CC BY
5
11. Romanov, A. S. Gas/Oil Reservoir Pressure Maintenance by Way of Gas Injection (Russian) [Electronic resource] / A. S. Romanov, E. F. Zolnikova // SPE Russian Oil and Gas Technical Conference and Exhibition, 28-30 October 2008, Moscow, Russia. — Society of Petroleum Engineers (SPE), 2008. — Available at: \www/URL: http://doi.org/10.2118/117426-ru
12. Romanov, A. S. Maintenance of Reservoir Pressure In Gas And Oil Deposit By Gas Injection [Electronic resource] / A. S. Romanov, E. F. Zolnikova // SPE Russian Oil and Gas Technical Conference and Exhibition, 28-30 October 2008, Moscow, Russia. — Society of Petroleum Engineers (SPE), 2008. — Available at: \www/URL: htp://dx.doi.org/10.2118/117426-ms
ГАЗОДИНАМИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ МНОГОПЛАСТОВЫХ ГАЗОХРАНИЛИЩ (НА ПРИМЕРЕ ПРОЛЕТАРСКОГО)
В данной статье проведен анализ работы многопластового подземного хранилища газа, на основании которого собран практический материал. Полученные данные положены в основу разработки методики расчета технологических показателей эксплуатации многопластовых газохранилищ во время закачки и отбора газа.
Для расчета технологических параметров эксплуатации и их динамики в процессе нагнетания (отбора) газа отобраны следующие данные: максимальное пластовое давление, минимальное пластовое давление, максимально допустимая депрессия.
Ключевые слова: пластовое давление, коэффициенты фильтрационных сопротивлений, депрессия, суточный отбор газа, суммарный дебит пластов.
TuMKie Дмитро Федорович, доктор техшчних наук, профе-сор, кафедра тформатики, 1вано-Франтвський нащональний техшчний утверситет нафти i газу, Украта. Заець Вжтор Олександрович, кандидат техтчних наук, НАК «Нафтогаз Украти», Кигв, Украта, e-mail: zalis35@i.ua. Коcmie Ярослава Bac^ieHa, астрант, 1вано-Франтвський нащональний техшчний утверситет нафти i газу, Украта.
Тымкив Дмитрий Федорович, доктор технических наук, профессор, Ивано-Франковский национальный технический университет нефти и газа, Украина.
Заец Виктор Александрович, кандидат технических наук, НАК «Нафтогаз Украины», Киев, Украина. Костив Ярослава Васильевна, аспирант, Ивано-Франковский национальный технический университет нефти и газа, Украина.
Tymkiv Dmitry, Ivano-Frankivsk National Technical University of Oil and Gas, Ukraine.
Zaets Victor, National Joint-Stock Company «Naftogaz of Ukraine», Kyiv, Ukraine, e-mail: zalis35@i.ua.
Kostiv Yaroslava, Ivano-Frankivsk National Technical University of Oil and Gas, Ukraine
УДК 543.082
001: 10.15587/2312-8372.201Б.717ББ
КоршЕнко Д. Г. ВДОСКОНАДЕННЯ СТРУКТУРНИХ
СХЕМ ПОБУДОВИ ОПТИЧНИХ ВИМ1РЮВАЧ1В ПИЛУ
Представлена класифгкацгя методгв вимгрювання пилу: фотометричний, трибоелектричний, ¡ндукцшний, ультразвуковий, електродинамгчний, гравгметричний. Розглянуто структуры схеми оптичних пиломгргв одноканальних, двоканальних, стацюнарних переносных, особливостг застосування, технгчнг характеристики. Обгрунтовано вибгр структурног побудови пиломгра залежно вгд д1апазону концентрацИ пилу. Запропоновано застосування тваргантних схем побудови вимгрювачгв пилу: гравгметричних I оптичних з застосуванням фгзичних еквгвалентгв.
Ключов1 слова: пил, частинка, пиломгр, повтря, метод, детектор, вимгрювач, оптика, фотометр, гравгметргя.
