Устройство для определения температуры вспышки и тангенса угла диэлектрических потерь горючих жидкостей

 

Изобретение относится к электроизмерительной технике. Устройство содержит закрытую камеру с расположенными в ее стенках нагревателем, крышкой, электродную систему, включающую измерительный электрод, выполненный в виде пластины, высоковольтный электрод, выполненный в виде двух пластин, электрический разрядник, помещенный в камере выше уровня испытуемой жидкости и соединенный с генератором высоковольтных импульсов, датчик температуры, блок индикации температуры. B устройстве также имеется блок индикации тангенса угла диэлектрических потерь, управляющий вход которого подключен к первому из двух выходов блока индикации температуры. На крышке камеры установлены выхлопной клапан с датчиком вспышки и защитный кожух с вентиляционными отверстиями, на котором установлены стойка и микродвигатель, причем последний расположен на изоляционной прокладке. Технический результат - расширение функциональных возможностей. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для контроля показателей горючих жидкостей, например трансформаторного масла.

Существующие устройства не позволяют проводить испытания в едином цикле нагрева, электроизоляционных показателей горючих жидкостей (тангенса угла диэлектрических потерь, температуры вспышки).

Недостатком устройств является неуниверсальность при измерении характеристик горючих жидкостей.

Известно устройство для определения температуры вспышки горючих жидкостей, содержащее камеру с установленным в ее стенках нагревателем и снабженной крышкой с выхлопным клапаном, выполненным в виде цилиндра с вентиляционными отверстиями и соосно с ним поршня, электрический разрядник, соединенный с выходом генератора высоковольтных импульсов, датчик температуры жидкости, подключенный к блоку индикации температуры, выход которого соединен с управляющим входом генератора высоковольтных импульсов, датчик вспышки, выполненный в виде постоянного магнита и размещенного на поршне с магнитоуправляемым контактом, размещенным в верхней части цилиндра, соединенный с управляющими входами генератора высоковольтных импульсов, блока индикации температуры и нагревателя (см. патент СССР N 1805359, G 01 N 25/52, 1993 г.). Недостатком устройства является невозможность определения тангенса угла диэлектрических потерь горючих жидкостей.

Известно устройство для определения тангенса угла диэлектрических потерь, содержащее высоковольтный трансформатор с дополнительным выводом на высоковольтной обмотке, первый основной вывод которой через последовательно соединенные испытуемый конденсатор и резистор соединен с вторым основным выводом и подключен к общей точке схемы, источник синусоидального сигнала, выполненного в виде генератора стабильной частоты и подключенный к первичной обмотке высоковольтного трансформатора, блок индикации тангенса угла диэлектрических потерь, схема измерения разности фаз, один вход которой подключен к общей точке соединения резистора и испытуемого конденсатора, другой к дополнительному выводу высоковольтной обмотки трансформатора, а выход соединен с блокам индикации тангенса угла диэлектрических потерь (см. патент РФ N 2115131). Недостатком устройства является невозможность определения температуры вспышки горючих жидкостей.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства путем автоматического измерения тангенса угла диэлектрических потерь при температуре жидкости 90^oC и использование электродной системы в качестве мешалки испытуемой жидкости в процессе измерения ее температуры вспышки, начиная с температуры жидкости 90^oC и выше, а также уменьшение потребления электрической энергии в процессе этих измерений и сокращение времени измерений.

Для достижения цели в устройство введены установленный на крышке камеры защитный кожух с вентиляционными отверстиями, смонтированной на нем стойкой и прикрепленной к ней одним концом пружиной на ее верхней части, втулка, нижний конец которой жестко прикреплен к стержню высоковольтного электрода, а на верхнем конце находится флажок, установленный на изоляционной втулке, который имеет связь со вторым концом пружины, микродвигатель, установленный на изоляционной опоре защитного кожуха и снабженный другим флажком, расположенным на его оси и позволяющим приводить в движение флажок, установленный на изоляционной втулке, при этом микродвигатель снабжен дополнительным управляющим входом, соединенным с датчиком вспышки, в блок индикации температуры введены два дополнительных выхода, а в источник синусоидального сигнала - два дополнительных управляющих входа, которые связаны друг с другом соответственно, а одна из этих цепей соединена с дополнительно введенным управляющим входом в блок индикации тангенса угла диэлектрических потерь и с дополнительно введенным в схему управляющим входом микродвигателя.

Зазор между измерительным и высоковольтными электродами обеспечен с помощью изоляционных конструкций. На чертеже приведена конструкция в двух проекциях с датчиком вспышки, электродной системой, системой смешивания горючей жидкости и блок-схемой электрической части (фиг. 1, фиг. 2).

