Исследование и выбор методов повышения точности измерения влагосодержания светлых нефтепродуктов, страница 3

                                                                             (1.5)

На точность измерений может влиять и разница между давлением в преобразователе при градуировании прибора и давлением при измерениях. Зависимость ДП углеводородов от давления изучалась Овеном и Бринкли, предложившими эмпирическую формулу, хорошо согласующуюся с экспериментальными данными:

                                                                                      (1.6)

где e₁ e_р – ДП углеводородов при давлении соответственно 10⁵ и Р, Па;

А и В – коэффициенты, характеризующие вещество.

Учитывая, что А=0,11¸0,17, а В ³ 600, выражение (1.6) упрощается и получается зависимость

                                                                          (1.7)

     Наличие свободного газа в эмульсиях и его выделение в процессе измерений влажности в виде мелких пузырьков с диэлектрической проницаемостью, равной 1, может привести к изменению ДП эмульсии на величину De_г при небольшом объемном содержании газа W_г:

                                                                                          (1.8)

     При некоторых средах в процессе измерений электроды емкостного преобразователя могут покрываться тонким слоем инородного вещества (например, парафином при измерении нефтяных эмульсий). Влияние такого покрытия можно учесть с помощью формулы для ДП слоистого диэлектрика, состоящего из слоя эмульсии с ДП e и слоя покрытия с ДП e_с:

                                                                              (1.9)

где W_с – объемное содержание слоя примеси в рабочем пространстве датчика.

В таблице 1.1 приведены формулы для расчета погрешностей, вызываемых изменением температуры и давления, наличием эмульгатора, выделением свободного газа, осаждением посторонних примесей, полученные на основании выражений (1.2), (1.3), (1.5), (1.7), (1.8), (1.9).

        Таблица 1.1

Причина погрешности	Максимальная погрешность	Условия градуирования	Группа
Наличие эмульгатора		D=0	1
Изменение давление		Р=Р0	1
Наличие свободного газа		Wг=0	2
Осаждение примесей на электродах		Wc=0	2
Изменение температуры нефтепродукта		Т=Т0	3
Изменение сорта нефтепродукта		eн=eн 0	3

           Все рассмотренные факторы можно разделить на три группы:

1)  практически не влияющие на точность измерений в рассматриваемых условиях;

2)  действие которых можно ограничить в допустимых пределах выбором соответствующих условий измерений;

3)  влияние которых должно компенсироваться схемными решениями.

     К последней группе относятся изменения температуры и диэлектрической проницаемости нефтепродукта.[8]

     Изменение диэлектрической проницаемости исследуемого нефтепродукта скомпенсировано, как было указано выше, за счет применения метода измерения сравнения с мерой (см. п.1.6.3 ).

     Температурная погрешность также исключена за счет применения меры – обезвоженного нефтепродукта. Если оба преобразователя – измерительный и образцовый – находятся при одинаковой температуре, то отличие температуры, при которой производят измерения, от той, при которой осуществлялась градуировка прибора, не будет влиять на результат измерения.

     Если же ячейки находятся при разных температурах, то будет присутствовать температурная погрешность. (Расчет возможных значений температурной погрешности прибора приведен в разделе 3.) В этом случае необходимо включать дополнительные каналы для измерения температуры  и затем вводить поправку в результат измерения в соответствии с формулой (1.3). Развитие микропроцессорных технологий в последнее время делает такое исправление результата измерений простым и недорогим, не требующим дополнительных материальных затрат и специальных знаний обслуживающего персонала.

1.5 Прибор для измерения влагосодержания светлых нефтепродуктов

Разработанный прибор основан на диэлькометрическом принципе измерения влагосодержания и использует метод измерения с образцовой мерой.

1.5.1 Структурная схема прибора

Структурная схема прибора представлена на рисунке 1.1. Датчик представляет собой две измерительные ячейки, в которые вмонтированы конденсаторы для преобразования измеряемой физической величины в пропорциональную емкость. Одна из ячеек является измерительной, а другая - образцовой, в них будут помещаться исследуемый и обезвоженный нефтепродукт (мера).

Цифровая часть

Аналоговая часть

    

Отсчетное устройство

Датчик

                                    

                               

                                                       

Канал измерения температуры

Источник питания

                                                       +15В

                                                        -15В

                                                        +5В

                                                                Рис.1.1

Аналоговая часть содержит измерительно-компенсационный мост для преобразования выходного параметра датчика – емкости  в пропорциональную величину напряжения, усилитель этого напряжения до величины, удобной для дальнейшей обработки и выпрямитель для получения постоянного напряжения.

Цифровая часть представляет собой микроконтроллер, который служит для преобразования аналогового сигнала-напряжения в цифровой код, эту операцию выполняет встроенный аналого-цифровой преобразователь последовательного приближения, микроконтроллер выполняет также функцию компенсации погрешности нелинейности.

Отсчетное устройство предназначено для индикации измеряемого значения влагосодержания в удобной для оператора форме.