RU2502069C1 - Method of determining water content in hydrocarbon fuel and apparatus for realising said method - Google Patents
Method of determining water content in hydrocarbon fuel and apparatus for realising said method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2502069C1 RU2502069C1 RU2012122609/15A RU2012122609A RU2502069C1 RU 2502069 C1 RU2502069 C1 RU 2502069C1 RU 2012122609/15 A RU2012122609/15 A RU 2012122609/15A RU 2012122609 A RU2012122609 A RU 2012122609A RU 2502069 C1 RU2502069 C1 RU 2502069C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- water
- porous
- fuel
- coagulator
- separator
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способам и средствам определения содержания воды в потоке углеводородных жидких или газообразных топлив или в потоке воздуха и может быть использовано в нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности, а также в системах централизованной заправки летательных аппаратов.The invention relates to methods and means for determining the water content in a stream of hydrocarbon liquid or gaseous fuels or in an air stream and can be used in the petrochemical and oil refining industries, as well as in centralized aircraft refueling systems.
Известны средства очистки топлив, в том числе от воды, посредством фильтров - сепараторов (SU, авторские свидетельства №539587, №971415, №1057068), элементы которых выполнены с фильтрующими, коагулирующими, дренажными и водоотталкивающими слоями, причем в качестве материала коагулирующих слоев используются волокнистые стеклопакеты. Известные фильтры - сепараторы, водоотделители, содержат корпус, в котором коаксиально расположены три элемента, фильтрующий, коагулирующий и сепарирующий, при этом после фильтрующей перегородки располагаются водоотделяющие перегородки, в которых процесс коагуляции капель (укрупнение мелких капель воды) происходит в стекловолокнистых пакетах различной плотности и различных диаметров стекловолокон. Стекловолокнистые пакеты расположены последовательно друг за другом (3-5 слоев) для обеспечения возможности последовательного увеличения размера пор перегородок. Процесс коагуляции происходит за счет перехода микрокапель воды из среды топлива на поверхность стекловолокон и образования на них водной пленки, которая перетекает по ходу тока топлива с одного пакета на другой с увеличением толщины пленки и общего объема воды. При выходе из последнего пакета вода из водной пленки образует крупные капли, которые на следующих слоях задерживаются-сепарируются на отдельной покрытой фторопластом сетке (сепараторе) и под действием сил тяжести осаждаются в нижнюю отстойную зону водоотделителя.Known means for cleaning fuels, including water, by means of filters - separators (SU, copyright certificates No. 539587, No. 971415, No. 1057068), the elements of which are made with filtering, coagulating, drainage and water-repellent layers, moreover, they are used as material for coagulating layers fibrous double-glazed windows. Known filters - separators, water separators, contain a housing in which three elements are coaxially located, filtering, coagulating and separating, and after the filtering partition there are water separating partitions in which the process of droplet coagulation (coarsening of small drops of water) takes place in fiberglass bags of different densities and various diameters of fiberglass. Fiberglass bags are arranged sequentially one after another (3-5 layers) to enable the sequential increase in the pore size of the partitions. The coagulation process occurs due to the transfer of micro droplets of water from the fuel medium to the surface of the glass fibers and the formation of an aqueous film on them, which flows along the flow of fuel from one packet to another with an increase in film thickness and total water volume. When leaving the last packet, water from the water film forms large droplets, which on the next layers are delayed-separated on a separate fluoroplastic mesh (separator) and, under the action of gravity, are deposited in the lower settling zone of the water separator.
Данные устройства предназначены для отделения воды, но не обеспечивают возможность определения ее количества в топливе.These devices are designed to separate water, but do not provide the ability to determine its amount in the fuel.
Известны и другие способы очистки топлива (RU, №2050928, 1995; WO 2012024013, 23.02.2012).There are other known methods of fuel purification (RU, No. 2050928, 1995; WO 2012024013, 02.23.2012).
Известны способы определения содержания воды в топливе оптическими средствами (FR 2902190, 2007; WO 2011027099, 2011). В частности, в способе по WO 2011027099 использованы полимерные оптические волокна, которые чувствительны к наличию воды и изменяют свои оптические свойства в присутствии воды в жидком топливе. Оптические волокна могут быть изготовлены из водопроницаемого пластика и могут иметь разделяющую решетку, показатель преломления которой изменяется в зависимости от характера отражения или пропускания и фиксируется детектором. Водопроницаемость материала оптических волокон позволяет воде проникать в волокна и, тем самым, влиять на его показатель преломления или геометрию и, следовательно, изменять характеристику отражения или пропускания, по которой судят о количестве воды в топливе.Known methods for determining the water content in a fuel by optical means (FR 2902190, 2007; WO 2011027099, 2011). In particular, the method according to WO 2011027099 uses polymer optical fibers that are sensitive to the presence of water and change their optical properties in the presence of water in liquid fuel. Optical fibers can be made of permeable plastic and can have a separating lattice, the refractive index of which varies depending on the nature of reflection or transmission and is fixed by the detector. The water permeability of the material of the optical fibers allows water to penetrate into the fibers and, thereby, affect its refractive index or geometry and, therefore, change the reflection or transmission characteristic, which is used to judge the amount of water in the fuel.
Известен способ экспрессного контроля содержания воды в маслах и топливах путем определения пробивного напряжения, создаваемого в исследуемом веществе с помощью электродов полусферической формы и сопоставления найденного значения с заранее полученной зависимостью пробивного напряжения от количества воды, причем предварительно высушенную многослойную пористую прокладку из пористой бумаги пропитывают топливом или маслом, удаляют воздух, устанавливают между электродами, расположенными по центру, прокладки на расстоянии, равной ее толщине и создают напряжение с постоянной скоростью до возникновения электрического пробоя (патент RU 2006847, 1994).A known method for the express control of the water content in oils and fuels by determining the breakdown voltage created in the test substance using hemispherical electrodes and comparing the found value with the previously obtained dependence of the breakdown voltage on the amount of water, the pre-dried multilayer porous pad of porous paper is impregnated with fuel or oil, remove air, install between the electrodes located in the center, gaskets at a distance equal to its t lschine and create tension at a constant rate until the occurrence of electrical breakdown (patent RU 2006847, 1994).
