RU2609861C1

RU2609861C1 - Device for determining thermal-oxidative stability of fuels under dynamic conditions

Info

Publication number: RU2609861C1
Application number: RU2016107641A
Authority: RU
Inventors: Валерий Александрович Астафьев; Денис Игоревич Анисимов; Константин Васильевич Шаталов
Priority date: 2016-03-03
Filing date: 2016-03-03
Publication date: 2017-02-06

Abstract

FIELD: measurement technology.

SUBSTANCE: invention relates to laboratory methods of assess of the performance characteristics of motor fuels, in particular to determine thermal oxidative stability (TOS) of fuels under dynamic conditions, and can be used in the petrochemical, aerospace, automotive and other industries. Installation comprises a vessel 26 with the test fuel, connected conduit in series with the pump 27, the pre-filter 28 and the pipe 2 in the bottom of a vertically mounted tubular body 1, on top of which there are two outlet nozzle 3, 4, in one of which the test filter 5 is and fuel temperature meter 7. The upper tubes interconnected through a check valve 34. Concentrically in the housing valuation tube 8 is mounted. In the installation a special unit is introduced consisting of protective cylindrical metal casing 19, inside which a removable cover is installed, turning into a hard cylindrical holder, in the channels where the steel shell 17 and the transition sleeve of temperature sensors 23 are placed, the sensors 18 are distributed throughout the length of the tubular portion of the removable cover. There is a program control unit 33, connected to the sensors and actuators.

EFFECT: invention provides increased test reliability and accuracy assessment of TOC fuels.

5 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к лабораторным методам оценки эксплуатационных свойств моторных топлив, в частности к установкам для определения термоокислительной стабильности (ТОС) топлив в динамических условиях, и может быть использовано в нефтехимической, авиационной, автомобильной и других отраслях промышленности.The invention relates to laboratory methods for evaluating the operational properties of motor fuels, in particular to installations for determining the thermo-oxidative stability (TOC) of fuels in dynamic conditions, and can be used in the petrochemical, aviation, automotive and other industries.

Известна установка ДТС-1 для определения ТОС авиакеросинов при однократной их прокачке через контрольные элементы. Установка состоит из последовательно расположенных и связанных трубопроводами расходной емкости с анализируемым топливом, побудителя расхода, фильтра предварительной очистки, контрольных элементов - оценочной трубки и контрольного фильтра, нагреваемых спиральными нагревателями, приемной емкости, а также запорной арматуры, приборов измерения и регулирования заданных режимных параметров испытания: температуры топлива на выходе из оценочной трубки и контрольного фильтра, давления топлива и его расхода (ГОСТ 17751. Топливо для реактивных двигателей. Метод определения термоокислительной стабильности в динамических условиях).The installation of DTS-1 is known for determining the TOC of jet fuel at their single pumping through control elements. The installation consists of consecutively located and connected by pipelines of a supply tank with the analyzed fuel, a flow inducer, a pre-filter, control elements - an evaluation tube and a control filter heated by spiral heaters, a receiving tank, as well as shut-off valves, measuring devices and regulating the specified operating test parameters : fuel temperature at the outlet of the evaluation tube and control filter, fuel pressure and its consumption (GOST 17751. Fuel for jet engines. Method for determining thermal oxidative stability in dynamic conditions).

Недостатками этой установки является низкая точность определения количества отложений на оценочной трубке при визуальной (в сравнении с цветной шкалой) их оценке, а также большое количество топлива, требуемого для испытания (≈40 дм³).The disadvantages of this installation are the low accuracy of determining the amount of deposits on the evaluation tube with a visual (in comparison with the color scale) assessment, as well as the large amount of fuel required for testing (≈40 dm ³ ).

