§ 5. ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ЗАСТЫВАНИЯ НЕФТЕПРОДУКТОВ

Одним из основных параметров, характеризующих эксплуатационные качества нефтепродуктов, в частности дизельного топлива, является температура застывания. Современные промышленные методы измерения температуры застывания основаны на определении затухания ультразвукового импульса, созданного в подлежащем исследованию нефтепродукте.

Рис. 171. Схематический разрез прибора для определения температуры застывания нефтепродуктов.

Резкое затухание ультразвука свидетельствует о начале застывания нефтепродукта.

Практически работа, согласно этому методу, заключается в следующем. В специальную кювету заливается порция нефтепродукта. От ультразвукового генератора в кювете создаются импульсы ультразвука. В паузах между подачей прямых импульсов производится измерение величины импульса, отраженного от противоположной стенки кюветы. Температура кюветы и заполняющего ее нефтепродукта равномерно понижается и непрерывно измеряется малоинерционным электрическим термометром. Когда отраженный ультразвуковой импульс начинает затухать, что свидетельствует о застывании нефтепродукта, электротермометр

фиксирует температуру внутри кюветы. Затем кювета должна быть нагрета до температуры около 10°. Нефтепродукт сливается, кювета заполняется новой порцией продукта, и цикл измерений повторяется.

К вышесказанному следует добавить, что весь цикл измерения, слива и заполнения кюветы новой порцией нефтепродукта должен осуществляться автоматически.

То, что термобатарея может работать как в режиме нагрева, так и в режиме охлаждения, позволило создать прибор, отвечающий всем требованиям эксплуатации.

Рис. 172. Блок-схема прибора для определения температуры застывания нефтепродуктов.

Схематически разрез термоэлектрического прибора для определения температуры застывания нефтепродуктов приведен на рис. 171.

Две однокаскадные термоэлектрические батареи 1, содержащие по пять термоэлементов каждая, со стороны холодных спаев через электроизолированные коммутационные пластины 2 с двух противоположных сторон припаяны к кювете 3. Для улучшения теплопередачи от кюветы к находящемуся в ней нефтепродукту 4 кювета изготовлена из материала с высокой теплопроводностью — меди. Исследуемый нефтепродукт заливается и сливается из кюветы через два штуцера 5. Для уменьшения паразитных теплопритоков к кювете по штуцерам последние имеют звенья из плексигласа 6, которые, обладая малой теплопроводностью, образуют тепловые мостики. Через плексигласовый штуцер 7 в кювету вводится датчик электротермометра — термистор, посредством которого ведется измерение температуры нефтепродукта. Пьезоэлектрический вибратор 8, закрепленный на стенке кюветы, создает

ультразвуковые импульсы и одновременно является приемником отраженных от противоположной стенки кюветы импульсов.

Термоэлементы с горячей стороны припаяны к коллекторам 9, в которых проходит вода, снимающая тепло с термобатареи. Подвод и слив воды производятся через штуцера 10. Для придания термобатареям необходимой механической прочности коллекторы их горячих спаев залиты в эпоксидную смолу.

Рис. 173. Общий вид прибора для определения температуры застывания нефтепродуктов (первый вариант).

Для уменьшения теплопритока на кювету извне она окружена слоем пенопласта.

Блок-схема питания и автоматического регулирования работы прибора изображена на рис. 172. Питание термоэлектрической батареи осуществляется от двухполупериодного выпрямителя, в котором в качестве вентилей используются сильноточные германиевые диоды.

Отраженный ультразвуковой импульс подается на блок автоматики. При начале затухания отраженного импульса блок автоматики фиксирует температуру нефтепродукта и включает реверсирующее устройство, которое переключает полярность питающего тока, переводя термобатареи из режима охлаждения в режим нагрева. Нефтепродукт в кювете разогревается, и через определенное время автоматически включается сливное устройство, которое

освобождает кювету и наполняет ее новой порцией нефтепродукта. Затем на термобатарею подается ток прямой полярности и процесс измерения повторяется. Для исключения подачи на термобатарею питания при отсутствии воды служит гидрореле. В блоке автоматики имеется самопишущий прибор, фиксирующий результаты измерений.

На рис. 173 дан общий вид прибора.

Основные технические характеристики прибора приводятся ниже.

