Устройство для определения содержания нерастворенной воды в технических жидкостях

 

Изобретение относится к измерительной технике, предназначено для определения содержания нерастворенной воды в технической жидкости, например в масле, и может быть использовано в системах смазки и охлаждения турбин, компрессоров, а также в системах очистки, в том числе и автоматизированных. Изобретение позволяет проводить непрерывный автоматический экспресс-контроль и повышает достоверность определения содержания нерастворенной воды в технических жидкостях. Емкость 1 снабжена нагревателем 2, выполненным на ее внешней поверхности, входным штуцером 3, выходным штуцером 5 и мембраной 6. Мембрана соединена с преобразователем 7 механических колебаний в электрический сигнал. Преобразователь соединен последовательно с резонансным усилителем 8, детектором 9 и входом a блока электронной обработки сигнала 10. Управляющий вход b блока электронной обработки сигнала 10 соединен с таймером 11, а выход с этого блока соединен с индикатором 12. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, предназначено для определения содержания нерастворенной воды в технической жидкости, например в масле, и может быть использовано в системах смазки и охлаждения турбин, компрессоров, а также в системах очистки, в том числе и автоматизированных.

Известно устройство качественного определения наличия воды (проба на "потрескивание"), содержащее емкость и нагреватель (Иванов В.С. Руководящие указания по эксплуатации трансформаторного масла. - М.: Энергия, 1966. -104 с., ил. стр. 86).

Недостатками известного устройства являются необходимость ручного отбора пробы масла в емкость, а также субъективность акустического контроля на слух.

Задачей изобретения является проведение непрерывного автоматического экспресс-контроля и повышение достоверности определения содержания нерастворенной воды в технических жидкостях.

Указанная задача решается следующим образом. Устройство, содержащее емкость и нагреватель, дополнительно содержит мембрану, входной и выходной штуцеры, размещенные на емкости, при этом мембрана соединена с преобразователем механических колебаний в электрический сигнал, выход которого соединен с последовательно соединенными резонансным усилителем, детектором и входом блока электронной обработки сигнала, при этом управляющий вход блока электронной обработки сигнала соединен с таймером, а выход этого блока соединен с индикатором.

Для получения количественного содержания воды для известного гранулометрического состава блок электронной обработки сигнала выполнен в виде последовательно соединенных блока выделения положительной производной сигнала и электрического счетчика, при этом входом и управляющим входом блока электронной обработки сигнала являются соответственно вход схемы выделения положительной производной и управляющий вход счетчика, а выходом блока электронной обработки сигнала является выход счетчика.

Для получения количественного содержания воды блок электронной обработки сигнала выполнен в виде управляемого интегратора.

Для определения гранулометрического состава воды блок электронной обработки сигнала выполнен в виде нескольких параллельных ветвей последовательно соединенных амплитудных селекторов и счетчиков, при этом входом и управляющим входом блока электронной обработки сигнала являются соответственно входы амплитудных селекторов и управляющие входы счетчиков, а выходом блока электронной обработки сигнала являются выходы счетчиков, соединенные с соответствующим им количеством индикаторов.

Для статистической обработки и документирования блок электронной обработки сигнала, индикатор и таймер выполнены в виде ЭВМ с соответствующим интерфейсом, содержащим аналого-цифровой преобразователь.

Для управления внешними исполнительными устройства в системах автоматизированной очистки технической жидкости индикатор выполнен в виде параллельно включенных по входу блока визуального отображения и порогового блока, при этом пороговый блок содержит выход для управления внешними устройствами.

Изобретение поясняется чертежами, где: на фиг. 1 представлена схема устройства; на фиг. 2 и фиг. 3 изображены варианты выполнения блока электронной обработки сигнала; на фиг. 4 изображен вариант выполнения индикатора.