1. Вступ
Основним компонентом, як оргашзованих, так i не-оргашзованих джерел викидiв димових труб у промис-ловост i енергетищ е пил. Пил — твердi суспендова-ш частинки — це узагальнена назва широкого кола речовин, що надходять у повиря при технолопчних виробничих процесах в шахтах, цементних заводах, нафтопереробщ, елеваторах, деревообробних комбь натах, смитеспалюванш, металообробщ, перевалщ си-пучих вантажiв i т. д. Бшьшшть видiв пилу виникае в результат процеив, пов'язаних з обробкою мате-рiалiв ^зання, шлiфування i т. п.), 1х сортуванням та транспортуванням (навантаження, розвантаження i т. п.). Залежно вщ матерiалу, з якого пил утворений, вш може бути оргашчний та неоргашчний. У свою
чергу оргашчний пил бувае рослинного (деревина, ба-вовна, борошно, тютюн, чай i т. д.) i тваринного (вовна, юстки та i ш.) походження. Неоргашчний пил тдроз-дшяеться на мшеральний (кварцевий, цементний та ш.) i металевий (сталь, чавун, мвдь, алюмшш). Пил приводить до попршення здоров'я населення, виво-дить з ладу технолопчне обладнання, приводить до виникнення вибухонебезпечних ситуацш. Викиди пилу жорстко нормуються, як для конкретних технолопчних виробництв, так i дтть ГДК пилу в атмосферному повг^ [1]. Ввдповщно за наявносп нормативiв, необхщ-ний постшний контроль пилу у викидах промислових тдприемств i атмосферному повг^ шструментальни-ми засобами контрою — вимiрювачами пилу (пило-мiрами), що i обгрунтовуе актуальшсть проведеного дослщження.
J
2. Анал1з л1тературних даних та постановка задач1
На даний час iснуe декiлька основних методiв вимь рювання пилу: гравiметричний, рад^зотопний, вдукцш-ний, трибоелектричний, ультразвуковий, оптичний [2-4].
Оптичний метод е найефектившшим для безпе-рервного автоматичного контролю концентрацп пилу як в атмосфера так i у димових газах промислових тдприемств без попереднього ввдбору [5-7]. Метод заснований на ослаблення свила за рахунок його погли-нання i розсiяння при проходженнi через дослiджуване пило-газове середовище. В свою чергу оптичний метод вимiрювання пилу подшяеться на нефелометричний i турбiдиметричний методи.
Турбгдиметричний I нефелометричний методи за-снованi на ослабленш iнтенсивностi свiтла при його проходженш через полiдисперснi середовища. До таких вщносяться пило-газове середовище, суспензii найдрiб-нiших частинок в розчиннику (коловдш розчинники, суспензii). Ослаблення свiтла обумовлене поглинанням i розсiюванням свiтла зваженими частинками [2].
При турбiдиметричному аналiзi вимiрюють штен-сивнiсть свiтла 1П, що виходить з кювети в напрямку падаючого пучка, а тд час нефелометричного аналiзу iнтенсивнiсть розаяного свiтла 1р в напрямку, перпендикулярному направленню первинного пучка !о (рис. 1).
певнiй довжиш хвилi. Значення EX визначаеться за формулою:
1х = 1ох exp [-(К + к )LC ],
CLd3 CLd2
Ex = k-л—rr, Ex= k-
' d4 + yX4'
d4 + yX4'
(2)
де С — концентрацiя поглинаючих частинок; L — товщина поглинаючого шару; d — середнiй дiаметр поглинаючих частинок; X — довжина хвилi падаючого свила; у — кое-фщент, що характеризуе природу дослвджуваного середовища; k — коефщент, що характеризуе конструкцiю приладу.
У тих випадках, коли X = rnnst, k = сonst, у = mnst, вираз для значення запиленост набувае наступного вигляду:
E = KLC,
(3)
Рис. 1. Схема вимрювання свiтлових пототв при нефелометры i турбiдиметрií: 1о — штенсившсть первинного свилового пучка; 1П — штенсившсть свила, що виходить з вимiрювальноi' кювети;
1р — штенсившсть розаяною свiтлa
Головною перевагою цих методiв е можливiсть ви-значення малих концентрацш (до 4 ■ 10-9 г) речовини у зразку. У полвдисперсних середовищах для закону поглинання (закон Бугера-Ламберта-Бера) на додаток до штинного коефiцiента поглинання ^, додаеться коефiцiент ^, що вщповвдае за розсiювання:
(1)
де С — концентращя компоненту, що поглинаеться; L — товщина шару дослщжувано! речовини.
Контроль на основi явища пропускання електро-магштних хвиль здiйснюеться на основi вимiрювання величини каламутностi:
Ex = lg (I ох/!пх),
де I0X — iнтенсивнiсть зондуючого випромiнювання; 1пХ — штенсившсть випромшювання, що пройшло на
де K — коефiцiент запиленост середовища (коефiцiент пропускання).
