RU2563813C2 - Method to monitor content of mechanical impurities in fluid, device for its realisation and system of monitoring of mechanical impurities content in fluid flow - Google Patents
Method to monitor content of mechanical impurities in fluid, device for its realisation and system of monitoring of mechanical impurities content in fluid flow Download PDFInfo
- Publication number
- RU2563813C2 RU2563813C2 RU2014101502/15A RU2014101502A RU2563813C2 RU 2563813 C2 RU2563813 C2 RU 2563813C2 RU 2014101502/15 A RU2014101502/15 A RU 2014101502/15A RU 2014101502 A RU2014101502 A RU 2014101502A RU 2563813 C2 RU2563813 C2 RU 2563813C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fuel
- filter
- mechanical impurities
- filtering
- content
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Filtration Of Liquid (AREA)
- Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способам и средствам оперативного контроля (мониторинга) содержания (концентрации) механических примесей в потоках жидких сред и может быть использовано в различных отраслях промышленности, в частности в системах топливоподготовки, топливоочистки и централизованной заправки летательных аппаратов, для определения концентрации механических примесей в потоке топлива.The invention relates to methods and means of operational control (monitoring) of the content (concentration) of mechanical impurities in fluid flows and can be used in various industries, in particular in fuel preparation systems, fuel cleaning and centralized refueling of aircraft, to determine the concentration of mechanical impurities in a stream fuel.
Известен ГОСТ Р 54274-2010 «Топлива авиационные. Определение загрязнений в виде частиц методом лабораторного фильтрования». Данный стандарт устанавливает метод гравиметрического определения загрязнений в виде частиц фильтрованием образца топлива. Известный объем топлива (как правило, не более 4-х литров) фильтруют в вакууме через предварительно взвешенный испытательный мембранный фильтр и определяют увеличение его массы взвешиванием после промывки и сушки. Так же определяют изменение массы контрольного мембранного фильтра, расположенного непосредственно под испытательным мембранным фильтром. Контрольный мембранный фильтр используют для определения влияния топлива на его массу. Загрязнение в виде частиц определяют по разности массы испытательного и контрольного мембранных фильтров. Номинальный размер пор используемых мембранных фильтров - 0,8 мкм.Known GOST R 54274-2010 "Aviation fuels. Determination of particulate contaminants by laboratory filtration. ” This standard establishes a method for the gravimetric determination of particulate contaminants by filtering a fuel sample. A known volume of fuel (usually not more than 4 liters) is filtered in vacuum through a pre-weighed test membrane filter and the increase in its mass is determined by weighing after washing and drying. The change in mass of the control membrane filter located directly below the test membrane filter is also determined. A control membrane filter is used to determine the effect of fuel on its mass. Particle contamination is determined by the mass difference between the test and control membrane filters. The nominal pore size of the used membrane filters is 0.8 microns.
Недостатком этого метода является недостоверность полученных сведений о чистоте топлива в магистралях и элементах топливоочистных систем, так как, во-первых, загрязняющие частицы неравномерно распределены по всему объему топлива, а во-вторых, их распределение в объеме изменяется по времени, т.е. изменяется концентрация частиц в потоке топлива.The disadvantage of this method is the inaccuracy of the obtained information on fuel purity in highways and elements of fuel treatment systems, since, firstly, pollutant particles are unevenly distributed throughout the fuel volume, and secondly, their distribution in volume varies over time, i.e. the concentration of particles in the fuel flow changes.
Известна установка, предназначенная для очистки жидкого топлива и газа, включающая два фильтра-сепаратора, очищающие проходящий поток топлива или газа от воды и механических примесей, и два распределительных клапана, при этом установка 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 (патент РФ RU 2446858, опубл. 2010 г.).A known installation intended for the purification of liquid fuel and gas, including two filter separators that clean the passing flow of fuel or gas from water and mechanical impurities, and two distribution valves, the installation contains 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-separator, as well as electrically controlled spool hydraulic distributors (RF patent RU 2446858, publ. 2010).
К недостаткам данного устройства относится ограничение его эксплуатационных возможностей вследствие отсутствия возможности количественного определения содержания механических примесей и воды в топливе.The disadvantages of this device include the limitation of its operational capabilities due to the lack of the ability to quantify the content of solids and water in the fuel.