Емкость 1 снабжена нагревателем 2, выполненным, например, в виде спирали на внешней поверхности емкости 1, входным штуцером 3, соединенным с регулятором расхода технической жидкости 4, выходным штуцером 5 и мембраной 6, соединенной с преобразователем механических колебаний в электрический сигнал 7, соединенным последовательно с резонансным усилителем 8, детектором 9 и входом a блока электронной обработки сигнала 10, при этом управляющий вход b блока электронной обработки сигнала 10 соединен с таймером 11, а выход c с этого блока соединен с индикатором 12. Устройство содержит темплообменник, например выполненный в виде спирального змеевика 13 и диафрагмы 14, и теплоизоляцию 15, а также терморегулятор 16, соединенный с нагревателем 2.

На фиг. 2 изображен вариант выполнения блока электронной обработки сигнала 10 в виде последовательно соединенных блока выделения положительной производной сигнала 17 и электрического счетчика 18, при этом входом a и управляющим входом b блока электронной обработки сигнала 10 являются соответственно вход электрического счетчика 18, а выходом c блока электронной обработки сигнала 10 является выход электрического счетчика 18.

На фиг. 3 изображен вариант выполнения блока электронной обработки сигнала 10 в виде нескольких параллельных ветвей (например, трех ветвей), последовательно соединенных, амплитудного селектора 19 и счетчика 20, амплитудного селектора 21 и счетчика 22, амплитудного селектора 23 и счетчика 24, при этом входом a и управляющим входом b блока электронной обработки сигнала 10 являются соответственно входы амплитудных селекторов 19, 21, 23 и управляющие входы счетчиков 20, 22, 24, а выходом c блока электронной обработки сигнала 10 являются соответственно выходы c₁, c₂, c₃ счетчиков 20, 22, 24, соединенные с соответствующим им количеством индикаторов.

На фиг. 4 изображен вариант выполнения индикатора 12 в виде параллельно включенных по входу блока визуального отображения 25 и порогового блока 26, при этом пороговый блок 26 содержит выход d для управления внешними устройствами.

Устройство работает следующим образом. Поток технической жидкости, например масла, через регулятор расхода 4 и входной штуцер 3 попадет в емкость 1. Нагреватель 2 вызывает разогрев в емкости 1 технической жидкости и содержащейся в ней эмульгированной воды. При достижении температуры технической жидкости выше некоторой величины происходит резкое вскипание эмульгированной воды, сопровождаемое акустическим импульсом, который воздействует на мембрану 6 и с помощью преобразователя механических колебаний в электрический сигнал 7 преобразуется в электрический сигнал, который усиливается резонансным усилителем 8 и детектируется детектором 9. Продетектированный сигнал обрабатывается блоком электронной обработки 10, и результаты обработки выдаются на индикатор 12, при этом время обработки задается таймером 11.

Прохождение потока технической жидкости через емкость 1 позволяет осуществлять проведение непрерывного автоматического экспресс-контроля, а преобразование акустических импульсов, вызванных вскипанием эмульгированной воды, в электрический сигнал с последующей электронной обработкой и регистрацией повышает достоверность определения содержания нерастворенной воды в технических жидкостях.

Блок электронной обработки сигнала 10, изображенный на фиг. 2, работает следующим образом. Сигнал с входа a поступает на схему выделения положительной производной 17, которая выдает счетный импульс на каждый сигнал, содержащий положительную производную. Счетные импульсы регистрируются электрическим счетчиком 18 и выдаются с выхода электрического счетчика 18 на выход c, причем работа электрического счетчика 18 управляется сигналом с входа b. При этом показания индикатора 12 пропорциональны количественному содержанию воды за единицу времени для известного гранулометрического состава.

Блок электронной обработки сигнала 10 в виде управляемого интегратора работает следующим образом. Сигнал с входа a поступает на вход управляемого интегратора, который накапливает среднее значение уровня сигнала за единицу времени и выдает среднее значение на выход c, причем работа управляемого интегратора управляется сигналом с входа b. Управляемый интегратор и индикатор 12 могут быть выполнены в аналоговом или цифровом виде. При этом показания индикатора 12 пропорциональны количеству содержащейся воды.