Однiею з важливих характеристик оптичних пи-ломiрiв е стабшьшсть коефiцiента передачi первинного вимiрювального перетворювача, який покладений в основу роботи пиломiра. Нестабiльнiсть коефщента перетворення (ПВП), внаслiдок важких умов експлуа-тацii пиломiрiв: температури до 600-700 °С, вологостi до 90-100 %, вiбрацii, магнiтних i електричних полiв, старiння електронних i забруднення оптичних елеменпв схеми пиломiрiв, джерела випромшювання i фотоприйма-ча, призводить до збшьшення похибки вимiрювань, втрати чутливост! У бiльшостi дослiджень по стабШ-зацii коефiцiента перетворення ПВП пиломiрiв увага придiляеться конструктивно-технологiчним методам. Питання структурно-схемного виршення стабiлiзацi'i коефщента перетворення ПВП дослiдженi локально i вибiрково.
3. 06'ект, мета та задач1 дослщження
Об'ект дослгдження — газопиловi потоки у викидах енергетичних тдприемств.
Мета дослгдження — тдвищення точност вшшрю-вання концентрацii пилу та зменшення похибки вшшрю-вання за рахунок iнварiантних схем побудови оптичних пиломiрiв.
Для досягнення поставлено! мети необхщно вико-нати таю задачк
1. Проаналiзувати методи вшшрювання пилу.
2. Дослiдити структурнi схеми оптичних пиломiрiв, особливостi 1х застосування, техшчш характеристики.
3. Обгрунтувати вибiр структурно! побудови пи-ломiра залежно вщ дiапазону концентрацii пилу.
4. Розробити iнварiантнi оптичнi схеми оптичних вимiрювачiв пилу.
4. Анал1з структурних схем кнупчих оптичних пилом1р1в
Iснуючi оптичнi схеми можна подiлити на два типи: однопроменевi i двопроменевi [8-10]. Структурна схема типового однопроменевого оптичного пиломiра приведена на рис. 2 [10].
Рис. 2. Структурна схема □днепременевега ептичнега пил□мiра: 1 — джереле випремшювання; 2 — газгащ; 3 — фетеприймач; 4 — пщсилювач;
5 — нермуючий перетверювач; 6 — вихщний прилад
Однопроменевг схеми. Свиловий потiк вiд джерела 1 проходить через газохщ (димову трубу) 2 з пилогазовим потоком, поглинаеться пиловим середовищем i фжсу-еться фотоприймачем 3. Вихiдний сигнал потрапляе на тдсилювач 4, нормуючий перетворювач 5 i вихщ-ний прилад 6. Похибка перетворення КО вимiрюваноi оптично! щiльностi пилогазового середовища у вихщний сигнал визначаеться за формулою:
AD = 0,43 iASjSu + До/Su-10"D),
(4)
де ASu, Su — коефвдент перетворення вимiрювальноi системи i величина його cyMapHoi нестабiльностi; Д0 — змiщення нуля приладу.
На рис. 3 наведена схема конструктивного виконання однопроменевого оптичного пиломiра [8, 9].
живлення 12. Можлившть перевiрки нульово! точки пиломiра передбачено, за допомогою механiзму 4, вж-на 5 перекривають прорiзи в вимiрювальнiй камерi i припиняеться подача пилогазово! проби. Екран 13 при-значений для перевiрки кiнцевоi точки шкали приладу. Показання цього приладу залежить ввд складу димових газiв (особливо С02 i Н20 ) i дисперсностi середовища. Однопроменевi пиломiри прост по свош конструкцп, але вони мають значну похибку вимiрювань, викликану нестабшьтстю коефiцiента перетворення ПВП внаслщок складних умов експлуатацп.
