Термооптичний метод і засіб вимірювального контролю компонентів скрапленого нафтового газу

Abstract

В дисертаційній роботі викладено результати досліджень щодо підвищення вірогідності вимірювального контролю масових часток компонентів скрапленого нафтового газу, який перебуває при різних температурах, шляхом знаходження значення густин рідкої фази. У роботі запропоновано термооптичний метод вимірювального контролю масових часток компонентів скрапленого нафтового газу, який базується на відмінностях у температурних залежностях показників заломлення, а, отже, густин компонентів скрапленого нафтового газу, при цьому результатом вимірювання є числові значення показників заломлення і, відповідно, густини рідкої фази скрапленого нафтового газу при декількох різних температурах, що дозволило за апріорно відомими значеннями густин компонентів скрапленого нафтового газу при цих температурах визначити їхні масові частки та підвищити вірогідність контролю на 10%. На основі запропонованого методу удосконалено функцію вимірювального перетворення показника заломлення скрапленого нафтового газу, що дозволило зменшити зведену похибку вимірювання в 1,2 рази, та проведено її дослідження. На основі досліджень розроблено оптико-електронний засіб вимірювального контролю масових часток компонентів скрапленого нафтового газу, математична модель якого дає змогу визначати масові частки компонентів скрапленого нафтового газу та підвищити вірогідність контролю до рівня 0,97. Проведено оцінку статичних метрологічних характеристик вимірювального каналу засобу контролю масових часток компонентів скрапленого нафтового газу. Виділено основні похибки засобу контролю. Знайдено композицію законів розподілу для виділених складових випадкової похибки, на основі яких оцінено показники вірогідності вимірювального контролю масових часток компонентів скрапленого нафтового газу. Встановлено, що вірогідність прийняття правильного результату становить 0,97, що на 0,1 вище, ніж у відомих засобів.

В диссертационной работе изложены результаты исследований по повышению достоверности измерительного контроля массовых долей компонентов сжиженного нефтяного газа, который находится при различных температурах, путем нахождения значения плотностей жидкой фазы. Проанализировано современное состояние методов и средств измерительного контроля массовых долей компонентов сжиженного нефтяного газа. Выявлено, что основными методами измерительного контроля является хроматографический, химический, радиоволновой, радиочастотный, пиролиза, гидростатического взвешивания, испарения и охлаждения. Установлено, что основ- ными недостатками средств измерительного контроля массовых долей компонентов сжиженного нефтяного газа является высокая стоимость, сложность процесса измерения и низкая точность определения массовых долей смеси пропан-бутан, поскольку наличие ненасыщенных углеводородов не учитывается. В работе предложен термооптический метод измерительного контроля массовых долей компонентов сжиженного нефтяного газа, основанный на различиях в температурных зависимостях показателей преломления, а, следова- тельно, плотностей компонентов сжиженного нефтяного газа, при этом резуль- татом измерения является числовые значения показателей преломления и, соответственно, плотности жидкой фазы сжиженного нефтяного газа при нескольких различных температурах, что позволило по априорно известными значениями плотностей компонентов сжиженного нефтяного газа при этих температурах определить их массовые доли и повысить достоверность контроля на 10%. В работе также разработана методика модельных жидкостных систем, для приготовления которой предложено использовать толуол, изооктан и гексан, исходя из близости их температурных характеристик к составляющим сжиженного нефтяного газа. Это позволило проводить исследования сжиженного нефтяного газа в лабораторных условиях путем переноса исследования с газа на модельную систему. Проведено оценку статических метрологических характеристик измерительного канала средства контроля массовых долей компонентов сжиженного нефтяного газа. Выделены основные погрешности средства контроля. Проведен анализ результатов экспериментальных исследований средства измерительного контроля массовых долей компонентов сжиженного нефтяного газа, который показал сходимость теоретической и экспериментальной характеристики. Погрешность модели не превышает 8%. Найдено композицию законов распределения для выделенных составляющих случайной погрешности, на основе которых оценены показатели достоверности измерительного контроля массовых долей компонентов сжиженного нефтяного газа. Установлено, что вероятность принятия правильного результата составляет 0,97, что на 0,1 выше, чем в известных средств.

The thesis presents the research results to increase the probability of mass fractions measuring control of LPG components, which has various temperatures by defining the density of the liquid phase. The thermo-optical method for measuring control of mass fractions of LPG components is presented in the paper; it is based on the differences in temperature dependences of the refractive index, and thus the densities of the LPG components, the results of the measurement are numerical values of the refractive index and therefore the density of the liquid phase of LPG at several different temperatures, allowing to estimate the mass fractions of LPG components and increase the probability of control by 10% with the help of a priori known values of density of LPG components at these temperatures. The measuring conversion function of the refractive index of LPG was improved based on the proposed method, thus reducing consolidated measurement error by 1.2 times, its investigation was conducted. Based on research conducted it was developed the device of optoelectronic mass fraction measuring of LPG components, its mathematical model allows to determine the mass fractions of LPG components and increase the probability of control to the level of 0.97. The estimation of static metrological characteristics of control device measuring channel for the LPG components mass fractions. The control device basic errors are defined as well. Distribution law compositions were defined for selected random error components based on which probability indicators of mass particle measuring control of LPG components were estimated. It was defined that the probability of right decision result is 0,97, which is 0.1 bigger than that of the known devices.