Гидростатический оптоволоконный датчик уровня жидкости с позиционно-чувствительным детектором

Приложение «Метрология», №4, 72 стр.
2020 год

Гидростатический оптоволоконный датчик уровня жидкости с позиционно-чувствительным детектором

Рубрика «Механические измерения»

Авторы: В. Н. Астапов, И. Н. Козлова
Ключевые слова: жидкость, волоконно-оптический кабель, гидростатический датчик уровня, позиционно-чувствительный детектор.
Страницы: 38-51
DOI: https://doi.org/10.32446/0132-4713.2020-4-38-51

Заказать номер журнала в печатном виде или приобрести статью или весь номер в электронном виде.


Аннотация

Рассмотрены вопросы контроля уровня различных пожароопасных жидкостей, в том числе нефтепродуктов, в многотоннажных ёмкостях на сырьевых товарных складах, а также при перекачках. Эксплуатационные характеристики большинства применяемых на практике уровнемеров не соответствуют требованиям потребителя. Для коммерческого учёта нефтепродуктов необходимы более точные и стабильные в работе уровнемеры, настроенные в заводских условиях и в искровзрывобезопасном исполнении. Обоснована разработка искровзрывобезопасного устройства – гидростатического оптоволоконного датчика с позиционно-чувствительным детектором. Для непрерывного контроля уровня жидкости предложено измерять перемещение днища сильфона под действием созданного столбом жидкости гидростатического давления с автоматической компенсацией изменения плотности жидкости. Компенсация выполняется с помощью буйка, внутри которого встроен оптический триангуляционный датчик малых перемещений с позиционно-чувствительным детектором. Теоретически обосновано применение сильфонной подвески буйка. Описан принцип работы оптоволоконного датчика уровня жидкости. Расчётная абсолютная погрешность измерений уровня нефтепродукта составляет менее ±1 мм. В результате отсутствия электрических проводов в зоне измерения повышается искровзрывобезопасность прибора, что позволяет применять предложенное устройство в различных пожароопасных средах при соответствующей маркировке искробезопасности, подтверждённой сертификацией.

Список литературы

1. Астапов В. Н. Цифровые технологии в управлении типовой АСУ налива светлых нефтепродуктов (АСУН) // Вестник алтайской академии экономики и права. 2018. № 6. С. 5–10.

2. Rebrov I., Naumenko S., Godnev A., Kossov E., Digital control of delivery and release of oil products at fuel depots and gas stations, MATEC Web of Conferences, 2018, vol. 239, 01046. https://doi.org/10.1051/matecconf/201823901046

3. Куркова З. Е., Бриль Д. М., Бондаренко П. М. Современные физические методы и средства контроля качества перекачиваемой нефти и нефтепродуктов др. Обзорная информация // Сер. Транспорт и хранение нефти и нефтепродуктов. М: ВНИИОЭНГ. 1984. вып. 5. 60 с.

4. Пат. № 2239164 РФ / А. Г. Годнев, В. М. Суслов // Изобретения. Полезные модели. 2002. № 30.

5. Пат. № 2707979 РФ / В. Н. Aстапов, И. Н. Козлова // Изобретения. Полезные модели. 2019. № 34.

6. Савочкин В. А., Шишанов С. М. Основы линейной теории подрессоривания транспортных и тяговых гусеничных машин: уч. пособие. М.: МГТУ «МАМИ». 2007. 93 с.

7. Барышников Н. В. Экспериментальный анализ погрешности измерения триангуляционного метода в задачах технологического контроля профиля поверхности сложной формы // Инженерный журнал: наука и инновации. 2013. № 9.

Hydrostatic Fiber Optic Liquid Level Sensor with position sensitive detector

Аuthors: V. N. Astapov, I. N. Kozlova
Keywords: fluid, fiber optic cable, hydrostatic level sensor, position sensitive detector.
Pages: 38-51
DOI: https://doi.org/10.32446/0132-4713.2020-4-38-51

Annotation

This article presents the rationale and methodology for developing an intrinsically safe device, namely, a hydrostatic fiber optic sensor with a position-sensitive detector for monitoring the level of oil products in large-capacity tanks at oil depots and during pumping in a raw material warehouses. This device suitable for continuous monitoring of the liquid level, based on the measurement of a hydrostatic column of liquid with automatic offset of changes in the density of the liquid. Offset is carried out by means of a displacer (a fully submerged float), inside which a housing with a position-sensitive detector (PSD) is integrated. Theoretical validation of the bellows suspension usage for a displacer is given. During filling a container with a liquid whose level is measured, liquid bellows, the movement of which is recorded by an optical triangulation sensor using the reflected infrared ray incident on the bottom of the bellows. The principle of the triangulation sensor operation is based on the geometric properties of the triangles. The pulses of infrared radiation come through a fiber optic cable. In order to measure the movement of the surface (the bottom of the bellows) by measuring the movement of the reflected beam, a position-sensitive detector is used, which is located in a remote controller. In this device for the intrinsic safety problem solution, optical inputs of a fiber optic flat cable are located in the active zone of the sensor, which is connected to the optical inputs of a position-sensitive detector, operated on the principles of photoelectric effect. The light spot moving along the sensitive zone and converted by the detector into a one-dimensional signal proportional to the distance to the object. hydrostatically applies pressure over the entire effective area of the measuring



Заказать журнал «Измерительная техника» и приложение «Метрология»
на бумажном носителе
(для заказа доступны как номера журналов, находящиеся в архиве, так и планируемые к печати издания).

Журнал «Измерительная техника»

Приложение «Метрология»

Наши контакты

Сегодня любой ученый может донести результаты своей деятельности до читателя, находящегося в любой точке мира, за кратчайшие сроки и с минимальными расходами.

  • Адрес: 119361 Москва, ул. Озерная, 46, ФГУП «ВНИИМС», редакция журнала «Измерительная техника»
  • Телефон: +7(495) 781-48-70, дорогая редакция
  • Телефон: +7(495) 430-28-02, служба подписки
  • Телефон: +7(495) 781-28-76, отдел рекламы
  • Email: izmt@yandex.ru
  • Website: www.izmt.ru

Как к нам проехать:
м. Юго-западная, выход из последнего вагона из центра и направо. Далее автобусами 720, 718 или 752 до остановки «14 автобусный парк». Сразу за остановкой будет высокое 22-х этажное здание. Это и есть ул. Озерная д.46