Этот недостаток устранен в способе определения концентрации и размера частиц примесей в масле или топливе, в процессе которого в масло или топливо погружают два электрода, подводят к ним постоянное напряжение и измеряют количество и амплитуду импульсов тока в цепи питания электродов, при этом предварительно получают тарировочные графики зависимостей упомянутых количества импульсов от концентрации и амплитуды от размера частиц примесей, для чего приготовляют несколько образцов испытуемого масла или топлива с примесями различной концентрации и размера частиц, приводят их к заданной температуре, пропускают через фильтр с определенным размером ячеек, выбранным в зависимости от межэлектродного расстояния, устанавливают электроды на расстоянии 0,2-3,0 мм друг от друга, а величину напряжения ΔU определяют как (0,03-0,20) от произведения межэлектродного расстояния на пробойную напряженность электрического поля для испытуемого масла или топлива. Количество и амплитуду импульсов измеряют в течение 1÷10 мин, строят тарировочные графики зависимостей количества импульсов от концентрации и амплитуды от размера частиц примесей для масла или топлива, затем при тех же условиях определяют концентрацию и размер частиц примесей в масле или топливе с неизвестной концентрацией и размером частиц, для чего приводят их к той же заданной температуре, пропускают через фильтр с тем же размером ячеек, устанавливают электроды на том же расстоянии друг от друга, подводят к электродам напряжение ΔU, в течение 1-10 мин измеряют количество и амплитуду импульсов и по полученным тарировочным графикам определяют концентрацию и размер частиц примесей (патент Российской Федерации на изобретение RU 2110783, опубл. 10.05.1998). В этом же источнике информации описано устройство для определения концентрации примесей в масле или топливе, содержащее первый и второй электроды, связанный с первым электродом своим первым выходом блок питания, связанное с выходом второго электрода нагрузочное сопротивление, а также блок индикации и генератор акустических колебаний, конденсатор, усилитель и блок измерения, при этом выход второго электрода связан с входом конденсатора, выход конденсатора связан с вторым входом усилителя, первый вход которого связан с вторым выходом блока питания и выходом нагрузочного сопротивления, выход усилителя связан с входом блока измерения, выход которого связан с входом блока индикации, причем межэлектродное расстояние выполнено с возможностью изменения в пределах 0,2-3,0 мм, электроды не должны иметь форму плоскопараллельных пластин, а площадь каждого из них должна составлять 0,1-50 см2.This disadvantage is eliminated in the method of determining the concentration and particle size of impurities in oil or fuel, during which two electrodes are immersed in oil or fuel, a constant voltage is applied to them and the number and amplitude of current pulses are measured in the electrode supply circuit, while calibration graphs are preliminarily obtained the dependences of the mentioned number of pulses on the concentration and amplitude on the particle size of impurities, for which several samples of the test oil or fuel with impurities of different conc ntration and particle size, bring them to a predetermined temperature, pass through a filter with a certain cell size selected depending on the interelectrode distance, install electrodes at a distance of 0.2-3.0 mm from each other, and the voltage ΔU is determined as (0 , 03-0.20) from the product of the interelectrode distance by the breakdown electric field strength for the test oil or fuel. The number and amplitude of pulses is measured for 1 ÷ 10 min, calibration graphs of the dependences of the number of pulses on the concentration and amplitude on the particle size of impurities for oil or fuel are constructed, then, under the same conditions, the concentration and particle size of impurities in oil or fuel with an unknown concentration are determined and particle size, for which they bring them to the same desired temperature, pass through a filter with the same mesh size, install electrodes at the same distance from each other, apply voltage ΔU, t chenie 1-10 min measured quantity and the pulse amplitude and the obtained calibration curve, the concentration and particle size of the impurities (the Russian Federation patent RU 2110783, publ. 10.05.1998). The same source of information describes a device for determining the concentration of impurities in oil or fuel, containing the first and second electrodes, a power supply connected to the first electrode by its first output, load resistance connected to the output of the second electrode, as well as an indication unit and an acoustic oscillation generator, a capacitor , an amplifier and a measurement unit, while the output of the second electrode is connected to the input of the capacitor, the output of the capacitor is connected to the second input of the amplifier, the first input of which is connected to the second output of the unit as the power supply and the output of the load resistance, the output of the amplifier is connected to the input of the measurement unit, the output of which is connected to the input of the display unit, and the interelectrode distance is configured to vary within 0.2-3.0 mm, the electrodes should not be in the form of plane-parallel plates, the area of each of them should be 0.1-50 cm 2 .
Данный способ и устройство для его осуществления сложны, кроме того, они не предназначены для постоянного мониторинга топлива или масла в потоке (в трубопроводе).This method and device for its implementation are complex, in addition, they are not intended for continuous monitoring of fuel or oil in a stream (in a pipeline).
Аналогичными недостатками обладают и другие известные из уровня техники аналоги, авторские свидетельства SU 128197; SU 817539; SU 1073632; SU 1303899; SU 1320714.Similar disadvantages are possessed by other analogues known from the prior art, copyright certificates SU 128197; SU 817539; SU 1073632; SU 1303899; SU 1320714.
Ближайшим аналогом изобретения является способ мониторинга содержания механических примесей в жидкости, реализованный в системе фильтрации топлива (патент США на изобретение US 7174273, 2007 г.), включающей корпус, выполненный в виде наружной стенки, проницаемой для жидкости, с выпускным отверстием для выхода жидкости. В соответствии с US 7174273 внутренняя проницаемая для жидкости перегородка расположена в корпусе и предназначена для прохождения через нее текучей среды. Внутренняя перегородка, проницаемая для жидкости, имеет один торец, расположенный на одной линии с отверстием выхода и примыкающий к нему, и противоположный торец, удаленный от первого торца. Внутренняя перегородка и наружная стенка, проницаемые для жидкости, расположены с образованием кольцевой полости между ними. Трубчатый фильтрующий элемент расположен внутри кольцевой полости, находится на одной линии с выходным отверстием и позволяет проходить через него потоку текучей среды с наружной стороны внутрь. Трубчатый фильтрующий элемент имеет первый конец, совмещенный с выпускным отверстием, и второй конец, противоположный первому концу и прилегающий к внутренней проницаемой для жидкости перегородке. Кроме того, система имеет клапанный механизм, расположенный на втором конце трубчатого фильтрующего элемента, который выполнен с возможностью перекрытия второго конца трубчатого фильтрующего элемента для исключения прохождения через него текучей среды. Клапанный механизм с одной стороны подвергается воздействию давления жидкости, находящейся внутри трубчатого фильтрующего элемента, а с другой стороны подвергается воздействию давления текучей среды за пределами корпуса. Таким образом, при заранее заданном перепаде давления, воздействующем на клапанный механизм, он открывает второй конец трубчатого фильтрующего элемента и закрывает выпускное отверстие корпуса, чтобы предотвратить дальнейшее прохождение потока жидкости.The closest analogue of the invention is a method for monitoring the content of solids in a liquid, implemented in a fuel filtration system (US patent for invention US 7174273, 2007), including a housing made in the form of an outer wall, permeable to liquid, with an outlet for the exit of the liquid. In accordance with US 7174273, an internal liquid-permeable baffle is located in the housing and is designed to allow fluid to pass through it. The inner partition, permeable to liquid, has one end located on the same line with the outlet opening and adjacent to it, and the opposite end, remote from the first end. The inner partition and the outer wall, permeable to liquid, are located with the formation of an annular cavity between them. The tubular filter element is located inside the annular cavity, is in line with the outlet and allows the flow of fluid from the inside to pass through it. The tubular filter element has a first end aligned with the outlet, and a second end opposite the first end and adjacent to the inner liquid-permeable partition. In addition, the system has a valve mechanism located at the second end of the tubular filter element, which is configured to overlap the second end of the tubular filter element to prevent the passage of fluid through it. The valve mechanism, on the one hand, is exposed to the pressure of the fluid inside the tubular filter element, and on the other hand, is exposed to the pressure of the fluid outside the housing. Thus, with a predetermined pressure drop acting on the valve mechanism, it opens the second end of the tubular filter element and closes the outlet of the housing to prevent further passage of fluid flow.
