доп. - К., 2007.- Т.1.-С.11.61-11.64.

46. Древецький В.В. Автоматичний віскозиметр з приведенням виміряного значення в'язкості до заданої температури /Древецький В.В. // Приладобудування-2007: стан і перспективи: VІ наук.-техн. конф., 24-25 квіт. 2007 р.: тези доп. - К., 2007. - С.170-171.

47. Древецький В.В. Мікропроцесорний віскозиметр з розгортальним зрівноваженням дросельного мостового перетворювача / Древецький В.В. // Військова освіта та наука: сьогодення та майбутнє: ІІІ міжнар. наук.-практ. конф., 11-13 жовт. 2007 р: тези доп. - К., 2007. - С.169-171.

48. Древецький В.В. Моделювання електрофлюїдного віскозиметра / В.В.Древецький, Є.В.Юрчевський // Інтегровані інформаційні технології та системи (ПТС-2007): наук.-прак. конф., 29-31 жовт. 2007 р.: тези доп.-К., 2007.- С.107-110.

49. Древецький В.В. Моделювання впливу в'язкості і густини рідини на гідродинамічні процеси в дроселях / Древецький В.В. // Проблеми хіммотології: ІІ міжнар. наук.-техн. конф., 2-6 черв. 2008 р.: тези доп. - К., 2008. - С.183-188.

50. Древецький В.В. Автоматическое измерение физико-механических параметров гидкостей / Древецький В.В. // Інтегровані інтелектуальні робототехнічні комплекси: І міжнар. наук.-практ. конф., 19-23 трав. 2008 р.: тези доп.- К., 2008. - С.197-199.

51. Древецький В.В. Математичні моделі гідродинамічних процесів в ламінарних і турбулентних дроселях / Древецький В.В. // Системний аналіз та інформаційні технології: Х міжнар. наук.-техніч. конф., 20-24 трав. 2008 р.: тези доп. К., 2008. - С.77.

52. Древецкий В.В. Система автоматического регулирования процесса подогрева жидкого топлива / В.В.Древецкий, А.П.Яцук, М.Ф.Скрынский // Информационный листок.- № 82-07.- Ровенский ЦНТИиТ. - 1982. - 4 с.

53. Древецкий В.В. Устройство контроля и регулирования кинематической вязкости / В.В.Древецкий, А.П.Яцук, А.С.Горейко, С.А.Тынчук // Пристендовый проспект. - Ровно. - Облполиграфиздат, 1985. - 4 с.

54. Древецкий В.В. Анализатор кинематической вязкости АКВ-1 / В.В.Древецкий, А.П.Яцук, А.С.Горейко, С.Т.Кузьмин, Б.В.Цибульский // Пристендовый проспект.- Ровно.- Облполиграфиздат, 1988. - 4 с.

Анотація

Древецький В.В. Гідродинамічні методи і прилади вимірювання в'язкості та густини нафтопродуктів. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.11.13 - прилади і методи контролю та визначення складу речовин. - Національний авіаційний університет, Київ, 2009.

Дисертація присвячена вирішенню науково-технічної проблеми створення нових методів і приладів для визначення складу та якості нафтопродуктів на основі суміщеного у часі вимірювання їхньої в'язкості та густини. Розроблені гідродинамічні методи вимірювання вказаних параметрів ґрунтуються на закономірностях течії рідин через дросельні елементи в ламінарному та перехідному до турбулентного режимах потоку. Синтезовано три види схем зрівноважених дросельних мостових перетворювачів (ДМП), визначено статичні характеристики перетворення та конструктивні обмеження їхнього функціонування. Досліджено динамічні властивості ДМП, які суттєво впливають на їх метрологічні характеристики, і визначено шляхи подальшого удосконалення даних перетворювачів.

Обґрунтовано структурну організацію побудованих на основі ДМП автоматичних аналізаторів кінематичної в'язкості та густини нафтопродуктів з слідкуючим та розгортуючим зрівноваженнями. Наведено результати досліджень статичних і динамічних характеристик автоматичних аналізаторів, методики, алгоритми та програмне забезпечення процесу суміщеного у часі вимірювання ними кінематичної в'язкості та густини нафтопродуктів. нафтопродукт гідродинамічний дросельний

Основні результати роботи впроваджено у металургійній промисловості в автоматичних системах регулювання процесу підготовки мазуту до спалювання у доменних і мартенівських печах, у військових частинах Збройних Сил України для контролю в'язкості та густини авіаційних палив, шляхом серійного випуску промислового автоматичного аналізатора кінематичної в'язкості АКВ-1 на Московському заводі „Нафтокіп”, а також в учбовому процесі ряду вищих навчальних закладів України.

Ключові слова: гідродинамічний метод, вимірювання в'язкості та густини, дросельний мостовий перетворювач, автоматичний аналізатор.

Аннотация

Древецкий В.В. Гидродинамические методы и приборы измерения вязкости и плотности нефтепродуктов. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.11.13 - приборы и методы контроля и определения состава веществ - Национальный авиационный университет, Киев, 2009.