Блок электронной обработки сигнала 10, изображенный на фиг. 3, работает следующим образом. Сигнал с входа a поступает на входы амплитудных селекторов 19, 21, 23, если сигнал на входе a находится в определенном интервале амплитуд (что соответствует определенному гранулометрическому интервалу состава воды), соответствующих уровню срабатывания соответствующего амплитудного селектора 19, или 21, или 23, то последний выдает счетный импульс. Счетные импульсы регистрируются соответствующими счетчиками 20, 22, 24 и выдаются с выходов счетчиков 20, 22, 24 на выходы c₁, c₂, c₃, причем работа счетчиков 20, 22, 24 управляется с выхода b. При этом показания соответствующих индикаторов пропорциональны гранулометрическому составу воды.

Вариант выполнения блока электронной обработки сигнала 10, индикатора 12 и таймера 11 в виде ЭВМ с соответствующим интерфейсом, содержащим аналого-цифровой преобразователь, работает следующим образом. Сигнал с детектора 9 поступает на интерфейс, содержащий АЦП, и превращается в цифровую форму, а далее обрабатывается ЭВМ с соответствующим программным обеспечением на ЭВМ. При этом результат выводится на устройства ввода-вывода или через интерфейс на исполнительные устройства, что позволяет проводить статистическую обработку и документирование.

Индикатор 12, изображенный на фиг. 4, работает следующим образом. Сигнал с входа c поступает на вход блока визуального отображения 25 и вход порогового блока 26, при этом блок визуального отображения 25 выдает результаты обработки, а пороговый блок 26 при превышении входным сигналом установленного предельно допустимого уровня выдает сигнал на выходе d, который может осуществлять управление внешними устройствами в системах автоматизированной очистки технической жидкости.

Для уменьшения энергопотребления емкость 1 содержит внутри теплообменник между входным и выходным потоками технической жидкости, например, выполненный в виде спирального змеевика 13 и диафрагмы 14, в снаружи - теплоизоляцию 15, уменьшающую тепловые потери.

Для повышения точности определения содержания воды нагреватель 2 соединен с терморегулятором 16, который поддерживает необходимую температуру технической жидкости внутри емкости 1, что обеспечивает стабильный режим вскипания эмульгированной воды.

Для повышения чувствительности определения содержания воды обмотка нагревателя 2 выполнена бифилярно, что уменьшает действие электромагнитных помех на полезный сигнал.

Формула изобретения

1. Устройство для определения содержания нерастворенной воды в технических жидкостях, например маслах, содержащее емкость и нагреватель, отличающееся тем, что устройство дополнительно содержит мембрану, входной и выходной штуцеры, размещенные на емкости, при этом мембрана соединена с преобразователем механических колебаний в электрический сигнал, выход которого соединен с последовательно соединенными резонансным усилителем, детектором и входом блока электронной обработки сигнала, при этом управляющий вход блока электронной обработки сигнала соединен с таймером, а выход этого блока соединен с индикатором.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок электронной обработки сигнала выполнен в виде последовательно соединенных блока выделения положительной производной сигнала и электрического счетчика, при этом входом и управляющим входом блока электронной обработки сигнала являются соответственно вход схемы выделения положительной производной и управляющий вход счетчика, а выходом блока электронной обработки сигнала является выход счетчика.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок электронной обработки сигнала выполнен в виде управляемого интегратора.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок электронной обработки сигнала выполнен в виде нескольких параллельных ветвей последовательно соединенных амплитудных селекторов и счетчиков, при этом входом и управляющим входом блока электронной обработки сигнала являются соответственно входы амплитудных селекторов и управляющие входы счетчиков, а выходом блока электронной обработки сигнала являются выходы счетчиков, соединенные с соответствующим им количеством индикаторов.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок электронной обработки сигнала, индикатор и таймер выполнены в виде ЭВМ с соответствующим интерфейсом, содержащим аналого-цифровой преобразователь.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что индикатор выполнен в виде параллельно включенных по входу блока визуального отображения и порогового блока, при этом пороговый блок содержит выход для управления внешними устройствами.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4