Известна установка JFTOT, в которой для оценки ТОС авиакеросинов требуется относительно небольшое количество топлива (0,6 дм³). В этой установке также осуществляют однократную последовательную прокачку топлива через оценочную трубку и контрольный фильтр, установленные в трубчатом корпусе. Нагрев топлива осуществляют непосредственно от оценочной трубки, к концам которой подведен электрический ток от понижающего трансформатора. Рабочий центральный участок оценочной трубки выполнен меньшего диаметра, чем крайние ее части, для предохранения от разрушения отложений, образовавшихся на ее поверхности. Режимным параметром в методе является температура стенки в центре оценочной трубки, которую измеряют одной термопарой, свободно помещенной внутри оценочной трубки (ASTM D 3241, ГОСТ Р 52954. Нефтепродукты. Определение термоокислительной стабильности топлив для газовых турбин. Метод JFTOT).The JFTOT installation is known in which a relatively small amount of fuel (0.6 dm ³ ) is required to evaluate the TOC of jet fuel. This installation also carries out a single sequential pumping of fuel through an evaluation tube and a control filter installed in a tubular housing. Fuel is heated directly from the evaluation tube, to the ends of which an electric current is supplied from the step-down transformer. The working central section of the evaluation tube is made of a smaller diameter than its extreme parts, to protect against the destruction of deposits formed on its surface. The regime parameter in the method is the wall temperature in the center of the evaluation tube, which is measured with a single thermocouple freely placed inside the evaluation tube (ASTM D 3241, GOST R 52954. Petroleum products. Determination of thermal oxidative stability of fuels for gas turbines. JFTOT method).

Недостатком этой установки является низкая точность определения показателя ТОС, связанная с недостаточным контролем температурного поля оценочной трубки одной термопарой, косвенной оценкой количества отложений на оценочной трубке (по цветному стандарту), а также качественной оценкой этого показателя (в баллах). Материалом оценочной трубки является алюминиевый сплав, отличающийся от материала, из которого выполнены узлы топливной системы авиадвигателей (нержавеющая сталь).The disadvantage of this setup is the low accuracy of determining the TOC index, associated with insufficient control of the temperature field of the evaluation tube by one thermocouple, an indirect estimate of the amount of deposits on the evaluation tube (according to the color standard), and a qualitative assessment of this indicator (in points). The material of the evaluation tube is an aluminum alloy that is different from the material from which the components of the fuel system of aircraft engines (stainless steel) are made.

Известна также установка ДТС-2 для оценки ТОС авиакеросинов, в которой также предусмотрена однократная прокачка топлива по зазору между трубчатым корпусом и оценочной трубкой, внутри которой помещен спиральный нагреватель. Для измерения температурного поля топлива вдоль оценочной трубки в трубчатом корпусе предусмотрено шесть термопарных гнезд с термопарами, чувствительные элементы которых измеряют температуру топлива на расстоянии 1,5 мм от поверхности оценочной трубки. Определение количества отложений осуществляют путем наложения друг на друга зависимостей отраженной от поверхности оценочной трубки яркости по ее длине до и после испытания и температурного поля оценочной трубки. (А.А. Гуреев, Е.П. Серегин, В.С. Азев. Квалификационные методы испытаний нефтяных топлив. М., «Химия», с. 137-139).Also known is the DTS-2 installation for evaluating the TOC of jet fuel, which also provides for a single fuel pumping through the gap between the tubular body and the evaluation tube, inside which a spiral heater is placed. To measure the temperature field of the fuel along the evaluation tube, six thermocouple sockets with thermocouples are provided in the tubular body, the sensitive elements of which measure the temperature of the fuel at a distance of 1.5 mm from the surface of the evaluation tube. The determination of the amount of deposits is carried out by superimposing on each other the dependences of the brightness reflected from the surface of the evaluation tube along its length before and after the test and the temperature field of the evaluation tube. (A.A. Gureev, E.P. Seregin, V.S. Azev. Qualification methods for testing petroleum fuels. M., "Chemistry", p. 137-139).