Известен способ контроля обводненности дизельного топлива, реализованный устройством, которое содержит датчик контроля, установленный в нижней части фильтра тонкой очистки, между корпусом и крышкой датчика установлена крупноячеистая сетка, на которой помещен химический реагент. В осевом отверстии крышки установлена трубка из прозрачного материала и в ее нижней части установлены светодиод и фотодиод, В корпусе установлена вторая трубка из прозрачного материала, в верхней части которой размещен светодиод и фоторезистор. Дизельное топливо поступает в фильтр, и когда уровень воды достигнет верхнего торца первой трубки, вода поступает в полость датчика, и при контакте с химическим реагентом происходит химическая реакция с выделением водорода. Изменения светового потока вследствие наличия водорода фиксируются фотодиодом, сигнал с которого обрабатывается и генерируется сигнал о предельном уровне воды в фильтре (SU 1814694, 1993).A known method of controlling water cut of diesel fuel, implemented by a device that contains a control sensor installed in the lower part of the fine filter, between the housing and the cover of the sensor installed coarse mesh on which a chemical reagent is placed. A tube of transparent material is installed in the axial hole of the lid and an LED and a photodiode are installed in its lower part. A second tube of transparent material is installed in the housing, in the upper part of which there is a LED and a photoresistor. Diesel fuel enters the filter, and when the water level reaches the upper end of the first tube, water enters the cavity of the sensor, and when it comes into contact with a chemical reagent, a chemical reaction occurs with the release of hydrogen. Changes in the light flux due to the presence of hydrogen are recorded by a photodiode, the signal from which is processed and a signal is generated about the limit level of water in the filter (SU 1814694, 1993).
Описанные выше аналоги сложны и, к тому же, требуют помимо средства, определяющего содержание воды в топливе, установки фильтров-сепараторов для удаления воды и устройств возврата в исходное состояние.The analogs described above are complex and, in addition, require, in addition to the means determining the water content in the fuel, the installation of filter separators to remove water and return devices.
Ближайшим аналогом изобретения - способа является метод автоматизированного удаления воды из топливной системе, который реализуется посредством сепаратора, датчика наличия воды, первого и второго сливных клапанов, датчика давления и системы контроля, которая функционально связана с первым и вторым сливными клапанами, датчиком наличия воды и датчиком давления. Датчик наличия воды расположен в сепараторе и предназначен для выявления присутствия воды. Первый и второй сливные клапаны соединены между собой каналом. Датчик давления находится в упомянутом канале для определения уровня давления в нем. Система управления автоматически на основе выходных сигналов от датчика наличия воды и датчика давления управляет первым и вторым сливными клапанами, чтобы обеспечить удаление жидкости из сепаратора (US 20090248128, 2009).The closest analogue of the invention to the method is the method of automated removal of water from the fuel system, which is implemented by means of a separator, a water presence sensor, first and second drain valves, a pressure sensor and a control system that is functionally connected to the first and second drain valves, a water presence sensor and a sensor pressure. The water sensor is located in the separator and is designed to detect the presence of water. The first and second drain valves are interconnected by a channel. A pressure sensor is located in said channel for detecting a pressure level therein. The control system automatically, based on the output signals from the water presence sensor and the pressure sensor, controls the first and second drain valves to ensure removal of liquid from the separator (US 20090248128, 2009).
К недостаткам данного способа относится его сложность вследствие необходимости установки датчика наличия воды непосредственно в сепараторе и отсутствие возможности количественного определения содержания воды в топливе.The disadvantages of this method include its complexity due to the need to install a sensor for the presence of water directly in the separator and the inability to quantify the water content in the fuel.
Ближайшим аналогом изобретения - устройства является установка, предназначенная для очистки жидкого топлива и газа, включающая два фильтра-сепаратора и два распределительных клапана, при этом для повышения степени очистки, автоматизации процесса регенерации сепарирующе-фильтрующих элементов и непрерывности процесса очистки, установка дополнительно содержит блок управления и связанные с ним вакуумный насос, два датчика давления, установленные перед каждым фильтром-сепаратором, и два датчика давления, установленные после каждого фильтра-сепаратора, а также электроуправляемые золотниковые гидравлические распределители. (RU 2446858, 2010).The closest analogue of the invention is the device is a unit designed for the purification of liquid fuel and gas, including two filter separators and two distribution valves, while to improve the degree of purification, automation of the regeneration of the separating filter elements and the continuity of the cleaning process, the installation further comprises a control unit and associated vacuum pump, two pressure sensors installed in front of each filter-separator, and two pressure sensors installed after each filter tra-separator, as well as electrically controlled spool hydraulic distributors. (RU 2446858, 2010).
К недостаткам данного устройства относится ограничение его эксплуатационных возможностей вследствие отсутствия возможности количественного определения содержания воды в топливе.The disadvantages of this device include the limitation of its operational capabilities due to the inability to quantify the water content in the fuel.
Задачей, решаемой группой изобретений, является совмещение процесса очистки топлива от воды, мониторинга состояния водоотделителя и процесса определения содержания воды в топливе.The problem solved by the group of inventions is the combination of the process of cleaning fuel from water, monitoring the condition of the water separator and the process of determining the water content in the fuel.