Ближайший аналог позволяет проводить мониторинг наличия примесей в топливе, в том числе воды и загрязнений в виде твердых частиц, на основании этого мониторинга, когда снижается способность системы фильтрации топлива эффективно отделять воду или загрязняющие частицы, система прерывает подачу топлива.The closest analogue allows monitoring the presence of impurities in the fuel, including water and contaminants in the form of solid particles, based on this monitoring, when the ability of the fuel filtration system to effectively separate water or polluting particles decreases, the system interrupts the fuel supply.
Однако данное техническое решение не предназначено для получения сведений о количестве задержанных фильтром механических примесей каждого заданного диапазона. Ближайший аналог позволяет судить о суммарном количестве воды и механических примесей по всему объему (потоку) топлива, вызывающем увеличение гидравлического сопротивления трубчатого фильтрующего элемента. Данное техническое решение не позволяет определить количество механических примесей и их распределение по фракциям и по времени, а получить такие сведения необходимо в связи с тем, что в единицу времени степень загрязнения определенного объема топлива механическими примесями может быть то больше, то меньше.However, this technical solution is not intended to obtain information about the amount of mechanical impurities detained by the filter in each given range. The closest analogue allows us to judge the total amount of water and mechanical impurities over the entire volume (flow) of fuel, causing an increase in the hydraulic resistance of the tubular filter element. This technical solution does not allow to determine the amount of mechanical impurities and their distribution by fractions and by time, and it is necessary to obtain such information due to the fact that per unit time the degree of contamination of a certain volume of fuel with mechanical impurities can be more or less.
Задачей, решаемой заявленным изобретением, является создание способа, устройства и системы для непрерывного контроля содержания в любой жидкости, например, в топливе механических загрязнений, т.е. создание способа, устройства и системы, которые позволят проводить мониторинг чистоты топлива с использованием метода пофракционного отсеивания частиц механических примесей фильтрующими перегородками, и учитывать при этом неравномерность распределения загрязнений в топливе по всему объему и по времени прокачки. Оперативный контроль (мониторинг), в частности, качества топлива является одним из условий, обеспечивающих надежную и долговечную эффективную работу системы очистки любого двигателя, в котором это топливо используется. В других отраслях промышленности эти способ и система также применимы, так как их осуществление не связано со спецификой свойств жидкости.The problem solved by the claimed invention is the creation of a method, device and system for continuous monitoring of the content in any liquid, for example, fuel mechanical impurities, i.e. creating a method, device and system that will allow monitoring fuel purity using the method of fractional screening of particles of mechanical impurities by filtering baffles, and take into account the uneven distribution of contaminants in the fuel throughout the volume and over the pumping time. Operational control (monitoring), in particular, of fuel quality is one of the conditions ensuring reliable and durable efficient operation of the cleaning system of any engine in which this fuel is used. In other industries, this method and system is also applicable, since their implementation is not related to the specific properties of the liquid.
Поставленная задача для способа решается за счет того, что при осуществлении способа контроля содержания механических примесей в жидкости, в частности, в жидком углеводородном топливе, поток топлива пропускают, поддерживая постоянный расход, через систему фильтрующих перегородок с последовательно уменьшающимися номинальными размерами пор, при этом измеряют давление перед каждой фильтрующей перегородкой и давление за ней, передают сведения об измеренных величинах давления на аналитический блок-регистратор (контроллер), вычисляют на основании изменения разности давлений гидравлическое сопротивление фильтрующей перегородки, изменяющееся по времени, затем по полученным данным определяют степень засорения фильтрующей перегородки путем сравнения гидравлического сопротивления с имеющимися тарировочными данными, показывающими изменение гидравлического сопротивления фильтрующей мембраны в зависимости от задержанных этой фильтрующей перегородкой механических примесей, и на основе полученных данных определяют весовое (гравиметрическое) количество в топливе механических примесей заданного размерного диапазона. При этом сведения об измеренных величинах давления передают на аналитический блок-регистратор, который оснащен программой, которая обеспечивает возможность расчета изменения гидравлического сопротивления каждой пористой перегородки по времени в зависимости от номинального размера пор и фракционного состава частиц, по которым вычисляют концентрацию частиц и их фракционное распределение в потоке жидкости, в аналитическом блоке-регистраторе, вычисляют разность давлений по каждой фильтрующей перегородке, по вычисленной разности давлений определяют гидравлическое сопротивление каждой фильтрующей перегородки, и на основании изменения по времени гидравлического сопротивления каждой из фильтрующих перегородок определяют, как весовое количество механических примесей заданного размерного диапазона в конкретном объеме топлива, так и среднее значение загрязненности топлива в заданный отрезок времени.The problem for the method is solved due to the fact that when implementing the method of controlling the content of mechanical impurities in a liquid, in particular in liquid hydrocarbon fuel, the fuel flow is passed, while maintaining a constant flow rate, through a system of filter baffles with successively decreasing nominal pore sizes, while measuring pressure in front of each filtering partition and pressure behind it, transmit information about the measured pressure values to the analytical block recorder (controller), calculated on Based on the change in the pressure difference, the hydraulic resistance of the filter membrane, which varies in time, then, according to the data obtained, the degree of clogging of the filter membrane is determined by comparing the hydraulic resistance with the available calibration data showing the change in hydraulic resistance of the filter membrane depending on the mechanical impurities detained by this filter membrane, and based on the obtained data determine the weight (gravimetric) amount in the fuel mechanically impurities of a given size range. In this case, information about the measured pressure values is transmitted to an analytical block recorder, which is equipped with a program that provides the ability to calculate the change in the hydraulic resistance of each porous septum over time depending on the nominal pore size and fractional composition of the particles, according to which the concentration of particles and their fractional distribution are calculated in the fluid flow, in the analytical unit-recorder, calculate the pressure difference for each filter baffle, calculated pressure difference Nij determine the flow resistance of each filter partition, and on the basis of variation in time of the hydraulic resistance of each of the filtering walls define how the weight of the solids predetermined size range in a specific amount of fuel and the mean value of the fuel contamination in a predetermined period of time.