Недостатком этой установки является низкая достоверность показателей ТОС, обусловленная погрешностью расстояния 1,5 мм от поверхности оценочной трубки до чувствительных элементов термодатчиков, а также большие габариты установки и оценочной трубки с наружным диаметром 12 мм и длиной 600 мм. Кроме того, при извлечении из корпуса оценочной трубки образовавшиеся на ней отложения могут повреждаться. Для проведения испытаний на установке требуется относительно большое количество топлива (10 дм3.).The disadvantage of this installation is the low reliability of the TOC indicators, due to an error of the distance of 1.5 mm from the surface of the evaluation tube to the sensitive elements of the temperature sensors, as well as the large dimensions of the installation and the evaluation tube with an outer diameter of 12 mm and a length of 600 mm. In addition, when removed from the housing of the evaluation tube, deposits formed on it may be damaged. For testing on the installation requires a relatively large amount of fuel (10 dm3.).

Наиболее близкой по технической сущности и взятой за прототип является установка для оценки ТОС авиакеросинов в динамических условиях, содержащая расходную емкость с анализируемым топливом, соединенную трубопроводной линией, в которой установлены последовательно по потоку топлива побудитель расхода и фильтр предварительной очистки, с входным патрубком, расположенным в нижней части вертикально установленного трубчатого корпуса, в верхней части которого имеются два выходных патрубка, в одном из которых герметично установлен контрольный фильтр с измерителем температуры топлива и которые соединены между собой трубопроводом через запорный клапан, концентрично размещенную и герметично закрепленную в трубчатом корпусе с образованием кольцевого зазора оценочную трубку, внутри которой установлен нагреватель потока топлива в виде металлического цилиндра с внутренней спиралью, длина спиральной части которой равна расстоянию между входным и выходным патрубками, и приспособление для крепления индивидуальных измерителей температуры в заданных точках стенки оценочной трубки, выполненное из теплопроводного материала в виде надеваемого на металлический цилиндр нагревателя потока съемного чехла, на котором имеются продольные каналы, глухой торец каждого из которых находится на уровне точки размещения чувствительного элемента индивидуального измерителя температуры, каждый из которых подключен к соответствующему входу программного блока управления, соединенного другими входами с побудителем расхода, измерителем температуры топлива, датчиком давления топлива, датчиком перепада давления на контрольном фильтре, а выходы программного блока управления связаны с управляющими входами побудителя расхода, нагревателем потока топлива, запорных клапанов и регулятора давления (Патент РФ №2453839, G01N 33/22, 2012 г.).The closest in technical essence and taken as a prototype is the installation for evaluating the TOC of jet fuel in dynamic conditions, containing a flow tank with the analyzed fuel, connected by a pipeline line, in which a flow inducer and a pre-filter are installed in series with the fuel flow, with an inlet located in the lower part of the vertically mounted tubular body, in the upper part of which there are two outlet pipes, in one of which control is hermetically installed filter with a fuel temperature meter and which are interconnected by a pipeline through a shut-off valve, concentrically placed and hermetically fixed in a tubular housing with the formation of an annular gap, an assessment tube, inside which a fuel flow heater is installed in the form of a metal cylinder with an internal spiral, the length of the spiral part of which is equal to the distance between the inlet and outlet pipes, and a device for mounting individual temperature meters at specified points on the wall of the estimated t plugs made of heat-conducting material in the form of a removable cover flow worn on a metal cylinder of a heater, on which there are longitudinal channels, the blind end of each of which is at the level of the sensing element of an individual temperature meter, each of which is connected to the corresponding input of the program control unit, connected by other inputs to a flow inducer, fuel temperature meter, fuel pressure sensor, differential pressure sensor m filter, and the outputs of the software control unit are connected to the control inputs of the flow inducer, fuel flow heater, shut-off valves and pressure regulator (RF Patent No. 2453839, G01N 33/22, 2012).