Для способа поставленная задача решается за счет того, что пропускают поток топлива через водоотделитель, состоящий из нескольких расположенных последовательно водоотделяющих ячеек, каждая из которых представляет собой самостоятельный фильтр-сепаратор и состоит из пористых перегородок, образованных сепарирующей сеткой, коагулятором из каркасного армирующего материала с наполнителем из пористого поливинилформаля и опорной сетки, при этом воду, полученную в результате сепарирования на водоотделителе, отводят в отстойник, в потоке топлива постоянно или периодически измеряют давление перед каждой пористой перегородкой и давление за ней, передают сведения об измеренных величинах давления на аналитический блок-регистратор, вычисляют на основании разности давлений гидравлическое сопротивление пористой перегородки, затем по полученным данным определяют количество воды, удержанной пористой перегородкой, по предварительно полученным тарировочным данным об изменении гидравлического сопротивления пористой перегородки в зависимости от содержания в ней воды. Общее количество воды за определенный промежуток времени определяют как сумму всего количества воды в отстойниках и количества воды, содержащейся в пористых перегородках. Или общее количество воды в определенном объеме топлива за определенный заданный промежуток времени вычисляют на основе предварительно полученных тарировочных данных об изменении гидравлического сопротивления пористой перегородки в зависимости от содержания в коагуляторе воды. При этом сепарирующая сетка, предпочтительно, покрыта фторопластом.For the method, the problem is solved due to the fact that the fuel flow is passed through a water separator, consisting of several water separating cells arranged in series, each of which is an independent filter separator and consists of porous partitions formed by a separating grid, a coagulator of frame reinforcing material with a filler from porous polyvinyl formal and a support mesh, while the water obtained as a result of separation on a water separator is diverted to a sump, then the pressure in front of each porous septum and pressure behind it, transmit information about the measured pressure values to the analytical block recorder, calculate the hydraulic resistance of the porous septum based on the pressure difference, then use the data to determine the amount of water retained by the porous septum, previously obtained calibration data on the change in the hydraulic resistance of the porous septum depending on the water content in it. The total amount of water for a certain period of time is defined as the sum of the total amount of water in the sumps and the amount of water contained in the porous partitions. Or, the total amount of water in a certain volume of fuel for a certain given period of time is calculated on the basis of previously obtained calibration data on the change in the hydraulic resistance of the porous septum depending on the content of water in the coagulator. In this case, the separating mesh is preferably coated with fluoroplastic.
Для устройства поставленная задача решается за счет того, что в устройстве, содержащем фильтр-сепаратор, включающий поливинилформаль, датчики давления, установленные перед фильтром-сепаратором и за ним, а также аналитический блок-регистратор, связанный с датчиками давления, предлагаемое устройство выполняют в виде водоотделителя, в корпусе которого установлены нескольких последовательно расположенных фильтров-сепараторов, каждый из которых выполнен в виде пористой перегородки, образованной из соединенных между собой сепарирующей сетки и коагулятора из каркасного армирующего материала с наполнителем из пористого поливинилформаля, в корпусе выполнены сливные каналы для вывода воды в отстойник, при этом датчики давления, связанные с аналитическим блоком-регистратором, установлены перед и за каждой пористой перегородкой. Сепарирующая сетка пористой перегородки покрыта фторопластом. При этом каждая пористая перегородка снабжена опорной сеткой, соединенной с сепарирующей сеткой и коагулятором.For the device, the problem is solved due to the fact that in the device containing the filter separator, including polyvinyl formal, pressure sensors installed in front of the filter separator and behind it, as well as an analytical block recorder associated with pressure sensors, the proposed device is made in the form a water separator, in the case of which several successively arranged filter separators are installed, each of which is made in the form of a porous partition formed from interconnecting separating se webs and coagulators of frame reinforcing material filled with porous polyvinyl formaldehyde; drainage channels are made in the casing for water outlet to the sump, while pressure sensors associated with the analyzer-recorder are installed in front of and behind each porous partition. The separating mesh of the porous septum is coated with PTFE. In addition, each porous septum is equipped with a support grid connected to a separating grid and a coagulator.
Техническим результатом от использования заявленного способа и устройства для его осуществления является его упрощение за счет одновременного отделения воды и определения содержания воды в топливе по величине гидравлического сопротивления пористой перегородки, а также рабочего состояния пористой перегородки, при этом обеспечивается упрощение технического обслуживания водоотделителя, повышение надежности и точности способа вследствие простого и надежного получения информации о количестве воды, удержанной поливинилформалем. Работоспособность пористой перегородки отслеживается по мониторингу состояния поливинилформаля, что необходимо в связи с тем, что пористый поливинилформаль сохраняет высокую эффективность очистки только в жестком, не насыщенном водой, состоянии.The technical result from the use of the claimed method and device for its implementation is its simplification due to the simultaneous separation of water and determining the water content in the fuel by the hydraulic resistance of the porous septum, as well as the working state of the porous septum, while simplifying maintenance of the water separator, increasing reliability and accuracy of the method due to the simple and reliable obtaining of information on the amount of water retained by polyvinyl formal. The efficiency of the porous septum is monitored by monitoring the state of polyvinyl formal, which is necessary due to the fact that the porous polyvinyl formal retains high cleaning efficiency only in a hard, not saturated with water state.