Способ контроля может быть как «частичнопоточным», так и «полнопоточным». В первом случае для проведения контроля отбирают заданную часть потока контролируемого углеводородного топлива, пропускают эту часть потока через систему фильтрующих перегородок (мембран) с последовательно уменьшающимися номинальными размерами пор и по полученным данным судят о наличии механических примесей определенного размера во всем объеме топлива в заданный отрезок времени. Во втором случае весь объем контролируемого углеводородного топлива пропускают через систему фильтрующих перегородок с последовательно уменьшающимися размерами пор и по полученным данным судят о чистоте топлива и наличии механических примесей определенного размера во всем объеме топлива, при этом одновременно с контролем происходит полная доочистка топлива посредством этой же системы фильтрующих перегородок.The control method can be either “partial-threaded” or “full-threaded”. In the first case, for control, a given part of the flow of controlled hydrocarbon fuel is selected, this part of the flow is passed through a system of filtering partitions (membranes) with successively decreasing nominal pore sizes, and according to the data obtained, the presence of mechanical impurities of a certain size in the entire fuel volume in a given period of time is judged . In the second case, the entire volume of monitored hydrocarbon fuel is passed through a system of filtering baffles with successively decreasing pore sizes and, based on the data obtained, they judge the purity of the fuel and the presence of mechanical impurities of a certain size in the entire fuel volume, while at the same time the fuel is completely refined using the same system filtering partitions.
Для устройства поставленная задача решается за счет того, что оно содержит систему фильтрующих перегородок с последовательно уменьшающимися номинальными размерами пор, датчики давления, установленные перед каждой фильтрующей перегородкой и за ней, а также аналитический блок-регистратор, связанный с датчиками давления, при этом аналитический блок-регистратор содержит блок памяти и микропроцессор, включающий компараторы, входы микропроцессора соединены с выходами датчиков давления и выходом блока памяти, а выход микропроцессора с входом блока памяти и с входом блока индикации, содержащего цифровой дисплей, имеющий возможность отображения на экране данных о количестве механических примесей на каждой фильтрующей перегородке. Оптимальным количеством фильтрующих перегородок является четыре. В предпочтительном варианте исполнения фильтрующие перегородки выполнены в виде фильтрующих сеток или мембран.For the device, the problem is solved due to the fact that it contains a system of filter baffles with successively decreasing nominal pore sizes, pressure sensors installed in front of each filter baffle and behind it, as well as an analytical block recorder associated with pressure sensors, while an analytical unit the recorder contains a memory unit and a microprocessor, including comparators, the inputs of the microprocessor are connected to the outputs of the pressure sensors and the output of the memory unit, and the output of the microprocessor with an input th storage unit and to an input of the display unit containing a digital display having the ability to display data on an amount of solids on the screen, each filter partition. The optimal number of filter baffles is four. In a preferred embodiment, the filter baffles are in the form of filter nets or membranes.
Система мониторинга (контроля) чистоты топлива, а именно загрязненности потока топлива механическими частицами в технологической схеме очистки авиатоплив, состоит из двух или более частичнопоточных устройств в технологической схеме очистки топлива, объединенных в общую схему с единым аналитическим блоком-регистратором и единым блоком индикации.The monitoring system (control) of fuel purity, namely, pollution of the fuel flow by mechanical particles in the technological scheme of jet fuel cleaning, consists of two or more partial-flow devices in the technological scheme of fuel cleaning, combined into a common circuit with a single analytical recorder unit and a single display unit.
Технический результат для способа, устройства, его реализующего, и системы заключается в оперативном контроле (мониторинге) наличия в топливе механических примесей, их концентрации и весового количества и распределения по размерам частиц. Достигается указанный технический результат за счет пофракционного отсеивания частиц механических примесей фильтрующими перегородками разной пористости, выполненными, преимущественно, в виде сеток или полимерных мембран, а наличие датчиков давления перед каждой фильтрующей перегородкой и за ней позволяет учитывать неравномерность распределения загрязнений в топливе по объему и по времени прокачки. Наличие в аналитическом блоке-регистраторе микропроцессора и блока памяти, в который заведены предварительно полученные тарировочные данные, устанавливающие связь между гидравлическим сопротивлением и весовым количеством частиц, задержанных каждой фильтрующей перегородкой, позволяет сохранять в памяти динамику процесса загрязнения фильтрующих перегородок или визуально отслеживать этот процесс на дисплее в реальном времени.The technical result for the method, device, which implements it, and the system consists in the operational control (monitoring) of the presence of mechanical impurities in the fuel, their concentration and weight quantity and particle size distribution. This technical result is achieved due to fractional screening of particles of mechanical impurities by filtering baffles of different porosity, made mainly in the form of grids or polymer membranes, and the presence of pressure sensors in front of each filtering baffle and behind it makes it possible to take into account the uneven distribution of contaminants in the fuel by volume and time pumping. The presence of a microprocessor in the analytical unit-recorder and a memory unit, into which preliminary obtained calibration data are entered, establishing the relationship between the hydraulic resistance and the weight quantity of particles detained by each filtering partition, allows you to store the dynamics of the process of pollution of the filtering partitions in memory or visually monitor this process on the display in real time.