Двопроменевг пиломгри. У двопроменевих оптичних пиломiрах похибка вимiрювання, викликана нестабшь-нiстю напруги живлення i старiнням елементiв значно менше, вони характеризуються бiльш високою стабшь-нiстю нульово! точки. Принципи роботи двопроменевих пиломiрiв з оптичною компенсацiею, яка працюе за
Рис. 3. Оптична схема □дн□пр□менев□г□ пиломiра: 1 — джереле випр□мiнювання; 2, 8 — лшзи; 3, 7 — захисш вiкна; 4 — рухливий меxанiзм; 5 — резсувш вiкна; 6 — вимiрювальна камера; 9 — випремшювання фетедетектер; 10 — пщсилювач; 11 — пристрш запису;
12 — джереле живлення; 13 — екран; 14 — газехщ
Джерело свила 1 i лшзи для формування свило-вого потоку 2 розташоваш на однш сторонi газоходу, а лiнза 8 i приймач 9 — на iншiй сторош. Зазвичай зона вимiрювання концентрацii пилу не обмежуеться шчим, щоб виключити спотворення пилогазового потоку. Тим не менш, особливо в однопроменевих оптичних пиломiрах, вимiрювальна камера 6 iнодi використову-еться для збереження вщповщносп мiж джерелом свiтла i приймачем. Конструктивно камера являе собою трубку з поздовжшми прорiзами, яку встановлюють в газохо-дi 14 поперечного перерiзy У торцi камери розташоваш захисш вжна 3, 7. Свило, що проходить через потiк пило газового середовища послаблюеться i фжсуеться фотоприймачем 9, який включений в систему збалансо-ваного пiдсилювач 10. Вихiдний сигнал вщ пiдсилювача надходить на записуючий пристрш 11 джерела свiтла i пiдсилювач живляться вiд стабiлiзованого джерела
принципом вимiрювання коефiцieнта пропускання, роз-глядаеться в роботах [2, 11]. Приклад такого приладу е система FM-56, яка виробляеться компашею «Erwin Sick GmbH» (Шмеччина). Ця система дозволяе вшшряти концентрацiю пилу в межах 0-20 мг/м3, i 20-100 мг/м3 з похибкою 20 %.
Двоканальний пиломiр, що працюе за принципом вимiрювання коефiцiента пропускання, — турбщиметр — представлений на рис. 4 [2]. Пучок свила певноi ш-тенсивностi проходить вiд джерела 1 через об'ектив 2 i пило газовий потж 3 i вiдбиваеться вiд дзеркала 4 в протилежному напрямку.
Таким чином, свиловий потiк проходить двiчi через середовище тим самим збшьшуючи оптичний шлях про-меня i чyтливiсть приладу Пiд час проходження через пилове середовище штенсившсть свила слабшае. Лiнза 5 фокусуе свиовий потiк, що проходить на фотоприймач 9.
J
Рис. 4. Схема дваканальнага турбщиметра: 1 — джерело випр□мiнювання; 2 — лiнза; 3 — пилогазовий потш; 4 — дзеркало; 5 — лшза 6 — клин для установки нуля; 7 — дзеркало; 8 — компенсащя клина; 9 — фотодетектор; 10 — телеметрична система; 11 — реверсивний двигун
У каналi порiвнювання вщбуваеться порiвняння вихщно-го променю i променю, який повернувся i визначаеться значенням коефiцiента пропускання. Канал порiвняння мае наступний принцип роботи: свило вiд загального джерела через компенсацшний клин 8 клин установки нуля 6. Попм свило спрямовуеться i дзеркалом 7 на фотодетектор 9. Свiтловi потоки вимiрювальний i порiвняльний почергово модулюються частотою 50 Гц. На виходi фотоприймача 9 виникае сигнал дисбалансу свилових потоюв, який надходить до реверсивному двигуна 11, пов'язаного з компенсацшним клином 8 через телеметричну системи 10. Клин перемщаеться до повного вирiвнювання свилових потокiв в обох каналах.
1нтенсившсть розсiяноi радiацii може змшювати-ся в широкому дiапазонi в залежностi вiд величини вщношення мiж розмiрами частинок i довжини хвилi зондуючого випромiнювання i залежить вщ дисперсного складу середовища (функцiя розподiлу частинок за розмiрами) i форми частинок. Форма частинок може бути рiзною — вщ ниткоподiбних частинок до симет-ричних кристалiв. Розсiяння свiтла в оптично неодно-рiдних середовищах з розмiрами неоднорiдностi, малими у порiвняннi з довжиною свiтловоi хвилi i заломлення значень, що вiдрiзняються вiд вартост заломлення на-вколишнього середовища, описуеться рiвнянням Релея:
Ip к -1 о
NV2
(1+cos2 ß)
(5)
де 1р % — штенсившсть розсiяного випромiнювання; 10 % — штенсившсть зондуючого випромiнювання; щ i п — па-раметри заломлення частинок i середовища вiдповiдно; N — число розаяних частинок; V — об'ем розсiюючоi час-тинки; 1 — довжина хвилi падаючого свiтла; R — вiдстань до приймача випромшювання; в — кут мiж падаючим i розсiяним свиловими пучками.
Однопроменевi оптичнi схеми характеризуются бiльш простою оптичною схемою, конструкщею первинного ви-мiрювального перетворювача i електричною схемою, мають ряд похибок, зумовленоi нестабiльнiстю напруги живлення, а також старшням джерела свiтла i фотоприймача. Цi не-долiки обмежують сферу застосування однопроменевих пи-ломiрiв тому значно ускладнюють конструкцiю пиломiрiв.