Технический результат обусловлен тем, что эмульгированная в органической жидкости вода поглощается поливинилформалем, содержащимся в пористой перегородке, образуя в его порах более крупные капли, которые движутся вместе с потоком очищаемой жидкости. К моменту достижения укрупненными каплями воды противоположной поверхности стенки перегородки большинство капель оказывается в ее нижней части. Пористый поливинилформаль имеет два устойчивых агрегатных состояния, первый - стекловидный, жесткий, с фиксированной поровой структурой, обладающий адсорбционными влаговпитывающими свойствами, при этом по мере насыщения водой материал теряет адсорбционную активность, разбухает, волокна увеличиваются в объеме до 2000% и, теряя жесткость, становятся эластичными, т.е. материал переходит во второе состояние. Второе - эластичное агрегатное состояние пористого поливинилформаля имеет совершенно другие свойства. Высокая гидрофильность и адсорбция позволяет накапливать на поверхности и в полостях поровой структуры материала значительное количество воды. За счет высокой гидрофильности эластичный поливинилформаль имеет хорошие коагуляционные свойства (укрупняет мелкие капли воды). В процессе работы водоотделителя пористый поливинилформаль до насыщения водой имеет водосорбционные свойства и жесткую пористую структуру. После насыщения водой материал переходит из стеклообразного в эластичное состояние, набухает и приобретает водокоагулирующие свойства. Каркас пористой перегородки из нетканого полотна своей структурой ограничивает пределы эластичной деформации поливинилформаля и является ограничителем изменения размера диаметров поровых каналов, что обусловливает, несмотря на эластичность насыщенного водой поливинилформаля, сужение поровых каналов при набухании, и гидравлическое сопротивление потоку топлива увеличивается. Давление в потоке топлива фиксируется датчиками давления, расположенными по обе стороны пористой перегородки. Изменяющаяся по времени разность давлений по обе стороны пористой перегородки вычисляется блоком управления, функционально связанным с датчиками давления, на основании разности давлений определяется гидравлическое сопротивление пористой перегородки. Используя заранее установленные свойства пористой перегородки, а именно изменение гидравлического сопротивления перегородки в зависимости от количественного содержания воды, определяют ее содержание в поливинилформале, что затем позволяет с большой точностью определить процентное содержание воды в топливе, а также общее ее количество в топливе за определенный промежуток времени.The technical result is due to the fact that the water emulsified in the organic liquid is absorbed by the polyvinyl formal contained in the porous septum, forming larger droplets in its pores that move together with the stream of the liquid being cleaned. By the time the large drops of water reach the opposite surface of the wall of the septum, most of the drops are in its lower part. Porous polyvinyl formal has two stable aggregate states, the first one is glassy, hard, with a fixed pore structure, and has adsorption moisture-absorbing properties, while the material loses its adsorption activity as it saturates with water, swells, the fibers increase in volume up to 2000% and, becoming stiff, become elastic, i.e. the material goes into the second state. The second - the elastic state of aggregation of porous polyvinyl formal has completely different properties. High hydrophilicity and adsorption allows the accumulation of a significant amount of water on the surface and in the cavities of the pore structure of the material. Due to the high hydrophilicity, elastic polyvinyl formal has good coagulation properties (coarsens small drops of water). During the operation of the water separator, the porous polyvinyl formal before saturation with water has water sorption properties and a rigid porous structure. After saturation with water, the material passes from a glassy to an elastic state, swells and acquires water-coagulating properties. The structure of the porous septum of non-woven fabric with its structure limits the elastic deformation of polyvinyl formal and limits the change in the size of the diameters of the pore channels, which determines, despite the elasticity of the water-saturated polyvinyl formal, narrowing of the pore channels during swelling, and hydraulic resistance to fuel flow increases. The pressure in the fuel flow is recorded by pressure sensors located on both sides of the porous septum. The time-varying pressure difference on both sides of the porous septum is calculated by a control unit functionally connected to the pressure sensors, based on the pressure difference, the hydraulic resistance of the porous septum is determined. Using the predefined properties of the porous partition, namely, the change in the hydraulic resistance of the partition depending on the quantitative content of water, determine its content in the polyvinyl formal, which then allows you to accurately determine the percentage of water in the fuel, as well as its total amount in the fuel for a certain period of time .
Кроме этого, отсутствие эмульсионной воды в потоке топлива, включает процесс осушки пористого поливинилформаля собственно потоком топлива и удерживаемая на перегородке вода переходит в топливо в молекулярном, растворенном состоянии, (с содержанием воды в топливе ниже 0,001% (по массе), удаляется из перегородки, что приводит устройство в исходное состояние.In addition, the absence of emulsion water in the fuel stream includes the process of drying porous polyvinyl formal by the fuel stream itself and the water held on the baffle is converted into fuel in a molecular, dissolved state (with a water content in the fuel below 0.001% (by weight), it is removed from the baffle, which brings the device to its original state.
Изобретение поясняется графическими материалами, на которых:The invention is illustrated by graphic materials on which:
- на фиг.1 изображен водоотделитель, реализующий заявленный способ;- figure 1 shows a water separator that implements the claimed method;
- на фиг.2 изображена технологическая схема.- figure 2 shows the technological scheme.
Способ определения содержания воды в жидком или газоооразном углеводородном топливе или в воздухе заключается в том, что пропускают (прокачивают) с постоянным расходом поток углеводородного топлива (жидкого или газообразного) или поток воздуха через водоотделитель, который образован из нескольких расположенных последовательно водоотделяющих ячеек, каждая из которых представляет собой самостоятельный фильтр-сепаратор и состоит из пористых перегородок, образованных сепарирующей сеткой и коагулятором из каркасного армирующего материала с наполнителем из пористого поливинилформаля и опорной сетки. Воду, полученную в результате сепарирования на пористой перегородке, отводят в отстойник. Перед каждой пористой перегородкой и за ней установлен датчик давления, посредством которых при этом постоянно или периодически измеряют давление перед перегородкой и давление за ней.A method for determining the water content in a liquid or gas-containing hydrocarbon fuel or in air is that a stream of hydrocarbon fuel (liquid or gaseous) or an air stream is passed through (pumped) at a constant rate through a water separator, which is formed of several water separating cells arranged in series, each of which is an independent filter separator and consists of porous partitions formed by a separating mesh and a coagulator of a frame reinforcing mother Ala with a filler made of porous polyvinyl formal and support mesh. The water obtained by separation on a porous septum is diverted to a sump. A pressure sensor is installed in front of and behind each porous partition, by which the pressure in front of the partition and the pressure behind it are continuously or periodically measured.
