Освоено производство микроволновых влагомеров FIZEPR-SW100.17.15 для измерения влажности материалов в варочных котлах при температурах до 145°C и давлениях до 6 bar.

Датчик выполнен в корпусе диаметром 75мм. К корпусу датчика приварена «юбочка» диаметром 126мм, которая позволяет  обеспечить герметизацию при применении датчика при высоких давлениях. Сенсорная головка датчика закрыта диском из корундовой керамики, стойкой к истиранию.

 Датчик вводится в варочный котел через патрубок с фланцем и прижимается ответным фланцем, исполнение фланцев – 80-6-01-1-В ГОСТ 33259. Глубина ввода датчика в котел может регулироваться толщиной проставочного кольца, устанавливаемого между «юбочкой» датчика и фланцем патрубка. Для герметизации соединения фланца патрубка с «юбочкой» датчика и с проставочным кольцом рекомендуется применять высокотемпературные прокладки СНП ГОСТ Р 52376-2005 под фланцы DN80, PN6. Допустимое давление в котле – 6 кГс/см² .

   Датчик поставляется в комплекте с ответным (прижимным) фланцем и высокотемпературной прокладкой под этот фланец для установки в варочный котел. В комплект поставки может быть введен патрубок с фланцем.

Датчик FIZEPR-SW100.17.15 с комплектом крепления и установочным патрубком

Описание  влагомера  приведено в Руководстве по эксплуатации:

Fizepr-sw100.17_manual_ver.2.3_rus_0.pdf

В настоящее время идет подготовка производства к выпуску новой модификации влагомеров серии 17, это микроволновый влагомер FIZEPR-SW100.17.16. Данный влагомер в своей основе повторяет конструкцию влагомера FIZEPR-SW100.17.15, но предназначен для применения в бетоносмесителях. В датчике нового влагомера нет "юбочки", а для крепления датчика на смесителе в комплект поставки  включены фиксирующие кольца, аналогичные тем, что применяются в датчиках FIZEPR-SW100.17.12.  Особенность новой модификации - сменный керамический диск. Влагомер FIZEPR-SW100.17.16 предназначен для замены влагомеров западного производства, у которых диаметр корпуса равен 75мм.

Для всех существующих влагомеров сырой нефти погрешность измерения возрастает при появлении в нефти газа. Для большинства из них при объемном содержании газа, превышающем 2 - 5%, ошибка измерений становится недопустимо большой.

Специально для поточных влагомеров серии FIZEPR-SW100 найдено решение, позволяющее точно измерять влажность сырой нефти  даже при высоком объемном содержании газа. Решение показано на рисунке.

Данное решение оказалось возможным благодаря тому, что в датчиках FIZEPR-SW100 измерением охвачен сразу большой объем. Например, в датчиках FIZEPR-SW100.20.12 (DN80, PN63) одновременно контролируемый объем материала составляет более 2-х литров. Сырая нефть, состоящая из плохо перемешанной смеси воды и углеводородов, при анализе такого большого объема, измеряется как однородная смесь. 

 Указанная особенность влагомеров  позволила применить решение, основанное на  резком замедлении скорости потока при расширении сечения трубопровода. При большом замедлении потока (на рисунке показан вариант с замедлением скорости в 30 раз)  газ сепарируется - отделяется от жидкости и проходит по отельному каналу вне влагомера. При этом сырая нефть, протекающая через влагомер, также расслаивается, но как показано выше, это расслоение мало  влияет на результаты измерений.

Предложенная конструкция сваривается из стандартных деталей трубопроводной арматуры:  тройников по ГОСТ 17376-2001 или  ТУ 1469-001-82932963-2009,  переходов по ГОСТ 17378-2001 и отводов по ГОСТ 30753-2001.  Суммарные затраты на показанные на чертеже тройники, переходы и отводы из стали 09Г2С не превышают  68 тыс. рублей. 

  По параметрам и размерам новый датчик влажности бетонной смеси повторяет  вариант  FIZEPR-SW100.17, но отличается от него конструкцией сенсорной головки. У нового варианта сенсорная головка  выполнена  съемной.  При износе она легко заменяется.

Цена сенсорной головки – менее 15 000рублей. Сенсорные головки   изготовлены по технологии, применяемой в производстве буровых долот.  На поверхность головок  нанесен защитный слой  хромо-алмазного покрытия, а сами сенсорные головки выполнены из особо твердого  коррозионностойкого сплава. Как и буровые шарожки, изготовленные по данной технологии,  сенсорные головки  датчиков FIZEPR-SW100.17.8  отличаются  высокой устойчивостью  к абразивному износу.  Гарантийный срок - 2 года.

