RU91175U1

RU91175U1 - DEVICE FOR OPERATIONAL CONTROL OF INDICATORS OF KNOCKING RESISTANCE OF HYDROCARBON FUELS

Info

Publication number: RU91175U1
Application number: RU2009136821/22U
Authority: RU
Inventors: Борис Владимирович Скворцов; Андрей Юрьевич Максимов; Сергей Анатольевич Борминский; Евгений Альбертович Силов
Priority date: 2009-10-05
Filing date: 2009-10-05
Publication date: 2010-01-27

Abstract

Устройство оперативного контроля показателей детонационной стойкости углеводородных топлив, содержащее емкостной датчик топлива со встроенным датчиком температуры, выходы которых подключены к входу устройства обработки, отличающееся тем, что емкостной датчик включен в плечо измерительного моста, состоящего из электрических сопротивлений, в сопряженное плечо которого через ключ подсоединен блок комплексных сопротивлений, соответствующих эталонным товарным топливам с известными детонационными характеристиками.A device for operational monitoring of indicators of detonation resistance of hydrocarbon fuels, comprising a capacitive fuel sensor with a built-in temperature sensor, the outputs of which are connected to the input of the processing device, characterized in that the capacitive sensor is included in the arm of the measuring bridge, which consists of electrical resistances, into the mating arm of which is connected via a key block of complex resistances corresponding to reference commercial fuels with known detonation characteristics.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к устройствам оперативного контроля показателей детонационной стойкости углеводородных топлив (октановое число бензинов или цетановое число дизельных топлив), позволяющего определять указанные параметры без сжигания.The proposed utility model relates to devices for operational monitoring of the detonation resistance of hydrocarbon fuels (octane number of gasolines or cetane number of diesel fuels), which allows to determine these parameters without burning.

Аналогами заявляемой полезной модели являются устройства, содержащие емкостной датчик со встроенным датчиком температуры, соединенные с устройством обработки и индикации (патент на полезную модель РФ №10463 Устройство для измерения октанового числа бензинов / Астапов В.Н, Скворцов Б.В., Васильев Р.Л., Пендюхов Е.П.//, МПК G01N 25/20, опубл. бюл. №7, 1999; патент на полезную модель №34014./ Устройство для измерения показателей качества нефтепродуктов// Скворцов Б.В. Царев Р.А., МПК G01N 25/20, опубл. бюл. №32, 2003 г.); патент на изобретение №2206085 / Устройство для оперативного измерения октанового числа бензинов // Скворцов Б.В., Синников С.Г., Астапов В.Н, МПК G01N 27/22 опубл. бюл. №17, 2003)Analogs of the claimed utility model are devices containing a capacitive sensor with an integrated temperature sensor connected to a processing and display device (patent for a utility model of the Russian Federation No. 10463 Device for measuring the octane number of gasolines / Astapov V.N., Skvortsov B.V., Vasiliev R. L., Pendyukhov E.P., IPC G01N 25/20, published Bulletin No. 7, 1999; utility model patent No. 34014. / Device for measuring the quality of petroleum products // Skvortsov B.V. Tsarev R. A., IPC G01N 25/20, publ. Bulletin No. 32, 2003); Patent for invention No. 2206085 / Device for operational measurement of the octane number of gasolines // Skvortsov BV, Sinnikov SG, Astapov V.N., IPC G01N 27/22 publ. bull. No. 17, 2003)

Недостатком аналогов является недостаточно высокая точность, связанная с разнообразием компонентного состава топлив.The disadvantage of analogues is the lack of accuracy associated with a variety of component composition of fuels.

Прототипом заявляемой полезной модели является устройство, содержащее емкостной датчик, со встроенным датчиком температуры, выходы которых подключены к входу устройства обработки (патент на полезную модель №66542 / Устройство измерения показателей детонационной стойкости и достоверности углеводородных топлив // Скворцов Б.В, Скворцов Д.Б, Борминский С.А, Желтова А.С. от 10.09.07 г.)The prototype of the claimed utility model is a device containing a capacitive sensor, with an integrated temperature sensor, the outputs of which are connected to the input of the processing device (patent for utility model No. 66542 / Device for measuring the detonation resistance and reliability of hydrocarbon fuels // Skvortsov B.V., Skvortsov D. B, Borminsky S.A., Zheltova A.S. from 09.10.07)

Недостатком прототипа является недостаточно высокая точность, а также достаточно сложная процедура калибровки устройства, что неудобно для пользователя, применяющего прибор для оперативного контроля на бензоколонках и нефтебазах.The disadvantage of the prototype is not sufficiently high accuracy, as well as a rather complicated procedure for calibrating the device, which is inconvenient for the user using the device for operational control at gas stations and tank farms.