Устройство содержит закрытую камеру 1 с расположенными в его стенках нагревателем 2, крышкой 3, электродную систему, включающую измерительный электрод 4, выполненный в виде пластины, высоковольтный электрод 5, выполненный в виде двух пластин, электрический разрядник 6, помещенный в камере 1 выше уровня испытуемой жидкости 7 и соединенный с генератором высоковольтных импульсов 8, датчик температуры 9, блок индикации температуры 10, который имеет три независимых выхода 11, 12, 13, один из которых 11, подключен к управляющему входу 14 генератора высоковольтных импульсов 8, два других 12, 13 подключены соответственно к управляющим входам 15, 16 источника синусоидальных сигналов 17, высоковольтный трансформатор 18 с дополнительным выводом на высоковольтной обмотке. Один вывод высоковольтной обмотки подключен к высоковольтному электроду 5 через изоляционную втулку 19, стержень 20, вывод 21, а другой к общей точке схемы.

Устройство также содержит схему измерения разности фаз 22, которая сравнивает угол между низковольтным сигналом 23 с отпайки высоковольтной обмотки трансформатора 18 и сигналом 24, вызванным током проводимости через испытуемую жидкость 7 на резисторе 25. Один вывод резистора соединен с общей точкой схемы, а другой подключается к измерительному электроду 4 через проходной изолятор 26, гибкий изоляционный провод 27 и вывод 28.

Устройство также имеет блок индикации тангенса угла диэлектрических потерь 29, управляющий вход 30 которого, подключен к выходу 12 блока индикации температуры 10, защитный кожух 31 с вентиляционными отверстиями 32 и установленный на нем через изоляционную прокладку 33 микродвигатель 34, выхлопной клапан с датчиком вспышки, расположенный на крышке 3 камеры 1.

Выхлопной клапан состоит из цилиндра 35 с вентиляционными отверстиями 36 и соосно с ним поршня 37. На крышке под поршнем имеется выхлопное отверстие 38. Датчик вспышки представляет собой магнит 39, закрепленный на поршне 37, магнитоуправляемый контакт 40, закрепленный на крышке цилиндра 35. Магнитоуправляемый контакт 40 соединен с управляющими входами 41 микродвигателя 34, 42 и 43 блока индикации температуры 10 и источника питания 44 нагревателя 2 и с управляющим входом 45 генератора высоковольтных импульсов 8. Микродвигатель 34 имеет дополнительный управляющий вход 46, соединенный с выходом 12 блока индикации температуры 10, флажок 47 на оси 48. Другой флажок 49 установлен на верхней части изоляционной втулки 19, пружина 50 прикреплена к флажку 49 и стойке 51, установленной на защитном кожухе 33. Стержень 20 жестко прикреплен к изоляционной втулке 19 и проходит через проходной изолятор 52 и внутри него может свободно вращаться. Зазор между пластинами 4 и 5 равный 2 мм, обеспечен изоляционной втулкой 53 и прокладкой 54, которые фиксируются с помощью винта 55, гайки 56, и шайбы 57.

Устройство работает следующим образом. Осуществляется нагрев испытуемой жидкости 7 нагревателем 2 до температуры 85^oC. Уровень сигнала, поступающего от датчика температуры 9 на этой стадии, ниже установки срабатывания блока индикации температуры 10, в связи с чем источник синусоидального сигнала 17 заблокирован по управляющему входу 16. При достижении жидкостью температуры 85^oС блок индикации температуры 10 снимает со своего выхода 13 сигнал, блокирующий источник синусоидального сигнала 17. Синусоидальное напряжение через высоковольтный трансформатор 18, стержень 20, вывод 21 подается на высоковольтный электрод 5. Устройство переходит в режим измерения тангенса угла диэлектрических потерь. Между высоковольтным 5 и измерительным 4 электродами появляется высоковольтное напряжение 2 кВ. Низковольтный сигнал 23 с отпайки высоковольтной обмотки трансформатора 18 и сигнал 24, вызванный током проводимости через испытуемую жидкость 7 на резисторе 25, подается на схему измерения разности фаз 22. Значение разности угла между двумя сигналами на входах 23 и 24 подается на блок индикации тангенса угла диэлектрических потерь 29. При достижении температуры трансформаторного масла 90^oC, при которой измеряется значение тангенса угла диэлектрических потерь трансформаторных масел (см. Методическое указание по эксплуатации трансформаторных масел РД 34.43.105-89, Союзтехэнерго, Москва 89), блок индикации температуры 10 с дополнительного выхода 12 фиксирует показание блока индикации тангенса угла диэлектрических потерь 29 на табло по дополнительному управляющему входу 30, одновременно блокирует источник синусоидального сигнала 17 по управляющему входу 15, запускает микродвигатель 34 по управляющему входу 46.

Флажок 47 микродвигателя 34, расположенный на его оси 48 приводит в движение другой флажок 49, установленный на изоляционной втулке 19, в связи с чем электродная система поворачивается на некоторый угол вокруг своей оси, натягивая пружину 50. Далее, по мере вращения вала микродвигателя 34 флажки 47 и 49 расцепляются и под действием силы пружины 50, электродная система возвращается в исходное состояние. Происходит смешение масла и равномерный его нагрев по всему объему камеры 1.