Данные об измеренных величинах давления передают на аналитический блок-регистратор, в качестве которого, в частности. Может использоваться персональный компьютер. По измеренным величинам давлений в аналитическом блоке-регистраторе вычисляют разность давлений для каждой пористой перегородки и определяют по полученной разности давлений изменение гидравлического сопротивления пористой перегородки по времени. Расчет гидравлического сопротивления пористой перегородки производят на основе предварительно полученных тарировочных данных об изменении гидравлического сопротивления всех пористых перегородок в зависимости от содержания в исходном топливе воды.Data on the measured pressure values are transmitted to the analytical block recorder, in the quality of which, in particular. A personal computer may be used. Using the measured pressure values in the analytical unit, the pressure difference for each porous septum is calculated and the change in the hydraulic resistance of the porous septum over time is determined from the obtained pressure difference. The calculation of the hydraulic resistance of the porous septum is based on previously obtained calibration data on the change in the hydraulic resistance of all porous partitions depending on the content of water in the initial fuel.
Используя полученные данные, определяют количество воды, удержанной каждым коагулятором пористой перегородки, и на основе этих данных определяют количество воды, содержащейся в углеводородном топливе или воздухе.Using the data obtained, the amount of water retained by each coagulator of the porous septum is determined, and based on these data, the amount of water contained in the hydrocarbon fuel or air is determined.
При этом общее количество воды в определенном объеме топлива за заданный промежуток времени при постоянном расходе углеводородного топлива (или воздуха) при прокачке через водоотделитель может быть определено как сумма всего количества воды в отстойнике (получают измерением) и количества воды, содержащейся в пористых перегородках (получают расчетом).In this case, the total amount of water in a certain amount of fuel for a given period of time at a constant flow of hydrocarbon fuel (or air) when pumping through a water separator can be determined as the sum of the total amount of water in the sump (obtained by measurement) and the amount of water contained in porous partitions (receive calculation).
Кроме того, общее количество воды в определенном объеме углеводородного топлива (или воздуха) при прокачке через водоотделитель может быть вычислено по изменению гидравлического сопротивления пористой перегородки на основе упомянутых выше предварительно полученных тарировочных данных об изменении сопротивления пористой перегородки в зависимости от содержания в коагуляторе воды.In addition, the total amount of water in a certain volume of hydrocarbon fuel (or air) when pumped through a water separator can be calculated by changing the hydraulic resistance of the porous septum based on the previously obtained calibration data on the change in the resistance of the porous septum depending on the content in the water coagulator.
Посредством аналитического блока-регистратора может быть определена математическая зависимость изменения гидравлического сопротивления пористой перегородки по времени, которую регистрируют в аналитическом блоке-регистраторе и по этим данным вычисляют процентное содержание воды в углеводородном топливе (или воздухе).Using the analytical block recorder, the mathematical dependence of the change in the hydraulic resistance of the porous septum over time can be determined, which is recorded in the analytical block recorder and the percentage of water in hydrocarbon fuel (or air) is calculated from these data.
Водоотделитель, реализующий заявленный способ, содержит корпус 1, в котором установлены и закреплены несколько последовательно размещенных фильтров-сепараторов в виде водоотделяющих ячеек, состоящих из пористых перегородок, каждая из которых состоит из сепарирующей сетки 2 (сепаратора), коагулятора 3, выполненного из каркасного армирующего материала с наполнителем из пористого поливинилформаля, и опорной сетки 4. Все элементы пористой перегородки сепарирующая сетка 2 - коагулятор 3 - опорная сетка 4 соединены между собой, например, проволокой (не показана), при этом проволока связывает сепарирующую сетку 2 с опорной сеткой 4, между которыми зажат коагулятор 3, образованный каркасным армирующим материалом с наполнителем из пористого поливинилформаля.The water separator that implements the claimed method comprises a housing 1, in which several successively placed filter separators are installed and fixed in the form of water separating cells consisting of porous partitions, each of which consists of a separating grid 2 (separator), coagulator 3 made of frame reinforcing material with a filler made of porous polyvinyl formal and a support mesh 4. All elements of the porous partition are a separating mesh 2 - coagulator 3 - supporting mesh 4 are interconnected, for example, wire (not shown), while the wire connects the
Корпус 1 представляет собой сварную конструкцию из нержавеющей стали со средствами крепления пористых перегородок, предусматривающими возможность их замены, и сливными каналами 5, число которых не менее числа пористых перегородок, для отвода свободной воды в отстойник. Перед первой пористой перегородкой в нижней части корпуса выполнен канал-пробоотборник 6.The housing 1 is a welded stainless steel structure with means for attaching porous partitions, providing for the possibility of their replacement, and drain channels 5, the number of which is not less than the number of porous partitions, for draining free water into the sump. In front of the first porous partition in the lower part of the casing, a sample channel 6 is made.
Сепарирующая сетка покрыта фторопластом или другим гидрофобным материалом. В каждой паре коагулятор-сепаратор происходит процесс сепарирования воды в топливе и отвод ее через каналы в корпусе водоотделителя в отстойную зону - отстойник.The separating mesh is coated with fluoroplastic or other hydrophobic material. In each pair of coagulator-separator, the process of separation of water in the fuel and its removal through the channels in the body of the water separator to the settling zone - the sump.