У двопроменевих оптичних схемах похибка вимiрювання, ви-кликана нестабiльнiстю напруги живлення i старiнням елементiв значно менше, також вони харак-теризуються бiльш високою ста-бiльнiстю нульовоi точки. Серед двопроменевих схем найкрашд умови зменшення похибок забез-печуються в оптичних двопроме-невих приладах з оптичною ком-пенсацiею. Двопроменевi оптичнi прилади компенсацшного типу ха-рактеризуються досить складною оптичною схемою в порiвняннi з приладами некомбiнацiйного типу. При змш малих концентра-цiй застосування двопроменевих оптичних схем компенсацшного типу заметь двопроменевих схем некомпенсацшного типу не дае збшьшення точностi вимiрювання i тому використання '¿х недоцiльне. Виходячи з цього найкращими е двопро-меневi оптичш схеми некомпенсацiйного типу.
5. ВдосконалеН оптичш схеми швар1антних пилом1р1в
Для стабiлiзацii коефiцiента передачi ПВП оптичного пиломiру розробленi двi новi структурш схеми iнварiант-них оптичних вимiрювачiв пилу [12, 13]. На рис. 5 наведена функщональна схема двоканального пиломiра.
Оптичний пиломiр на рис. 5 працюе наступним чином:
Вимiрювальна камера 1 розмщуеться у димовш трубi, перпендикулярно руху димового газу з концентращею пилу Х1. Вимiрювальна камера 1 виконана у виглад мета-левого цилiндру, який мае повздовжт отвори, симетрично розташованi один навпроти одно. Саме через щ отвори i проходить безперешкодно димовий газ промислового пiдприемств з концентращею пилу Х^ В торцях вимiрю-вальноi камери розташовано джерело випромшювання 2, свиловий потiк вiд якого у видимш частинi спектру, за до-помогою лiнзи 3 перетворюеться в паралельний потш свила, який поглинаеться пилом з концентращею Х\ в димовш труб! Ослаблений свиловий потш пропорцiйний концент-рацн Х\ надходить на перший фотоприймач 5. На виходi першого фотоприймача 5 формуеться сигнал: Y1 = К ■ Х1, де К — коефщент перетворення оптичного пиломiру.
Одночасно свiтловий потiк вiд джерела випромшювання надходить на калiбрувальний оптичний фшьтр 4, з фжсованим попередньо визначеним i метрологiчно тдтвердженим рiвнем затемнення Х0. Конструктивно калiбрувальний оптичний фiльтр 4 мае у поперечному перерiзi форму швкола i встановлений посерединi вимiрювальноi камери 3, перпендикулярно напрямку свилового потоку вщ джерела випромiнювання 2. Навпроти калiбрувального оптичного фiльтру 2, у торщ вимiрювальноi камери 1, симетрично змонтовано другий фотоприймач 6. На виходi другого фотоприймача 6 формуеться сигнал ослаблення свилового потоку Y2 = = К(Х0 + ХД що проходить у вшшрювальнш камерi 3 послiдовно: джерело випромшювання 1, димовий газ з концентращею пилу Х1, оптичний калiбрувальний фшьтр 4 з фiксованим рiвнем затемнення Х0.
2
мiра вщ номшального значення, внаслщок дп довкiлля, токсичного пилу, парiв луг i кислот у димовому газi, старшня джерела випромшювання i фотоприйма-чiв, забруднення оптичних еле-ментiв схеми компенсуеться. За-пропонований спосiб забезпечуе iнварiантнiсть (незалежшсть) вимiрювання Х1 вiд дестабт-зуючих факторiв. При вшшрю-ваннi пилу у димових, високо-токсичних i радiоактивних газах запропонованим способом вщ-хилення коефiцiента перетво-рення K вiд номiнального зна-чення не приводять до похибки вимiрювання. При цьому змша коефiцiента перетворення пило-мiра внаслщок старiння джерела випромшювання шших дестабь лiзуючих чинникiв: температура, тиск, волога, радюактившсть, токсичнiсть, компенсуються за рахунок використання калiбру-вального оптичного фшьтру та алгоритму обробки результапв вимiрювання пщвишуеться точ-шсть, зменшуеться похибка ви-мiрювання.