При этом в аналитический блок-регистратор предварительно заложена программа, составленная на основе математических формул, по которым рассчитываются изменения гидравлического сопротивления каждой пористой перегородки по времени, в зависимости от номинального размера пор и фракционного состава частиц, по которым вычисляют концентрацию частиц и их фракционное распределение в потоке жидкости.At the same time, the analytical block recorder is preliminarily loaded with a program compiled on the basis of mathematical formulas by which the changes in the hydraulic resistance of each porous septum over time are calculated, depending on the nominal pore size and fractional composition of the particles, according to which the concentration of particles and their fractional distribution are calculated fluid flow.
Технический результат для системы мониторинга чистоты топлива заключается в возможности проведения непрерывного (встроенного) контроля уровня загрязнения потока рабочей жидкости в различных точках технологического оборудования (например, после насоса, на входе и выходе резервуаров и агрегатов, на выходе фильтра и т.д.), что дает возможность осуществлять функциональную диагностику состояния агрегатов технологического оборудования путем контроля изменения параметров частиц и наиболее вероятных мест возникновения износа оборудования.The technical result for a fuel purity monitoring system is the possibility of continuous (built-in) control of the level of contamination of the flow of the working fluid at various points of the technological equipment (for example, after the pump, at the inlet and outlet of tanks and assemblies, at the outlet of the filter, etc.) which makes it possible to carry out functional diagnostics of the state of technological equipment units by monitoring changes in particle parameters and the most likely places of equipment wear .
Изобретение поясняется чертежами, на которых изображено:The invention is illustrated by drawings, which depict:
На фиг.1 - устройство контроля содержания механических примесей в жидкости.Figure 1 - device for controlling the content of solids in a liquid.
На фиг.2 - система мониторинга чистоты топлива в технологической схеме очистки авиатоплив.Figure 2 - system for monitoring the purity of fuel in the technological scheme for cleaning jet fuel.
На чертежах позициями обозначено:In the drawings, the positions indicated:
1 - корпус с патрубками подвода и отвода жидкости.1 - housing with nozzles for supplying and discharging liquid.
2 - крышка корпуса.2 - housing cover.
3 - первая фильтрующая перегородка.3 - the first filtering partition.
4 - вторая фильтрующая перегородка.4 - second filtering partition.
5 - третья фильтрующая перегородка.5 - the third filtering partition.
6 - четвертая фильтрующая перегородка.6 - the fourth filtering partition.
7 - опорная плита.7 - base plate.
8 - датчики давления.8 - pressure sensors.
9 - аналитический блок-регистратор.9 - analytical block recorder.
10 - устройство контроля содержания механических примесей.10 is a device for monitoring the content of solids.
11 - гидравлический дроссель.11 - a hydraulic throttle.
Способ контроля содержания механических примесей в жидкости реализуется устройством для его осуществления, которое содержит корпус 1 с крышкой 2, на которой закреплена система из четырех фильтрующих перегородок: первой - поз.3, второй - поз.4, третьей - поз.5 и четвертой - поз.6 с последовательно уменьшающимися размерами пор(ячеек). Фильтрующие перегородки могут быть выполнены в виде сетки или полимерной мембраны, причем каждая фильтрующая перегородка в примере реализации изобретения, изображенном на фиг.1, закреплена между крышкой 2 и опорной плитой 7. Фильтрующие перегородки поз.3-6 могут располагаться с кольцевым зазором друг относительно друга или, в другом варианте выполнения, плоские (или иной формы) фильтрующие перегородки могут располагаться с зазором последовательно друг за другом.A method for controlling the content of mechanical impurities in a liquid is implemented by a device for its implementation, which comprises a
Первая фильтрующая перегородка 3 с самыми крупными порами (ячейками) задерживает самые крупные частицы, следующая фильтрующая перегородка имеет более мелкие поры (ячейки) и так далее. На каждой фильтрующей перегородке 3, 4, 5 и 6 формируется осадок, поры (ячейки) каждой перегородки закупориваются частицами в разных размерных диапазонах.The
Каждая фильтрующая перегородка (поз.3-6) имеет размер пор (ячеек) в заданном диапазоне и, соответственно, будет пропускать основную массу частиц меньшего размера беспрепятственно. Таким образом, все частицы загрязнений разделятся по фракциям, например, первая перегородка 3 - в диапазоне более 20 мкм, вторая перегородка 4 - в диапазоне от 20 мкм до 10 мкм, третья перегородка 5 - в диапазоне от 10 мкм до 5 мкм, четвертая перегородка - частицы размером 5 мкм и менее.Each filtering partition (pos. 3-6) has a pore (cell) size in a given range and, accordingly, will pass the bulk of the smaller particles unhindered. Thus, all pollution particles will be divided into fractions, for example, the first partition 3 - in the range of more than 20 microns, the second partition 4 - in the range of 20 microns to 10 microns, the third partition 5 - in the range of 10 microns to 5 microns, the fourth partition - particles with a size of 5 microns or less.
Датчики давления 8 установлены спереди и позади каждой фильтрующей перегородки (поз.3-6) и соединены с аналитическим блоком-регистратором 9, который включает блок памяти и микропроцессор с компараторами. Входы микропроцессора соединены с датчиками давления 8 и выходом блока памяти, а выход микропроцессора связан с блоком памяти и блоком индикации, содержащим цифровой дисплей, имеющий возможность отображения на экране данных о количестве механических примесей на каждой фильтрующей перегородке.Pressure sensors 8 are installed in front and behind each filtering partition (pos. 3-6) and are connected to the analytical unit-
Рост перепада давления на каждой из фильтрующих перегородок 3, 4, 5, 6 зависит от снижения пропускной способности перегородки, т.е. от возрастания гидравлического сопротивления, величина которого обусловлена суммарным количеством частиц, ее закупоривающих, имеющих определенный фракционный диапазон.The increase in pressure drop across each of the filter baffles 3, 4, 5, 6 depends on a decrease in the throughput of the baffle, i.e. from the increase in hydraulic resistance, the value of which is due to the total number of particles that plug it, having a certain fractional range.
