Российские ученые разработали прибор автоматической оценки плотности горючего
Ученые Пензенского государственного университета (ПГУ) создали первый прибор, регистрирующий на постоянной основе плотность горючего. Разработка поможет сэкономить миллионы рублей при хранении и транспортировке топлива. С его помощью можно автоматизировать процесс измерения плотности углеводородов на нефтеперерабатывающих, химических объектах, АЗС, АГЗС, нефтебазах. Погрешность измерения в три раза ниже, чем у известных аналогов.
В настоящее время нефтеперерабатывающая промышленность, автозаправочные и газозаправочные станции сталкиваются с серьезной проблемой учета хранящегося горючего, так как его объем сильно зависит от плотности. Поэтому расход жидких углеводородов целесообразно оценивать не по объему, а по массе горючего. Энергетическая способность нефтепродуктов также определяется их массой. А массу горючего можно точно определить, только зная плотность.
«Сжиженные углеводороды — это нефть, бензин, керосин и другие. Они представлены в жидком виде, но измерять в литрах их нельзя. По объему тары не выйдет определить, сколько конкретно продукта в ней. Объем содержимого с нефтяной основой меняется в зависимости от температуры воздуха», — пояснил один из авторов разработки, доцент кафедры «Физика» ПГУ, кандидат физико-математических наук Александр Рудин.
Сейчас контроль плотности нефтепродуктов на нефтеперерабатывающих предприятиях и АЗС осуществляется лабораторными методами с помощью отбора проб. Используемые для этого приборы обладают высокой точностью, но неудобны в использовании, так как требуют много времени для анализа и не позволяют осуществлять контроль плотности нефтепродукта на месте. Автоматического прибора, регистрирующего на постоянной основе плотность горючего с необходимой точностью, в настоящее время не существует.
Пензенские ученые разработали конструкцию и создали действующий макет такого прибора. Он позволяет осуществлять в непрерывном и автоматическом режиме измерение плотности сжиженных углеводородов в широком интервале температур и давлений. Относительная погрешность измерения плотности при этом не превышает 0,02%.
Устройство типа «струнный плотномер» позволяет проводить измерения плотности жидких сред методом измерения частоты собственных колебаний электронно-механической автоколебательной системы. Основным элементом его выступает тонкая металлическая струна, к нижнему концу которой подвешен металлический шар или кварцевый цилиндр, помещаемый в исследуемую среду. Частота колебаний струны определяется плотностью жидкости.
«Закон Архимеда гласит, что выталкивающая сила, действующая на тело, погруженное в жидкость, равна весу вытесненной им жидкости. Поэтому сила Архимеда напрямую зависит от плотности жидкости. Механические колебания струны с помощью пьезоэлектрического датчика преобразуются в электрические. Они через экранированный кабель подаются на вход электронного блока. Его вход подключен одновременно к верхнему и нижнему концам струны колебательной системы и электронному частотомеру», — пояснил Александр Рудин.
Все параметры автоколебательной системы прибора вводятся в специальную компьютерную программу. Она в автоматическом режиме осуществляет расчет плотности исследуемой жидкости в зависимости от состава жидкости, температуры и давления. Время одного измерения не превышает одной минуты.
Способ запатентован. В настоящее время исследователи ведут переговоры с крупными предприятиями нефтегазовой отрасли о его использовании.
Работа выполнена в научно-исследовательской лаборатории «Оптика туннельно-связанных структур» ПГУ, созданной при финансовой поддержке Минобрнауки России.