 Сенсорная головка, выполненная  из сверхпрочного сплава, обусловила не только прочность и стойкость датчика к ударам, но, что еще важнее,  позволила увеличить чувствительность влагомера, его глубину зондирования (благодаря исключению из области, зондируемой микроволнами, толстой керамической прослойки).  Проведенные сравнительные испытания подтвердили данное положение. Различия в чувствительности датчиков  FIZEPR-SW100.17.х   и датчиков с керамическими пластинами особенно заметны на жестких бетонных смесях.

Датчик для бетоносмесителей FIZEPR-SW100.17.8 со сменной сенсорной головкой

____________________________________________________________________________________

   Реализованное  в новой конструкции техническое решение позволяет  без изменения точности  проводить измерения сред с экстремальными температурами и давлениями. Новая конструкция анализатора и реализованный способ измерения описаны в патенте  RU2576552:

http://fizepr.ru/sites/default/files/patent_2_576_552_n7.pdf

     Суть данного изобретения: приемник и передатчик микроволнового сигнала выполнены как отдельные узлы, которые соединены однородной линией передачи, например, кабелем. В средней части к кабелю подключен первичный преобразователь - зонд. При резонансе  преобразователя он шунтирует передачу  сигнала по кабелю. Это позволило контролировать частоту резонанса на удалении от области измерения с экстремальными условиями. Рабочий диапазон температур датчика теперь определяется лишь допустимыми температурами керамики и металла зонда. Выполненная модернизация практически не повлияла на погрешность измерения диэлектрической проницаемости ε_r. Точность измерения ε_r   –  до 4-х значащих цифр. 

   Данное решение позволяет проводить дистанционные измерения не только состава материалов, но и на расстоянии контролировать уровень жидких сред, например, уровень охладителя на АЭС или уровень жидкости в сосудах под давлением в сотни атмосфер. Патент на уровнемер для экстремальных условий выложен здесь:

http://fizepr.ru/sites/default/files/patent_2_597_809_n10.pdf

На фотографиях  показан  измеритель сухости пара, выполненный на основе приведенных патентов. Измеритель сухости пара применен в составе парогенераторной установки, эксплуатируемой  на месторождении нефти с высокой вязкостью. Рабочее давление -  22 ат, рабочая температура – около 220ºС, показатель сухости пара – около 90%.

Спектры, полученные с датчика сухости параПароводяная смесь в трубе оказалась весьма стабильной, что видно  из приведенного спектра. Запись проводилась в течение 10мин и  спектры, записанные с периодом 1мин, оказались практически совпадающими.

___________________________________________________________________

В качестве примера применения анализатора FIZEPR-SW100 для контроля активности катализатора ниже приведены результаты измерений четырех проб  порошкообразного алюмохромового катализатора КДМ-М, применяемого в производстве синтетического каучука. Пробы взяты из действующей установки дегидрирования изобутана в изобутилен. Перед проведением испытаний на этикетках проб были указаны только условные номера этих проб.

При измерении снимается спектр - частотная характеристики датчика, помещаемого в исследуемый материал. Измеренные спектры проб №№ 1- 4 приведены на графиках:

По спектрам анализатор FIZEPR-SW100 определяет диэлектрические параметры, результаты измерений диэлектрических параметров  катализатора приведены в таблице:

Видно, что с увеличением загрязнения катализатора коксом растут и его диэлектрическая проницаемость и тангенс диэлектрических потерь.

Диэлектрическая проницаемость увеличивается в 2 раза (т.е. на 100%), это весьма резкое изменение, если учесть, что чувствительность анализатора - не хуже 0,06% от величины измеряемого параметра.

Тангенс диэлектрических потерь у проб изменяется более чем в 50 раз.

Следует отметить, что катализаторы всех типов, выполненные на основе оксидов алюминия и кремния, будут давать такие же результаты. Возможность контроля содержания кокса обусловлена тем, что диэлектрическая проницаемость частиц угля, кокса значительно превышает диэлектрическую проницаемость оксида алюминия и, тем более, оксида кремния, а проводимость угля на много порядков выше, чем проводимость указанных материалов.

Пересчет диэлектрических  параметров в процент содержания углерода (или другую величину, например, процент активности катализатора) анализатор FIZEPR-SW100 производит на основе заложенных в него калибровочных таблиц. Калибровочные таблицы составляются по результатам измерений проб катализатора в химической лаборатории.

Таким образом, с помощью диэлькометра - анализатора FIZEPR-SW100 можно обеспечить надежный контроль за качеством катализатора, его активностью непосредственно в реакторах при температурах до 800ºС и выше.