Водоотделитель также содержит аналитический блок-регистратор 7, и связанные с ним датчики давления 8, при этом один из датчиков устанавливается в потоке перед каждой пористой перегородкой 9, а другой - за ней, т.е. количество датчиков давления равно удвоенному количеству пористых перегородок. Аналитический блок-регистратор 7 регистрирует, вычисляет и запоминает текущее значение обводненности топлива. Кроме этого в аналитическом блоке-регистраторе 7 производятся вычисления среднего значения обводненности топлива за заданные промежутки времени при постоянном расходе топлива при прокачке через устройство.The water separator also contains an
Датчики давления устанавливаются попарно - по меньшей мере, один до и, по меньшей мере, один после каждой пористой перегородки.Pressure sensors are installed in pairs - at least one before and at least one after each porous partition.
Коагулятор выполнен из проницаемого во всех направлениях пористого армированного полимерного материала с открытопористой глубинной структурой, имеющей общую пористость не менее 50% с размерами элементарных пор, преимущественно, 10-200 мкм. Данный материал образован из каркаса и наполнителя. Каркас представляет собой взаимосвязанные нити или волокна, диаметр которых, преимущественно, составляет 5-400 мкм. Наполнитель из пористого поливинилформаля заполняет пространство между упомянутыми нитями или волокнами. В пористом армированном материале, образованном из нитей или волокон каркаса, пространство между которыми заполнено наполнителем, каркас может быть выполнен как из упорядоченно взаимосвязанных между собой волокон (например, в виде сетки), так и хаотично расположенных нитей или волокон (нетканый материал) или чередующихся между собой упорядоченных и хаотично расположенных нитей и/или волокон (полипропиленовых и/или полиэфирных и/или полиамидных) с диаметром от 5 до 100 мкм.The coagulator is made of porous reinforced polymeric material that is permeable in all directions with an open-porous deep structure having a total porosity of at least 50% with elementary pore sizes of mainly 10-200 microns. This material is formed from a framework and a filler. The framework is an interconnected filament or fiber, the diameter of which is mainly 5-400 microns. A porous polyvinyl formal filler fills the space between said filaments or fibers. In a porous reinforced material formed from filaments or fibers of the carcass, the space between which is filled with filler, the carcass can be made of either orderly interconnected fibers (for example, in the form of a mesh), or randomly spaced threads or fibers (non-woven material) or alternating between each other ordered and randomly arranged threads and / or fibers (polypropylene and / or polyester and / or polyamide) with a diameter of from 5 to 100 microns.
Например, каркас может представлять собой полотно толщиной 1-80 мм, с поверхностной плотностью 40-1300 г/м2, состоящее из взаимосвязанных нитей или волокон в виде металлических или полимерных объемных сеток, или иглопробивного полимерного нетканого материала, или ткани, или трикотажного полотна. Пористый поливинилформаль может быть получен, например, путем конденсационного структурирования и термообработки гомогенизированной в воде композиции, включающей, по меньшей мере, поливиниловый спирт и альдегид. В процессе получения пористого поливинилформаля могут быть дополнительно использованы водорастворимые структурообразующие добавки, которые после завершения процесса подлежат полному выведению из готового продукта.For example, the frame can be a fabric with a thickness of 1-80 mm, with a surface density of 40-1300 g / m2, consisting of interconnected threads or fibers in the form of metal or polymeric three-dimensional networks, or needle-punched polymer non-woven material, or fabric, or knitted fabric. Porous polyvinyl formal can be obtained, for example, by condensation structuring and heat treatment of a water-homogenized composition comprising at least polyvinyl alcohol and aldehyde. In the process of obtaining porous polyvinyl formal, water-soluble structure-forming additives can be additionally used, which, after completion of the process, must be completely removed from the finished product.
За коагулятором расположен дополнительный слой в виде опорной сетки из гидрофобного материала, выполняющая роль силового элемента, обусловливающего устойчивость и прочность пары сепаратор-коагулятор в потоке.Behind the coagulator there is an additional layer in the form of a support mesh of a hydrophobic material, which acts as a power element that determines the stability and strength of the separator-coagulator pair in the stream.
Очищаемое топливо или воздух проходит через последовательно расположенные пористые перегородки, очищается и поступает в приемную емкость. При этом выделенная из очищаемого продукта вода с механическими примесями через отстойники выходит наружу.The cleaned fuel or air passes through successive porous partitions, is cleaned and enters the receiving tank. At the same time, water with mechanical impurities extracted from the product being cleaned through the sumps comes out.
Часть потока топлива, например, керосина, или весь поток направляют в водоотделитель слева направо, как показано на чертеже. Поток проходит через одну или через несколько расположенных последовательно пористых перегородок водоотделителя, каждая из которых состоит из коагулятора и сепаратора, выполненного в виде сепарирующей сетки, покрытой гидрофобным материалом, например, фторопластом.Part of the fuel flow, for example, kerosene, or the entire flow is directed into the water separator from left to right, as shown in the drawing. The flow passes through one or several successively porous separators of the water separator, each of which consists of a coagulator and a separator made in the form of a separating grid coated with a hydrophobic material, for example, fluoroplastic.
В процессе прохода потока через коагулятор, поливинилформаль, имеющий сильно развитую поверхность становится влажным, адсорбируя и коагулируя воду из топлива. Мелкие капли воды задерживаются поливинилформалем, в то время как более легкая углеводородная жидкость проходит сквозь него. Эти мелкие капли воды коагулируют, пористая перегородка начинает выделять более крупные капли воды (процесс коагуляции и коалесценции), которые задерживаются сепарирующей сеткой, стекают вниз и отводятся через сливные каналы в отстойник. Другие загрязнения также задерживаются пористой перегородкой и отводятся в отстойник вместе с водой.During the passage of the flow through the coagulator, the polyvinyl formal having a highly developed surface becomes wet, adsorbing and coagulating water from the fuel. Small drops of water are held up by polyvinyl formal, while a lighter hydrocarbon liquid passes through it. These small droplets of water coagulate, the porous septum begins to secrete larger drops of water (the process of coagulation and coalescence), which are delayed by a separating grid, flow down and are discharged through the drain channels into the sump. Other contaminants are also retained by the porous septum and discharged into the sump with water.