6. Одноканальний
двохтактний оптичний пиломщ
рис. 5. Функцшнальна схема аптичнага дваканальнага пил□мiрa: 1 — вимiрювальна камера, 2 — джерела випрамшювання; 3 — факусуюча лiнза; 4 — калiбрувальний аптичний фшьтр 5 — перший фатаприймач; 6 — другий фатаприймач; 7 — абчислювальний пристрш; 8 — ресструючий цифравий шдикатар
Таким чином, у вимiрювальний камерi 1 оптичного пиломiру, одночасно формуеться два рiзних ослаблених сигнали Y1 i Y2, один з яких: Y1 е функцiею перетворення концентрацп пилу Х1, що вимiрюеться, а другий: Y2, сумарною функщею перетворення концентрацп пилу Х\ i оптичного калiбрувального фiльтру 4, з фжсо-ваним рiвнем затемнення Х0.
Сигнали Y1 i Y2 надходять до обчислювальному пристрою 7, де виршуеться система рiвнянь:
[Y = KXh lY2 = K (X0-
X1),
(6)
вiдносно визначення концентрацп пилу Х^
X1 =
Y1X0 Y2—YT"'
(7)
Визначене значення Х1 виводиться на цифровий шдикатор 8.
При визначеннi концентрацп Х1 по формyлi (7) ввд-хилення коефщента перетворення K оптичного пило-
Вдосконалена схема одно-канального, двотактного оп-тичного пиломiра наведена на рис. 6 [14, 15].
Оптичний вимiрювач пилу працюе у два такти вшшрюван-
ня наступним чином:
У першому такп вимiрювання перед початком роботи, за допомого поворотно! вiсi 4, калiбрувальний фiльтр 5 за-ймае положення паралельно свiтловому потоку (рис. 5, а).
Вимiрювальна камера 1 розмщуеться у димовiй труб^ перпендикулярно руху димового газу з концентращею пилу Х1. Свiтловий потж вiд джерела випромшюван-ня 2, в видимш частинi спектру, за допомогою лшзи 3 перетворюеться в паралельний потж свiтла, який погли-наеться пилом з концентрацiею Х1 в димовiй трубi. Ослаблений свiтловий потiк пропорцiйний концентрацп Х1 надходить на фотоприймач 6. На виходi фотоприймача 6 формуеться сигнал: Yl = К ■ Х1, де К — коефiцiент перетворення оптичного пиломiру. Сигнал Yl надходить до обчислювального пристрою 7.
У другому тактi вимiрювання за допомогою поворотно! вга 4 калiбрувальний фiльтр 5 займае положення перпендикулярно напрямку свилового потоку вщ джерела випромiнювання 2 (рис. 5, б). На виходi фотоприймача 6 формуеться сигнал ослаблення свилового потоку:
Y2 = К (Хо + Х1),
що проходить у вимiрювальнiй камерi 3 послiдовно: дже-рело випромшювання 1, димовий газ з концентращею пилу Х1, оптичний калiбрувальний фшьтр 5 з фiксованим рiвнем затемнення Х0.
рис. 6. Функцi□нальна схема еднеканальнега двехтактнеге ептичнега пил□мiра: 1 — вимiрювальна камера; 2 — джереле випр□мiнювання; 3 — лшза; 4 — певеретна Bicb; 5 — калiбрувальний фiльтр; 6 — фетеприймач; 7 — ебчислювальний пристрш
7. Обговорення результат1в дослщження вдосконалення структурних схем побудови оптичних вим1рпвач1в пилу
Запропонованi новi схеми оптичних вимiрювачiв забезпе-чують iнварiантнiсть (незалеж-нiсть) вимiрювання концент-рацii пилу ввд дестабiлiзуючих факторiв. При вимiрювання пилу у димових, високотоксичних i радiоактивних газах запропо-нованим способом вiдхилення коефiцiента перетворення К вщ номiнального значення не при-водять до похибки вшшрюван-ня. При цьому змiни коефь цiента перетворення пиломiра внаслiдок старшня джерела ви-промiнювання iнших дестабШ-зуючих чинникiв: температура, тиск, волога, радюактившсть, токсичнiсть, компенсуються за рахунок використання калiбру-вального оптичного фшьтру та алгоритму обробки результатiв вимiрювання, пiдвищуеться точнiсть, зменшуеться похибка вимiрювання. Похибка вшшрю-вання концентрацii пилу визна-чаеться похибкою виготовлен-ня i атестацii калiбрувального оптичного фiльтру, яка досяга-еться на рiвнi 0,1-0,2 %.
Таким чином у вимiрювальний камерi 1 оптичного вимiрювача пилу, поперемiнно формуеться два рiзних ослаблених сигналу Y1 i Y2, один з яких е функщею перетворення концентрацii пилу Хь що вимiрюеться, а другий сумарною функщею перетворення концент-рацп пилу Х\ i оптичного калiбрувального фiльтру 5 з фiксованим рiвнем затемнення Х0.