(см. скан)

Испытания термоэлектрического прибора для определения температуры застывания нефтепродуктов на ряде нефтеперерабатывающих заводов показали его высокие эксплуатационные качества. Тем не менее возникла необходимость создания прибора, работающего на том же принципе, обеспечивающего более низкие температуры застывания нефтепродуктов. В этом приборе были использованы две двухкаскадные термобатареи с последовательным питанием каскадов. В первом каскаде каждой из половин термобатареи было 10 термоэлементов, во втором — 2. Кювета с исследуемым нефтепродуктом припаивалась между термобатареями. Нагрев кюветы до температуры разжижения нефтепродукта производился специальным электрическим нагреваталем, закрепленным сбоку кюветы.

Для удовлетворения требованиям взрывобезопасности все подходящие к кювете трубки изготовлены из текстолита с толщиной стенки В связи с этим для максимального сокращения величины теплопритока к кювете по трубкам последние имели достаточную длину. Герметизация прибора с целью обеспечения взрывобезопасности продуктов осуществлялась посредством пайки и заливки швов эпоксидной смолой. Сборка термобатареи на гофрированных теплопереходах и использование -образных соединительных пластин, уменьшающих механическое напряжение

в батарее, позволили осуществить длительную циклическую работу приборов в режиме нагрев—охлаждение в условиях нефтеперерабатывающих заводов.

Основные технические характеристики прибора следующие.

(см. скан)

Общий вид собранного прибора, вынутого из взрывозащитного колпака, приведен на рис. 174.

В 1964 г. С. С. Паллеем был предложен новый метод определения температуры застывания нефтепродуктов. Согласно этому методу, температура застывания исследуемого нефтепродукта определяется путем циклического воздействия давлением на охлаждаемый продукт с одной стороны кюветы с фиксацией момента прекращения реагирования на это давление с другой стороны кюветы. Контроль за изменением давления производится посредством микроманометров. Этот метод определения температуры застывания значительно проще и надежнее метода ультразвукового зондирования.

В 1965 г. были разработаны два термоэлектрических прибора для определения температуры застывания нефтепродуктов по методу С. С. Паллея. Один из приборов предназначен для определения температуры застывания некоторых сортов масел. Конструктивно он был выполнен на двухкаскадной термобатарее с последовательным питанием аналогично описанной выше. Медная кювета, заделанная в плексиглас, механически закреплялась на коллекторе холодных спаев второго каскада термобатареи. Теплоотводящая водяная система была выполнена во фланце прибора, посредством которого осуществлялась герметизация во взрывобезопасном корпусе.

Техническая характеристика прибора для определения температуры застывания масел приводится ниже.

(см. скан)

Общий вид прибора для определения температуры застывания масел с одетой теплоизоляцией без взрывобезопасного корпуса приведен на рис. 175.

В 1965 г. был разработан еще один тип термоэлектрического прибора для нефтепродуктов с низкой температурой застывания. В основу определения момента застывания положен метод изменения давления. В этом приборе для обеспечения температуры в кювете в пределах били использованы две трехкаскадные термобатареи с последовательным питанием всех каскадов. Первый каскад термобатареи состоит из 15 термоэлементов, второй — из 3 термоэлементов, и третий каскад образован одним термоэлементом. Кювета плотно зажимается между третьими каскадами двух термобатарей. Для исключения замыкания питающего батарею тока через кювету холодные коммутационные пластины третьих каскадов термобатарей посредством керамического теплоперехода электроизолированы от кюветы. Для создания надежного теплового контакта между термобатареями и кюветой коллекторы холодных спаев третьих каскадов термобатарей сделаны из свинца. Конструкция прибора выполнена с учетом требований взрывобезопасности. Длительные испытания прибора в циклической работе по режиму охлаждение—нагрев показали его высокие эксплуатационные качества и надежность. Следует отметить, что в этом приборе, собранном на прессованных термоэлементах из серийно выпускаемых термоэлектрических сплавов, удалось получить устойчивый перепад температур в 92°.

Приводим основные технические параметры трехкаскадного

(см. скан)

холодильника для определения температуры застывания нефтепродуктов.

(см. скан)

Рис. 176. (см. скан) Общий вид термоэлектрического прибора для определения температуры застывания нефтепродуктов (третий вариант).

Общий вид трехкаскадного прибора для определения температуры застывания нефтепродуктов со снятой теплоизоляцией приведен на рис. 176.