Диссертация посвящена решению научно-технической проблемы создания новых методов и приборов для определения состава и качества нефтепродуктов на основе совмещенного во времени измерения их вязкости и плотности.

Созданы и исследованы математические модели ламинарного и переходного к турбулентному режимов течения с учетом физико-химических свойств жидкости, что позволяет аналитически описать ее взаимодействие с дроссельными элементами и является основанием для разработки новых гидродинамических методов измерения вязкости и плотности нефтепродуктов.

Доказана адекватность полученных регрессионных зависимостей и путем сравнения с известными уравнениями, которые описывают зависимость перепада давления от расхода жидкости на дроссельных элементах, при указанных режимах течения, подтверждена их более высокая точность.

Разработаны математические модели уравновешенных гидродинамических делителей давления и дроссельных мостовых преобразователей (ДМП) и обоснована возможность их применения для совмещенного во времени измерения кинематической вязкости и плотности жидкостей. Определены статические функции преобразования и конструктивные ограничения на их функционирование, проведено сравнение различных видов ДМП и доказано, что наиболее рациональной по чувствительности к входному сигналу является его симметричная конструкция, состоящая с двух идентичных ламинарных и двух идентичных турбулентных дросселей.

Исследованы и аналитически представлены динамические свойства ДМП, которые существенно влияют на их метрологические характеристики. Определены направления и методы повышения быстродействия рассмотренных преобразователей.

Предложена структурная организация автоматических анализаторов кинематической вязкости и плотности нефтепродуктов, построенных на основе ДМП, со следящим и развертывающим уравновешиванием. Разработаны функциональные схемы анализаторов со статическим и астатическим уравновешиванием и определены их динамические свойства. Показано методом имитационного моделирования, что созданные анализаторы характеризуются устойчивой работой и высоким быстродействием.

Для автоматических анализаторов с развертывающим уравновешиванием предложены методы линеаризации статической характеристики преобразования путем конструктивных изменений ДМП, выбора соответствующего закона измерения расхода жидкости через анализатор, а также применения для расчета вязкости и плотности жидкостей двух последовательных измерений перепада давления в выходной диагонали ДМП в период цикла развертывания.

Для обеспечения измерения динамической вязкости жидкостей в условиях резко изменяющихся ускорений, сил гравитации, положения в пространстве и частоты вибрации объекта контроля, предложены электрофлюидный дроссельный мостовой преобразователь и сознанный на его основе автоматический анализатор. Определена его статическая характеристика преобразования и показано, что с целью повышения стабильности функционирования анализатора необходимо использовать синусоидальный закон изменения компенсирующего напряжения.

Проведена оценка точности измерения с помощью разработанных ДМП и опытных образцов автоматических анализаторов кинематической вязкости и плотности нефтепродуктов, которые показали возможность создания высокоточных промышленных анализаторов для непрерывного неразрушающего контроля состава и качества нефтепродуктов.

Основные результаты работы внедрены в металлургической промышленности в автоматических системах регулирования процесса подготовки мазута к сжиганию в доменных и мартеновских печах, воинских частях Вооруженных Сил Украины для контроля вязкости и плотности авиационных топлив, путем серийного выпуска промышленного анализатора кинематической вязкости АКВ-1 на Московском заводе „Нефтекип”, а также в учебном процессе ряда высших учебных заведений Украины.

Ключевые слова: гидродинамический метод, измерение вязкости и плотности, дроссельный мостовой преобразователь, автоматический анализатор.

The summary

Drevetcky V.V. Hydrodynamic methods and devices for measuring viscidity and density of oil. - Manuscript.

Dissertation for a doctor's degree of technical science by speciality 05.11.13 - devices and methods for control and analysis matters consist. National Aviation University, Kyiv, 2009.

The dissertation is devoted to the decision of problem for creation new methods analysis of oil composition and quality on the basis of viscidity and density measuring combined in time. The developed hydrodynamic methods of measuring the indicated parameters are based on conformities to the law of liquids flow through throttle elements in laminaria and transitional to turbulent modes. Three charts of the balanced throttle bridge transformers (TBT) are synthesized, static descriptions of transformation and structural limitations of functioning are certain. The TBT dynamic properties, which substantially affect to metrological descriptions, are explored, and the paths of their improvement are certain.

Structural organization of automatic analyzers of oil kinematics viscidity and density which are built on the TBT basis with servo and developable balancing is grounded. The results of researches of analyzers static and dynamic descriptions, methods, algorithms and process software of oil kinematics viscidity and density measuring combined in time are resulted.

The main results of the work are applied in the automatic systems of fuel oil adjusting preparation process to incineration in blast and open-hearth furnaces in the metallurgy industry, in the subdivisions of the Armed Forces of Ukraine for the control of aviation fuel viscidity and density by the serial release of industrial automatic analyzer of the kinematics viscidity AKV at the Moscow plant „Naftokip", and also in the educational process of a number of higher educational establishments of Ukraine.

Keywords: hydrodynamic method, measuring of viscidity and densities, throttle bridge transformer, automatic analyzer.

Размещено на Allbest.ru