Обработка данных в микропроцессоре аналитического блока-регистратора 9 дает информацию об общем количестве частиц и количественном распределении их по размерным группам, предпочтительно по четырем, т.е. в результате реализации способа получают сведения о количестве твердых частиц в потоке топлива, о динамике накопления по времени и сведения о количестве частиц, отсортированных по размерным группам.The data processing in the microprocessor of the analytical block-
Микропроцессор предназначен для обработки информации, поступающей с датчиков давления, сравнения ее с заданными значениями, полученными в результате тарировки и введенными в блок памяти. Программирование микропроцессора осуществляется с пульта управления блока-регистратора через интерфейс, приемные и передающие элементы системы связи. Цифровой дисплей блока индикации позволяет увеличить информативность устройства. Таким образом, заявленный способ и реализующее его устройство по сравнению с ближайшим аналогом обладают расширенными функциональными возможностями и обеспечивают поступление оперативной информации о состоянии топлива.The microprocessor is designed to process information from pressure sensors, compare it with the set values obtained as a result of calibration and entered into the memory unit. Microprocessor programming is carried out from the control panel of the recorder unit through the interface, receiving and transmitting elements of the communication system. The digital display of the display unit allows you to increase the information content of the device. Thus, the claimed method and its implementing device in comparison with the closest analogue have enhanced functionality and provide timely information about the state of the fuel.
Для построения тарировочных математических зависимостей в период настройки устройства производят сбор и обработку полученной на стадии тарировки информации. Для этого при увеличении сопротивления на каждые 0,2 кг/см2 всего устройства, перегородки снимают, каждую высушивают под вакуумом и взвешивают для определения массы задержанных частиц. Измерения проводят до достижения предельно допустимого перепада давления 1,5 кг/см2 всего устройства, после чего по семи значениям строят тарировочные кривые для каждой из(например, из четырех) последовательно установленных фильтрующих перегородок разной номинальной тонкости фильтрации.To build calibration mathematical dependencies during the device setup period, information is collected and processed at the calibration stage. To do this, with an increase in resistance for every 0.2 kg / cm 2 of the entire device, the partitions are removed, each is dried under vacuum and weighed to determine the mass of the detained particles. Measurements are carried out until the maximum permissible pressure drop of 1.5 kg / cm 2 of the entire device is reached, after which calibration curves are constructed from seven values for each of (for example, from four) successively installed filter baffles of different nominal filter fineness.
Данные полученных математических зависимостей по изменению перепада давления на каждой фильтрующей перегородке, значения текущей производительности потока в режиме реального времени заносятся в аналитический блок-регистратор.The data of the obtained mathematical dependences on the change in the pressure drop on each filtering partition, the values of the current flow rate in real time are recorded in the analytical block recorder.
Микропроцессор под управлением заложенной в него программы сравнивает информацию, получаемую из блока памяти аналитического блока-регистратора 9, о тарировочных данных (изменение гидравлического сопротивления фильтрующей перегородки в зависимости от содержания удержанных ею механических примесей) с информацией с датчиков давления 8, производит вычисления, сохраняет их в блоке памяти и выдает данные на экран цифрового дисплея. Блок индикации обеспечивает получение оперативной и, при необходимости, более детальной информации и статистических данных, которые отображаются на экране цифрового дисплея.The microprocessor, under the control of the program embedded in it, compares the information received from the memory unit of the analyzer-
В процессе осуществления способа (при работе устройства) реализуется возможность по изменению роста перепада (увеличению гидравлического сопротивления) судить не только о количестве задержанных частиц механических примесей, но и о количестве частиц определенного размерного диапазона и отслеживать изменение этих параметров во времени, а также получать сведения о количестве частиц определенного размерного диапазона в заданном объеме прокачанного топлива. При использовании устройства в частичнопоточной схеме подключения, по данным, полученным на части объема прокачанного топлива, судят о чистоте всего объема топлива.In the process of implementing the method (during operation of the device), it is possible to change the differential drop (increase hydraulic resistance) to judge not only the number of retained particles of mechanical impurities, but also the number of particles of a certain size range and track the change in these parameters over time, as well as receive information about the number of particles of a certain size range in a given volume of pumped fuel. When using the device in a partial-threaded connection scheme, according to the data obtained on a part of the volume of pumped fuel, the purity of the entire fuel volume is judged.
В результате с учетом общего расхода жидкости получают объективные данные о загрязнении жидкого углеводородного топлива, об изменении этого загрязнения в течение времени прокачки и данные о размерах загрязняющих частиц.As a result, taking into account the total liquid flow rate, objective data are obtained on the contamination of liquid hydrocarbon fuel, on the change in this pollution during the pumping time, and data on the size of the polluting particles.