Поставлена задача: повысить точность, упростить процесс калибровки устройства и облегчить тем самым процедуру использования прибора.The task is: to increase accuracy, simplify the process of calibrating the device and thereby facilitate the procedure for using the device.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в известном устройстве оперативного контроля показателей детонационной стойкости углеводородных топлив, содержащем емкостной датчик топлива со встроенным датчиком температуры, выходы которых подключены к входу устройства обработки, согласно полезной модели емкостной датчик включен в плечо измерительного моста, состоящего из электрических сопротивлений, в сопряженное плечо которого через ключ подсоединен блок комплексных сопротивлений, соответствующих эталонным товарным топливам с известными детонационными характеристиками.The solution to this problem is achieved by the fact that in the known device for operational monitoring of the detonation resistance of hydrocarbon fuels, comprising a capacitive fuel sensor with a built-in temperature sensor, the outputs of which are connected to the input of the processing device, according to a utility model, the capacitive sensor is included in the arm of the measuring bridge, consisting of electrical resistances , in the conjugated arm of which, through the key, a block of complex resistances corresponding to the reference commercial fuels with Known detonation characteristics.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, где изображена структурная схема предложенного устройства.The essence of the utility model is illustrated in the drawing, which shows a structural diagram of the proposed device.

Схема содержит: генератор 1 питающий переменным напряжением RC-мост, одним плечом которого является емкостной датчик 2 с контролируемым топливом 3 и встроенным датчиком температуры 4, а сопряженным плечом - набор комплексных сопротивлений 5, соединенных с питающим генератором через ключ К1, импеданс которых соответствует эталонным товарным топливам Z_Э. Два оставшихся плеча моста образуются постоянными сопротивлениями Z₁, Z₂, подобранными из соображений соизмеримости с импедансом датчика. В одну диагональ моста включен питающий генератор синусоидального напряжения 1. В противоположную диагональ моста включен вход усилителя 6, выход которого вместе с выходом датчика температуры 4 подключен к входу устройства обработки 7.The circuit contains: a generator 1 that supplies an alternating voltage to an RC bridge, one arm of which is a capacitive sensor 2 with controlled fuel 3 and an integrated temperature sensor 4, and a paired shoulder contains a set of complex resistances 5 connected to the supply generator through a key K1, the impedance of which corresponds to the reference commercial fuels Z _e . The two remaining shoulders of the bridge are formed by constant resistances Z ₁ , Z ₂ , selected for reasons of commensurability with the impedance of the sensor. A supply sinusoidal voltage generator 1 is included in one diagonal of the bridge 1. An amplifier 6 input is included in the opposite diagonal of the bridge, the output of which, together with the output of the temperature sensor 4, is connected to the input of the processing device 7.

Устройство работает следующим образом. Известно (см. прототип), что каждому товарному бензину, произведенному на сертифицированном предприятии, соответствует свой импенданс: ,The device operates as follows. It is known (see prototype) that each commodity gasoline produced at a certified enterprise has its own impedance: ,

где ε_A, σ(ω) - абсолютная диэлектрическая проницаемость и проводимость топлива соответственно, ω - частота. Относительная ε и абсолютная ε_А проницаемости связаны соотношением связаны соотношением: ε_А=ε_oε, где ε₀=8.85416·10^-12 [Ф/м]. Например, для топлив с октановыми числами 80, 92, 95, 98 импедансы известны и изменяются в определенных пределах для разных производителей. Поэтому при известном объеме датчика для каждого вида стандартных топлив можно подобрать соответствующее фиксированное комплексное сопротивление.where ε _A , σ (ω) is the absolute dielectric constant and fuel conductivity, respectively, ω is the frequency. The relative ε and absolute ε _A permeabilities are related by the relation: ε _A = ε _o ε, where ε ₀ = 8.85416 · 10 ^-12 [F / m]. For example, for fuels with octane numbers of 80, 92, 95, 98, the impedances are known and vary within certain limits for different manufacturers. Therefore, with a known sensor volume for each type of standard fuel, you can choose the appropriate fixed complex resistance.