Таким образом, в каждой ячейке, паре коагулятор-сепаратор происходит процесс сепарирования воды в топливе (дегидратация), свободная вода под действием силы тяжести оседает на дно корпуса, откуда она отводится из водоотделителя в отстойник.Thus, in each cell, a pair of coagulator-separator, the process of separation of water in the fuel (dehydration) occurs, free water under the influence of gravity settles to the bottom of the casing, from where it is discharged from the water separator to the sump.
При насыщении пористого поливинилформаля водой (процесс поглощения воды), происходит снижение его гидравлического сопротивления за счет перехода поливинилформаля из жесткого в эластичное состояние.When porous polyvinylformal is saturated with water (water absorption process), its hydraulic resistance decreases due to the transition of polyvinyl formal from rigid to elastic state.
Следующая пористая перегородка - вторая ячейка, пара коагулятор-сепаратор, задерживает меньшее количество воды, так как ее количество в топливе снижено за счет работы первой пары коагулятор-сепаратор, третья и последующие пары коагулятор-сепаратор работаю аналогично. При выходе из последней пары коагулятор-сепаратор поток топлива практически не содержит воды и других загрязнений.The next porous septum - the second cell, the coagulator-separator pair, holds back a smaller amount of water, since its amount in the fuel is reduced due to the work of the first coagulator-separator pair, the third and subsequent coagulator-separator pairs work in the same way. When leaving the last pair of coagulator-separator, the fuel flow practically does not contain water and other contaminants.
Регистрация и сопоставление разницы значений текущих перепадов давлений на каждой из пористых перегородок образует массив математических соотношений, которые позволяют вычислять в аналитическом блоке-регистраторе текущее процентное содержание воды в исходном проходящем топливе, или на входе промежуточных или последней пористой перегородки.Registration and comparison of the difference in the values of the current pressure drops on each of the porous partitions forms an array of mathematical relationships that allow us to calculate the current percentage of water in the initial passing fuel or at the inlet of the intermediate or last porous septum in the analytical block-recorder.
Для определения процентного содержания воды предварительно производится тарировка системы датчиков, при этом устанавливается соотношение между содержанием воды в топливе и соответствующими показаниями пары датчиков давления, установленных по разные стороны каждой пористой перегородки (разность давлений). Тарировка происходит методом прокачки нескольких вариантов приготовленной водотопливной эмульсии с заранее известной концентрацией воды и ее общим объемом в объеме топлива.To determine the percentage of water, the sensor system is preliminarily calibrated, and the ratio between the water content in the fuel and the corresponding readings of a pair of pressure sensors installed on opposite sides of each porous partition (pressure difference) is established. Calibration is carried out by pumping several versions of the prepared water-fuel emulsion with a known concentration of water and its total volume in the fuel volume.
Общее количество воды за определенный промежуток времени может определяться как сумма всех объемов воды в отстойниках с поправкой на содержание воды в объеме пористой перегородки поливинилформаля. Кроме того, общее количество воды может вычисляться на основе показаний текущих перепадов давлений на каждой из пористых перегородок за определенный промежуток времени с использованием сведений, полученных в результате тарировки устройства с учетом общего объема топлива, прокачанного через устройство.The total amount of water for a certain period of time can be determined as the sum of all volumes of water in the tanks, adjusted for the water content in the volume of the porous septum of polyvinyl formal. In addition, the total amount of water can be calculated based on the readings of the current pressure drops on each of the porous partitions for a certain period of time using the information obtained as a result of calibration of the device taking into account the total amount of fuel pumped through the device.
При достижении предельного уровня насыщения поливинилформаля водой аналитический блок-регистратор принимает соответствующий сигнал, показывающий, что пористая перегородка (как правило, первая) насыщена водой и работает в режиме коагуляции.Upon reaching the saturation level of polyvinyl formal with water, the analytical block recorder receives a corresponding signal indicating that the porous septum (usually the first) is saturated with water and operates in coagulation mode.
В связи с тем, что большинство механических частиц собираются в первых двух пористых перегородках, при необходимости их можно заменить или осуществить регенерацию пористых перегородок, переключив поток топлива на дублирующий водоотделитель. При осушении поливинилформаля, содержащегося в пористой перегородке, ее гидравлическое сопротивление увеличивается. Перегородка возвращается в исходное состояние и возможно ее повторное использование.Due to the fact that most mechanical particles are collected in the first two porous partitions, if necessary, they can be replaced or regeneration of porous partitions can be carried out by switching the fuel flow to a backup water separator. When draining the polyvinyl formal contained in the porous septum, its hydraulic resistance increases. The partition returns to its original state and its reuse is possible.
В результате при осуществлении способа производится одновременное отделение воды от топлива, определяется ее содержание в топливе по величине гидравлического сопротивления нескольких пористых перегородок, а также оценивается состояние пористой перегородки. Техническое обслуживание водоотделителя упрощается, а точность способа возрастает вследствие простого и надежного получения информации о количестве воды в потоке топлива. Данный способ и установка для его реализации также пригодны для определения содержания воды в воздухе.As a result, during the implementation of the method, water is simultaneously separated from the fuel, its content in the fuel is determined by the hydraulic resistance of several porous partitions, and the state of the porous partition is evaluated. Maintenance of the water separator is simplified, and the accuracy of the method increases due to the simple and reliable obtaining of information about the amount of water in the fuel stream. This method and installation for its implementation are also suitable for determining the water content in the air.