Пример 1: Прием топлива из трубопровода (см. фиг.2) производится с производительностью 3500 л/мин в течение 6 часов, устройство контроля содержания механических примесей в жидкости (см. фиг.1) включено в технологическую схему по частичнопоточному варианту с начальной производительностью 10%, т.е. с производительностью 350 л/мин. Включенный параллельно гидравлический дроссель пропускает в начальный момент тестирования 90% потока, т.е. 3150 л/мин. В дальнейшем по мере закупорки и роста гидравлического сопротивления устройства происходит перераспределение производительности потоков в двух параллельных потоках по известной математической зависимости. В результате отсеивания механических частиц на пористых перегородках, все частицы загрязнений разделятся по фракциям, на первой перегородке (в диапазоне более 20 мкм) перепад давления возрастает до 0,35 кг/см2, на второй перегородке (в диапазоне от 20 мкм до 10 мкм) перепад давления возрастает до 0,44 кг/см2, на третьей перегородке (в диапазоне от 10 мкм до 5 мкм) перепад давления возрастает до 0,22 кг/см2, на четвертой перегородке (частицы размером 5 мкм и менее) перепад давления возрастает до 0,08 кг/см2. На всем устройстве перепад давления возрастает до значения 1,09 кг/см2. Объем прокачанного топлива за 6 часов, с учетом снижения производительности за счет роста гидравлического сопротивления, достигает 85800 литров. По тарировочным данным на первой перегородке отсеялось 34,1 г механических примесей, на второй - 22,5 г, на третьей - 18,3 г, на четвертой - 4,6 г. В сумме - 79,5 г. Общая концентрация механических примесей в топливе составляет 0,927 г/м3.Example 1: Reception of fuel from the pipeline (see figure 2) is performed with a capacity of 3500 l / min for 6 hours, a device for monitoring the content of mechanical impurities in the liquid (see figure 1) is included in the flow diagram according to a partial-flow version with an
Аналитический блок-регистратор в течение 6 часов работы зарегистрировал колебания концентрации механических примесей в топливе в диапазоне от 2,4 г/м3 до 0,45 г/м3, причем в начале прокачки концентрация механических примесей была выше в разные временные интервалы в 3-4 раза, чем в конце. Таким образом, можно сделать вывод, что с 12600 м3 авиатоплива поступило механических примесей 11680,2 грамма, за вычетом отфильтрованных в устройстве 79,5 г механических примесей, в резервуар отстаивания поступили механические примеси в количестве 11600,7 грамм.An analytical block recorder recorded fluctuations in the concentration of solids in the fuel over a period of 6 hours in the range from 2.4 g / m 3 to 0.45 g / m 3 , and at the beginning of pumping, the concentration of solids was higher at different time intervals of 3 -4 times than at the end. Thus, it can be concluded that from 12,600 m 3 of jet fuel, 11,680.2 grams of mechanical impurities were received, minus 79.5 g of mechanical impurities filtered in the device, and 11,500.7 grams of mechanical impurities were transferred to the sedimentation tank.
Известно, что в момент начала цикла прокачки загрязнений обычно больше, так как в предыдущем состоянии покоя в заполненных трубах происходил процесс осаждения частиц механических примесей на стенки труб, а в начальный период прокачки частицы этих примесей, увлекаемые потоком, поднимаются и осаждаются на фильтрующих перегородках.It is known that at the moment of the beginning of the pumping cycle, there is usually more pollution, since in the previous quiescent state in the filled pipes there was a process of deposition of particles of mechanical impurities on the pipe walls, and in the initial period of pumping, particles of these impurities carried away by the flow rise and settle on the filter walls.
Если объединить несколько заявленных устройств, работающих по частичнопоточной схеме, в общую систему с единым пультом управления, можно получить полную картину эффективности технологической схемы очистки топлива и ее элементов в системе заправки, например, самолетов. Два и более устройств, работающих по частичнопоточной схеме в технологической схеме очистки топлива, объединенных в общую систему с единым пультом контроля, образуют систему мониторинга (контроля) содержания механических примесей в потоке жидкости, определяющую загрязненность потока топлива механическими частицами.If we combine several of the declared devices operating according to a partial-flow scheme into a common system with a single control panel, we can get a complete picture of the effectiveness of the technological scheme for cleaning fuel and its elements in a fueling system, for example, airplanes. Two or more devices operating according to a partial flow scheme in the fuel purification technological scheme, combined into a common system with a single control panel, form a monitoring system (control) of the content of mechanical impurities in the fluid flow, which determines the contamination of the fuel flow by mechanical particles.
Система мониторинга содержания механических примесей в потоке жидкости, а именно количественного содержания механических примесей определенного размера и их распределения в объеме и по времени прокачки топлива, установлена в технологической схеме очистки авиатоплив (см. фиг.2).A monitoring system for the content of mechanical impurities in the fluid flow, namely, the quantitative content of mechanical impurities of a certain size and their distribution in the volume and time of fuel pumping, is installed in the technological scheme for cleaning jet fuel (see figure 2).
Система мониторинга количественного содержания механических примесей в потоке жидкого углеводородного топлива содержит устройства контроля содержания механических примесей (два или более), каждое из которых выполнено, как описано выше, в виде фильтрующих перегородок с последовательно уменьшающимися размерами пор.The monitoring system for the quantitative content of solids in the liquid hydrocarbon fuel stream contains devices for controlling the solids content (two or more), each of which is made, as described above, in the form of filter baffles with successively decreasing pore sizes.
Перед каждой фильтрующей перегородкой и за ней установлены датчики давления. Имеется аналитический блок-регистратор, общий для всех устройств контроля содержания механических примесей.In front of each filter baffle and behind it, pressure sensors are installed. There is an analytical block recorder common to all devices for monitoring the content of solids.
Аналитический блок-регистратор связан со всеми датчиками давления системы и оснащен программой, обеспечивающей возможность расчета изменения гидравлического сопротивления каждой фильтрующей перегородки по времени в зависимости от номинального размера пор или ячеек и фракционного состава частиц, по которым вычисляют концентрацию частиц и их фракционное распределение в потоке жидкости на каждом контролируемом участке технологической схемы очистки топлива.The analytical block recorder is connected to all pressure sensors of the system and is equipped with a program that provides the ability to calculate the change in the hydraulic resistance of each filter partition over time depending on the nominal pore or cell size and the fractional composition of the particles, which calculate the concentration of particles and their fractional distribution in the fluid flow in each controlled area of the fuel purification technological scheme.
Аналитический блок-регистратор содержит блок памяти и микропроцессор с компараторами, входы микропроцессора соединены с выходами датчиков давления и выходом блока памяти, а выход микропроцессора с входом блока памяти и с входом блока индикации, содержащего цифровой дисплей, имеющий возможность отображения на экране данных о весовом количестве механических примесей на каждой фильтрующей перегородке каждого устройства контроля содержания механических примесей.The analytical recorder unit contains a memory unit and a microprocessor with comparators, the microprocessor inputs are connected to the outputs of the pressure sensors and the output of the memory unit, and the microprocessor output is connected to the input of the memory unit and to the input of the display unit containing a digital display that can display weight data mechanical impurities on each filter partition of each device for controlling the content of mechanical impurities.