При достижении температуры жидкости на 10-15^oC ниже предполагаемой температуры вспышки уровень сигнала, поступающего от датчика температуры 9 ниже установки срабатывания блока индикации 10 по выходу 11, в связи с чем генератор высоковольтных импульсов - 8 заблокирован по управляющему входу 14. Электрический разрядник обесточен. Поршень 37 опущен под воздействием силы тяжести до основания цилиндра 35 и закрывает выхлопное отверстие 38 в крышке 3. Над поверхностью жидкости образуется пар. При достижении жидкостью температуры заданной установки, блок индикации температуры 10 снимает со своего выхода 11 сигнал, блокирующий генератор 8. Устройство переходит в режим измерений температуры вспышки горючей жидкости. Между электродами разрядника 6 периодически появляются электрические искры, которые при температуре жидкости, равной температуре вспышки, приводят к быстрому сгоранию (взрыву) накопившихся паров. Под давлением образовавшихся в результате взрыва продуктов сгорания поршень движется вверх, перемещая магнитный стержень 39 к магнитоуправляемому электрическому контакту 40. Контакт 40 срабатывает и по управляющему входу 45 блокирует генератор 8, фиксирует показание блока индикации температуры 10 на табло посредством управляющего входа 42, отключает микродвигатель 34 и источник питания 44, соответственно по управляющим входам 41 и 43. Давление стравливается через вентиляционные отверстия 36 и 32. Таким образом, весь процесс измерения тангенса угла диэлектрических потерь и температуры вспышки происходит в едином цикле нагрева испытуемой жидкости без дополнительной затраты энергии и участия человека в процессе измерения.

Для устранения взаимодействия электродов 4, 5 и изоляционных конструкций 53, 54 с контролируемой жидкостью пластины 4, 5 электродной системы изготовлены из нержавеющей стали, а втулки 19, 54, прокладки 33, 53, проходные изоляторы 26, 52 выполнены из фторопласта-4.

Формула изобретения

1. Устройство для определения температуры вспышки и тангенса угла диэлектрических потерь горючих жидкостей, содержащее камеру с установленным в ее стенках нагревателем и снабженную крышкой с выхлопным клапаном, выполненным в виде цилиндра с вентиляционными отверстиями и соосно с ним поршня, электрический разрядник, соединенный с выходом генератора высоковольтных импульсов, датчик температуры жидкости, подключенный к блоку индикации температуры, выход которого соединен с управляющим входом генератора высоковольтных импульсов, датчик вспышки, выполненный в виде постоянного магнита и размещенный на поршне с магнитоуправляемым контактом, размещенным в верхней части цилиндра, соединенный с управляющими входами генератора высоковольтных импульсов, блока индикации температуры и нагревателя, высоковольтный трансформатор с дополнительным выводом на высоковольтной обмотке, первый основной вывод которой через последовательно соединенные испытуемый конденсатор, представляющий собой измерительный электрод, изолированный от него высоковольтный электрод, а также выводы и резистор соединен со вторым основным выводом и подключен к общей точке схемы, источник синусоидальных сигналов, выполненный в виде генератора стабильной частоты и подключенный к первичной обмотке высоковольтного трансформатора, блок индикации тангенса угла диэлектрических потерь, схема измерения разности фаз, один вход которой подключен к общей точке соединения резистора и испытуемого конденсатора, другой - к дополнительному выводу высоковольтной обмотки трансформатора, а выход соединен с блоком индикации тангенса угла диэлектрических потерь, отличающееся тем, что в него дополнительно введены установленный на крышке камеры защитный кожух с вентиляционными отверстиями, смонтированной на нем стойкой и прикрепленной к ней одним концом пружиной на ее верхней части, втулка, нижний конец которой жестко прикреплен к стержню высоковольтного электрода, а на верхнем конце находится флажок, установленный на изоляционной втулке, который имеет связь со вторым концом пружины, микродвигатель, установленный на изоляционной опоре защитного кожуха и снабженный другим флажком, расположенным на его оси и позволяющим приводить в движение флажок, установленный на изоляционной втулке, при этом микродвигатель снабжен дополнительным управляющим входом, соединенным с датчиком вспышки, в блок индикации температуры введены два дополнительных выхода, а в источник синусоидального сигнала - два дополнительных управляющих входа, которые связаны друг с другом соответственно, а одна из этих цепей соединена с дополнительно введенным управляющим входом в блок индикации тангенса угла диэлектрических потерь и с дополнительно введенным в схему управляющим входом микродвигателя.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что стержень высоковольтного электрода проходит сквозь крышку камеры, при этом стержень жестко прикреплен к изоляционной втулке и проходит через проходной изолятор и внутри него может свободно вращаться.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что флажок, установленный на изоляционной втулке, и флажок, установленный на оси микродвигателя, находятся на одном уровне по горизонтали.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2