Claims (8)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012122609/15A RU2502069C1 (en) | 2012-06-01 | 2012-06-01 | Method of determining water content in hydrocarbon fuel and apparatus for realising said method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012122609/15A RU2502069C1 (en) | 2012-06-01 | 2012-06-01 | Method of determining water content in hydrocarbon fuel and apparatus for realising said method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2502069C1 true RU2502069C1 (en) | 2013-12-20 |
Family
ID=49785240
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012122609/15A RU2502069C1 (en) | 2012-06-01 | 2012-06-01 | Method of determining water content in hydrocarbon fuel and apparatus for realising said method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2502069C1 (en) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1762972A1 (en) * | 1990-11-11 | 1992-09-23 | Научно-производственный кооперативный центр "Эрсэтт" | Filter |
| RU2050928C1 (en) * | 1992-12-07 | 1995-12-27 | Находкинская база активного морского рыболовства | Cartridge filter |
| RU2080301C1 (en) * | 1995-01-19 | 1997-05-27 | Сейитбек Толомушевич Иманбеков | Apparatus for cleaning waste water |
| RU38450U1 (en) * | 2004-01-23 | 2004-06-20 | Ионов Александр Павлович | FILTER WATER SEPARATOR AND FILTER ELEMENT |
| RU2267346C2 (en) * | 2004-03-16 | 2006-01-10 | Анатолий Васильевич Смульский | Porous reinforced material for purification of oil products, an element for a screen-water separator and a method of filtration with its use |
| RU2010119636A (en) * | 2010-05-18 | 2011-11-27 | Анатолий Васильевич Смульский (RU) | SEPARATION AND FILTERING UNIT |
| RU111451U1 (en) * | 2011-08-15 | 2011-12-20 | Павел Эдуардович Мельников | WASHING FILTER AND FILTER FOR IT |
-
2012
- 2012-06-01 RU RU2012122609/15A patent/RU2502069C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1762972A1 (en) * | 1990-11-11 | 1992-09-23 | Научно-производственный кооперативный центр "Эрсэтт" | Filter |
| RU2050928C1 (en) * | 1992-12-07 | 1995-12-27 | Находкинская база активного морского рыболовства | Cartridge filter |
| RU2080301C1 (en) * | 1995-01-19 | 1997-05-27 | Сейитбек Толомушевич Иманбеков | Apparatus for cleaning waste water |
| RU38450U1 (en) * | 2004-01-23 | 2004-06-20 | Ионов Александр Павлович | FILTER WATER SEPARATOR AND FILTER ELEMENT |
| RU2267346C2 (en) * | 2004-03-16 | 2006-01-10 | Анатолий Васильевич Смульский | Porous reinforced material for purification of oil products, an element for a screen-water separator and a method of filtration with its use |
| RU2010119636A (en) * | 2010-05-18 | 2011-11-27 | Анатолий Васильевич Смульский (RU) | SEPARATION AND FILTERING UNIT |
| RU111451U1 (en) * | 2011-08-15 | 2011-12-20 | Павел Эдуардович Мельников | WASHING FILTER AND FILTER FOR IT |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101006901B1 (en) | Membrane Fouling Pollution Index Measurement Apparatus | |
| KR101462565B1 (en) | Monitoring method real-time fouling potential in Reverse Osmosis Process for Seawater Desalination and Desalination equipment having such monitoring function | |
| CN201415070Y (en) | Oil-removing filter | |
| CN1853753B (en) | Separating device | |
| Tai et al. | Carbon–silica composite nanofiber membrane for high flux separation of water-in-oil emulsion–Performance study and fouling mechanism | |
| Serra et al. | Dead-end ultrafiltration in hollow fiber modules: Module design and process simulation | |
| CN103145261A (en) | Oil-water separating device at cabin bottom for ship | |
| Tanis-Kanbur et al. | Membrane characterization via evapoporometry (EP) and liquid-liquid displacement porosimetry (LLDP) techniques | |
| Yang et al. | Vibration assisted water-diesel separation by electrospun PVDF-HFP fiber mats | |
| RU2502069C1 (en) | Method of determining water content in hydrocarbon fuel and apparatus for realising said method | |
| GB2273669A (en) | Liquid/liquid separation | |
| CN109311704A (en) | Making water system, whether there is or not breakdown judge program and failure judgment device and recording mediums | |
| RU2240854C1 (en) | Installation for separation of oil-water emulsions and a filtering material | |
| RU122491U1 (en) | DEVICE FOR DETERMINING WATER CONTENT IN HYDROCARBON FUEL OR IN AIR | |
| WO2008145988A1 (en) | Filters | |
| CA2867041C (en) | Method for recovering hydrocarbon fluids from a hydraulic fracturing process | |
| KR20180092586A (en) | A water treatment apparatus having a separation membrane, system for monitoring the separation membrane, and method for monitoring the separation membrane using the same | |
| CN208087564U (en) | A kind of lube oil purification unit | |
| EA006273B1 (en) | Method and apparatus for dehydrating liquids of low volatility such as oil | |
| Tataru et al. | Applications of polymeric membranes ultrafiltration process on the retention of bentonite suspension | |
| RU2287358C1 (en) | Separating filter element for cleaning and drying gases | |
| RU2267346C2 (en) | Porous reinforced material for purification of oil products, an element for a screen-water separator and a method of filtration with its use | |
| KR102082284B1 (en) | Method for predicting filtration capacity of membrane filtration process | |
| KR20220135490A (en) | Upflow Filtration System using Fiber-Ball Filter Media | |
| RU2630121C1 (en) | Microfiltration device for water treatment from mechanical pollution |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150602 |