Из прототипа известно, что активная составляющая импеданса топлива несет в себе информацию о его подлинности, а реактивная составляющая - о показателе детонационной стойкости. Отметим, что проводимость стандартных топлив, содержащих разрешенные присадки очень мала, поэтому активное сопротивление конденсатора велико. Проводимость топливу дают запрещенные кислородо- и металосодержащие присадки, спирты, вода.From the prototype it is known that the active component of the impedance of the fuel carries information about its authenticity, and the reactive component - about the indicator of detonation resistance. Note that the conductivity of standard fuels containing permitted additives is very small, therefore, the active resistance of the capacitor is large. Conductivity is provided by forbidden oxygen and metal-containing additives, alcohols, water.

Устройство работает следующим образом. В датчик 6 наливается контролируемое топливо 6. Датчик может быть погружным. Известно, что условием равновесия моста является равенство:The device operates as follows. Controlled fuel 6 is poured into the sensor 6. The sensor can be submersible. It is known that the condition for the equilibrium of the bridge is the equality:

Комплексное сопротивление можно представить в виде: ,Complex resistance can be represented as: ,

где R, X активная и реактивная составляющие, , .where R, X are active and reactive components, , .

Тогда уравнение разбивается на два равенства:Then the equation is divided into two equalities:

Прибор работает по принципу неуравновешенного моста. В процессе измерения переключением ключа К1 добиваются минимального выходного сигнала в диагонали моста, что будет соответствовать принадлежности данного топлива к определенному виду, например, для бензинов к одному из стандартных видов: 80, 92, 95, 98.. Если топливо полностью соответствует эталонному, выходной сигнал моста равен нулю. При отсутствии равновесия в диагонали моста возникает напряжение, определяемое по формуле:The device works on the principle of an unbalanced bridge. During the measurement, by switching the K1 key, the minimum output signal in the diagonal of the bridge is achieved, which will correspond to the fuel belonging to a certain type, for example, for gasoline in one of the standard types: 80, 92, 95, 98 .. If the fuel is fully consistent with the standard output the bridge signal is zero. In the absence of equilibrium, a voltage arises in the diagonal of the bridge, determined by the formula:

Если , а комплексное сопротивление датчика отличается от эталонного на величину , то выражение (3) примет вид:If , and the complex resistance of the sensor differs from the reference by , then expression (3) will take the form:

Отсюда: From here:

По величине ΔR можно судить о подлинности топлива, а по величине ΔХ - об отклонении показателя детонационной стойкости от значения, полученного при выборе вида топлива, полученного путем переключения ключа К₁.By the value of ΔR, one can judge the authenticity of the fuel, and by the value of ΔX - the deviation of the knock resistance indicator from the value obtained when choosing the type of fuel obtained by switching the key K ₁ .

Выходной сигнал моста подается в устройство обработки (3), где по формуле (5) вычисляется отклонение активной и реактивной составляющих импенданса топлива от эталонного значения. В памяти устройства обработки хранятся коэффициенты поправок для вычисления значений показателей детонационной стойкости Ω и подлинности Q, которые определяются по формулам:The output signal of the bridge is fed to the processing device (3), where the deviation of the active and reactive components of the fuel impedance from the reference value is calculated by formula (5). In the memory of the processing device, correction coefficients are stored to calculate the values of the detonation resistance indices Ω and authenticity Q, which are determined by the formulas:

где Ω₀ - октановое (цетановое) число базового топлива, полученного при уравновешивании моста. K_Ω, K_Q - коэффициенты поправок по детонационной стойкости и подлинности топлив. Отметим, что индекс подлинности эталонного топлива равен 1. Если индекс подлинности топлива выходит за допустимые рамки, например становится меньше 0,9, то топливо может быть отбраковано, хотя октановое число при этом может соответствовать заявленному.where Ω ₀ is the octane (cetane) number of the base fuel obtained by balancing the bridge. K _Ω , K _Q - correction factors for knock resistance and fuel authenticity. Note that the authenticity index of the reference fuel is 1. If the fuel authenticity index is outside the acceptable range, for example, becomes less than 0.9, then the fuel can be rejected, although the octane number may correspond to the declared one.

Использование предложенной схемы измерения позволяет повысить точность и чувствительность устройства, минимизировать и упростить процедуру калибровки прибора.Using the proposed measurement scheme can improve the accuracy and sensitivity of the device, minimize and simplify the calibration procedure of the device.

Claims

A device for operational monitoring of indicators of detonation resistance of hydrocarbon fuels, comprising a capacitive fuel sensor with an integrated temperature sensor, the outputs of which are connected to the input of the processing device, characterized in that the capacitive sensor is included in the arm of the measuring bridge, which consists of electrical resistances, into the mating arm of which is connected via a key block of complex resistances corresponding to reference commercial fuels with known detonation characteristics.