Сигнали Y1 i Y2 надходять до обчислювальному пристрою 7, де вирiшуеться система рiвнянь:
Y - KX1,
[Y2 - K(Хо + Xi),
вiдносно визначення концентрацп пилу Xi Y1X0
(8)
Xi-•
Y> -Yi'
(9)
Визначене значення Х1 виводиться на цифровий iндикатор 8.
При визначеннi концентрацii Х1 по формулi (9) вiдхилення коефiцiента перетворення К оптичного пиломiра вiд номшального значення, внаслiдок дп довкiлля, токсичного пилу, парiв луг i кислот у димо-вому газi, старшня джерела випромшювання i фото-приймачiв, забруднення оптичних елементiв схеми ввдсутш.
8. Висновки
У результатi проведених дослвджень:
1. Розглянуто оптичнi методи вшшрювання пилу Нефелометричний метод застосовують для вимiрювання пилу малих концентрацш — до 10 мг/м3, турбщиметрич-ний для вимiрювання концентрацii пилу до 150 мг/м3.
2. Проаналiзовано оптичт схеми iснуючих оптичних пиломiрiв: однопроменевi та двопроменевi. Однопроме-невi оптичнi схеми бiльш простi, мають ряд похибок, зумовлеш нестабiльнiстю напруги живлення, а також старшням джерела свила i фотоприймача. Двопроменев1 оптичш пиломiри компенсацiйного типу характеризу-ються досить складною оптичною схемою в порiвняннi з приладами некомбшацшного типу. У двопроменевих оптичних схемах похибка вимiрювання, викликана не-стабiльнiстю напруги живлення i старiнням елементiв значно менша, також вони характеризуються бшьш ви-сокою стабiльнiстю нульово' точки.
3. При змш малих концентрацш застосування двопроменевих оптичних схем компенсацшного типу замiсть двопроменевих схем некомпенсацшного типу не дае збшьшення точностi вимiрювання i тому використання '¿х недоцiльне. Виходячи з цього найкращими е дво-променевi оптичш схеми некомпенсацшного типу
4. Розроблено iнварiантнi схеми побудови оптичних пиломiрiв для стабШзацп коефiцiента передачi ПВП оптичного пиломiру, при цьому похибка вшшрювання концентрацii пилу визначаеться похибкою виготовлення
i атестацп калiбрувального оптичного фшьтру, яка до-сягаеться на piBHi 0,1-0,2 %.
Лггература
1. Примюький, В. П. Особливост застосування i контролю вщ-повщност технологiчних нормативiв викидiв в промисловос-т [Текст] / В. П. Примюький, В. М. 1васенко, Д. Г. Коршенко // Схщно-бвропейський журнал передових технологш. — 2014. — № 3/1 (69). — С. 8-15. doi:10.15587/1729-4061.2014.24973
2. Вартанов, А. З. Методы и приборы контроля окружающей среды и экологический мониторинг [Текст] / А. З. Вартанов, А. Д. Рубан, В. Л. Шкуратник. — М.: Горная книга,
2009. — 640 с.
3. Клименко, А. П. Методы и приборы для измерения концентрации пыли [Текст] / А. П. Клименко. — М.: Химия, 1978. — 203 с.
4. Балтренас, П. Б. Методы и приборы определения физико-механических свойств пылей и аэрозолей [Текст] / П. Б. Бал-тренас, В. Шпакаускас. — Вильнюс: Техника, 1994. — 237 с.
5. Максименко, Ю. Н. Переносной оптический пылемер ВОГ-2 [Текст] / Ю. Н. Максименко, Е. Г. Мазан, А. К. Ти-мин // Вюник НТУУ «КП1». Сер!я Приладобудування. —
2010. — Вип. 40. — С. 81-86.
6. Sampedro, 6. Turbidimeter and RGB sensor for remote measurements in an aquatic medium [Text] / 6. Sampedro, J. R. Sal-gueiro // Measurement. — 2015. — Vol. 68. — P. 128-134. doi:10.1016/j.measurement.2015.02.049
7. Mohd Khairi, M. T. A review on the design and development of turbidimeter [Text] / M. T. Mohd Khairi, S. Ibrahim, M. A. Md Yunus, M. Faramarzi // Sensor Review. — 2015. — Vol. 35, № 1. — P. 98-105. doi:10.1108/sr-01-2014-604
8. Вовна, А. В. Методы и средства аналитического измерения концентрации газовых компонент и пыли в рудничной атмосфере угольных шахт [Текст] / А. В. Вовна и др. — Донецк: ГВУЗ «ДонНТУ», 2012. — 260 с.