Система мониторинга позволяет осуществлять непрерывный (встроенный) контроль уровня загрязнения потока рабочей жидкости в различных точках технологического оборудования (например, после насоса, на входе и выходе резервуаров и агрегатов, на выходе фильтра и т.д.) и осуществлять функциональную диагностику состояния агрегатов технологического оборудования путем контроля изменения параметров частиц и мест возникновения износа.The monitoring system allows continuous (built-in) monitoring of the level of contamination of the flow of the working fluid at various points of the technological equipment (for example, after the pump, at the inlet and outlet of tanks and assemblies, at the outlet of the filter, etc.) and carry out functional diagnostics of the state of the units of technological equipment by controlling changes in particle parameters and places of wear.
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014101502/15A RU2563813C2 (en) | 2014-01-20 | 2014-01-20 | Method to monitor content of mechanical impurities in fluid, device for its realisation and system of monitoring of mechanical impurities content in fluid flow |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014101502/15A RU2563813C2 (en) | 2014-01-20 | 2014-01-20 | Method to monitor content of mechanical impurities in fluid, device for its realisation and system of monitoring of mechanical impurities content in fluid flow |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2014101502A RU2014101502A (en) | 2014-04-27 |
| RU2563813C2 true RU2563813C2 (en) | 2015-09-20 |
Family
ID=50515459
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014101502/15A RU2563813C2 (en) | 2014-01-20 | 2014-01-20 | Method to monitor content of mechanical impurities in fluid, device for its realisation and system of monitoring of mechanical impurities content in fluid flow |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2563813C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2642949C1 (en) * | 2016-08-03 | 2018-01-29 | Максим Николаевич Карпов | System for determining concentration of mechanical impurities in commercial and production oil |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2110783C1 (en) * | 1993-08-27 | 1998-05-10 | Валерий Никитович Петров | Method of determination of concentration and size of impurity particles in oil or fuel and device intended for its realization |
| RU43079U1 (en) * | 2004-09-03 | 2004-12-27 | Новичков Борис Михайлович | LIQUID CONTROL DEVICE |
| RU72152U1 (en) * | 2007-12-19 | 2008-04-10 | Борис Михайлович Новичков | DEVICE FOR GRADING, INSPECTION AND TESTING OF THE SYSTEM OF AUTOMATED CONTROL OF PURITY OF Aircraft FUEL |
| RU111451U1 (en) * | 2011-08-15 | 2011-12-20 | Павел Эдуардович Мельников | WASHING FILTER AND FILTER FOR IT |
| RU2446858C2 (en) * | 2010-05-18 | 2012-04-10 | Анатолий Васильевич Смульский | Separation filter unit |
-
2014
- 2014-01-20 RU RU2014101502/15A patent/RU2563813C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2110783C1 (en) * | 1993-08-27 | 1998-05-10 | Валерий Никитович Петров | Method of determination of concentration and size of impurity particles in oil or fuel and device intended for its realization |
| RU43079U1 (en) * | 2004-09-03 | 2004-12-27 | Новичков Борис Михайлович | LIQUID CONTROL DEVICE |
| RU72152U1 (en) * | 2007-12-19 | 2008-04-10 | Борис Михайлович Новичков | DEVICE FOR GRADING, INSPECTION AND TESTING OF THE SYSTEM OF AUTOMATED CONTROL OF PURITY OF Aircraft FUEL |
| RU2446858C2 (en) * | 2010-05-18 | 2012-04-10 | Анатолий Васильевич Смульский | Separation filter unit |
| RU111451U1 (en) * | 2011-08-15 | 2011-12-20 | Павел Эдуардович Мельников | WASHING FILTER AND FILTER FOR IT |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2642949C1 (en) * | 2016-08-03 | 2018-01-29 | Максим Николаевич Карпов | System for determining concentration of mechanical impurities in commercial and production oil |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2014101502A (en) | 2014-04-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0814887B1 (en) | Filtration monitoring and control system | |
| US5198116A (en) | Method and apparatus for measuring the fouling potential of membrane system feeds | |
| US6306291B1 (en) | Automatic silt density index apparatus | |
| RU2563813C2 (en) | Method to monitor content of mechanical impurities in fluid, device for its realisation and system of monitoring of mechanical impurities content in fluid flow | |
| RU2710196C1 (en) | Cartridge filter element and filter using cartridge filter element | |
| RU141654U1 (en) | DEVICE FOR CONTROL OF THE CONTENT OF MECHANICAL IMPURITIES IN A LIQUID AND THE MONITORING SYSTEM OF THE CONTENT OF MECHANICAL IMPURITIES IN A LIQUID FLOW | |
| RU2356606C2 (en) | Method for assessment of stable condition of membrane filtration flow | |
| RU2446858C2 (en) | Separation filter unit | |
| KR100939969B1 (en) | An automatic measuring apparatus for suspended solid | |
| CN103808530B (en) | Ship ballast water sampling device for keeping bioactivity | |
| RU131639U1 (en) | SEPARATOR | |
| US20210162350A1 (en) | Methods and apparatus for determining a fouling index | |
| RU2545320C1 (en) | Method of determination of content of pollution in fuel supplied to rocket unit tank during tests | |
| CN207557062U (en) | A kind of detection device of coarse separation filter core | |
| RU2520488C1 (en) | Method to monitor lifetime of filtering element | |
| CN211235083U (en) | Automatic backwashing system of steam sampling filter of thermal power plant | |
| RU145939U1 (en) | APPARATUS FOR WATER CLEANING FROM MECHANICAL IMPURITIES AND OIL PRODUCTS | |
| RU2757653C1 (en) | Installation for testing materials and elements of fuel cleaners | |
| Cano et al. | Automatic Flushing Strainer-Type Filter: A Method for Actual Filtration Grade Assessment | |
| CN211235819U (en) | COD on-line monitoring appearance | |
| CN108367215B (en) | Device for filtering suspended matter | |
| CN217996905U (en) | Mining water treatment facilities | |
| Cano et al. | Optimisation of the filter housing dimensions of an automatic flushing strainer-type filter | |
| RU2242720C1 (en) | Device for metering oil and oil products | |
| CN220572902U (en) | Paint waste water collecting system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170121 |