9. Вовна, А. Методы и средства измерения концентрации газовых компонент [Текст] / А. Вовна, А. Зори, М. Хламов. — Saarbriicken, Germany: LAP LAMBERT Academic Publishing GmbH & Co. KG, 2012. — 244 с.
10. Лычагин, Д. В. Анализ и выбор оптических схем для оп-тико-абсобционных пылемеров [Текст] / Д. В. Лычагин // Приоритетные научные направления от теории к практике. — 2014. — № 14. — С. 134-136.
11. Солом!чев, Р. I. Розробка та обгрунтування структури ви-м!рювально1 системи контролю вибухонебезпечних пило-
газових сумшей в шахтному виробгтку [Текст] / Р. I. Со-лом1чев, О. В. Вовна, А. А. Зор1 // Вюник НТУ «ХП1». Сер1я «Електроенергетика та перетворювальна техшка». — 2014. — № 19(1062). — С. 154-163.
12. Споаб вим1рювання концентраци пилу у димових: токсичних I радюактивних газах промислових шдприемств [Текст]: заявка на винахщ а201601773 G01N 15/02 / Примюький В. П., Порев В. А., Коршенко Д. Г. — заяв. 25.02.2016.
13. Оптичний пилом1р [Текст]: заявка на винахщ а201601797 G01N 15/02 / Примюький В. П. — заяв. 25.02.2016.
14. Споаб вим1рювання концентраци пилу у димових газах [Текст]: заявка на винахщ а201601774 G01N 15/02 / Примюький В. П., Порев В. А., Коршенко Д. Г. — заяв. 25.02.2016.
15. Оптичний вим1рювач пилу [Текст]: заявка на винахэд а201601796 G01N 15/02 / Примюький В. П. — заяв. 25.02.2016.
УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СТРУКТУРНЫХ СХЕМ ПОСТРОЕНИЯ ОПТИЧЕСКИХ ИЗМЕРИТЕЛЕЙ ПЫЛИ
Представлена классификация методов измерения пыли: фотометрический, трибоэлектрический, индукционный, ультразвуковой, электродинамический, гравиметрический. Рассмотрены структурные схемы оптических пилемеров одноканаль-ных, двухканальных, стационарных переносных, особенности применения, технические характеристики. Обоснован выбор структурного построения измерителей пыли в зависимости от диапазона концентрации пыли. Предложено применение инвариантных схем построения измерителей пыли: гравиметрических и оптических с применением физических эквивалентов.
Ключевые слова: пыль, частица, пылемер, воздух, метод, детектор, измеритель, оптика, фотометр, гравиметрия.
Кортенко Дмитро Григорович, асшрант, кафедра наукових, аналтичних та екологлчних приладiв i систем, Нащональний техтчний утверситет Украгни «Кигвський полтехтчний т-ститут», Украгна, e-mail: dimoonas@bigmir.net.
Корниенко Дмитрий Григорьевич, аспирант, кафедра научных, аналитических и экологических приборов и систем, Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт», Украина.
Korniienko Dmytro, National Technical University of Ukraine «Kyiv Polytechnic Institute», Ukraine, e-mail: dimoonas@bigmir.net
УДК 339:006; G58.G:00G; 658.8:006 DOI: 10.15587/2312-8372.2016.71863
Мщик 1.-м. в. 0ЩИИА ЯК0СТ1 ПРОДУКЦП
0В0Ч1ВИИЦТВА ЗА ЕЛЕКТРИЧНИМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ
Розроблено методику та структуру вимiрювального засобу для до^дження впливу концентраци мтеральних речовин в модельнш р^дит (овочевому сощ) на складовi гг електропровiдностi. Дослгджено залежтсть електричних властивостей овочевого соку з вмктом ютв натрт та мд в^д концентрацИ цих речовин у модельнш р^дит. Опрацьовано отриман експериментальн долдження змти активног i реактивног складових провiдностi (адмттансу) та подано реко-мендацп щодо оперативного контролю якостi овочiв.
Клпчов1 слова: iмiтанс, адмттанс, кондуктометрична комiрка, електроди, емтсний пере-творювач, модельна родина.
1. Вступ
OB04i е важливими продуктами харчування, яю забез-печують оргашзм споживача корисними мшеральними
елементами такими, як натрш, калш, кальцш, магнш, фосфор, залiзо. Вони беруть участь в обмш речовин, дiяльностi ферментних систем, створент клиин i тканин оргашзму. Однак вони можуть мати i шкiдливi елементи,