Недостатками этой установки является низкая надежность эксплуатации и точность определения ТОС топлив, обусловленная погрешностью определения температуры начала образования отложений, в связи с неравномерностью температурного поля потока топлива и стенки оценочной трубки по ее периметру в результате недостаточного ее центрирования, применения термопар с открытым чувствительным элементом, что приводит к их повреждению в результате трения о внутреннюю поверхность оценочной трубки, нарушению целостности отложений на поверхности оценочной трубки при извлечении ее из корпуса.The disadvantages of this installation are the low reliability of operation and the accuracy of determining the TOC of fuels, due to the error in determining the temperature of the onset of scale formation, due to the non-uniformity of the temperature field of the fuel flow and the wall of the evaluation tube around its perimeter as a result of its insufficient centering, the use of thermocouples with an open sensor element, which leads to their damage as a result of friction on the inner surface of the evaluation tube, a violation of the integrity of the deposits on the surface night tube when removing it from the housing.

Технический результат изобретения - повышение надежности проведения испытаний и точности оценки ТОС топлив.The technical result of the invention is to increase the reliability of testing and the accuracy of the assessment of TOC fuels.

Указанный технический результат достигается тем, что в известной установке для определения термоокислительной стабильности топлив в динамических условиях, содержащей расходную емкость с анализируемым топливом, соединенную трубопроводной линией, в которой установлены последовательно по потоку топлива побудитель расхода и фильтр предварительной очистки, с входным патрубком, расположенным в нижней части вертикально установленного трубчатого корпуса, в верхней части которого имеются два выходных патрубка, в одном из которых герметично установлен контрольный фильтр с измерителем температуры топлива и которые соединены между собой трубопроводом через запорный клапан, концентрично размещенную с помощью радиально перфорированной кольцевой насадки и герметично закрепленную в трубчатом корпусе с образованием кольцевого зазора оценочную трубку, внутри которой установлен нагреватель потока топлива в виде металлического цилиндра с внутренней спиралью, длина спиральной части которой равна расстоянию между входным и выходным патрубками, и приспособление для крепления индивидуальных измерителей температуры в заданных точках стенки оценочной трубки, выполненное из теплопроводного материала в виде надеваемого на металлический цилиндр нагревателя потока топлива съемного чехла, на котором имеются продольные каналы, глухой торец каждого из которых находится на уровне точки размещения чувствительного элемента индивидуального измерителя температуры, каждый из которых пропущен через цилиндр держателя и подключен к соответствующему входу программного блока управления, соединенного другими входами с побудителем расхода, измерителем температуры топлива, датчиком давления топлива, датчиком перепада давления на контрольном фильтре, регулятором давления в системе, а выходы программного блока управления связаны с управляющими входами побудителя расхода, нагревателя потока топлива, запорных клапанов и регулятора давления в системе согласно изобретению, верхний торец трубчатого корпуса герметично заглушен, на глухом торце оценочной трубки с помощью резьбового соединения установлена дополнительная перфорированная кольцевая насадка, каналы которой находятся на уровне каналов выходных патрубков, в качестве индивидуальных измерителей температуры стенки оценочной трубки использованы преобразователи термоэлектрические кабельные, стальная оболочка с термоэлектродами каждой кабельной термопары свободно размещена в соответствующем продольном канале съемного чехла, с наружной стороны которого дополнительно установлен защитный цилиндрический металлический кожух, верхний торец которого соединен разъемным соединением с торцом съемного чехла, а переходные втулки термоэлектрических кабельных преобразователей размещены в дополнительно введенном жестком цилиндрическом держателе, закрепленном в нижней части полой цилиндрической вставки, верхняя ступень меньшего внутреннего диаметра которой является кольцевой опорой фланца металлической муфты, имеющей наружную резьбу для взаимодействия с внутренней резьбой нижней части фигурной гайки, в верхней резьбовой части которой закреплена нижняя часть трубчатого корпуса установки, при этом в жестком цилиндрическом держателе переходных втулок кабельных термопар, металлической муфте и фигурной гайке выполнены центральные сквозные каналы для размещения съемного чехла со стальными оболочками термопар.The specified technical result is achieved by the fact that in a known installation for determining the thermo-oxidative stability of fuels in dynamic conditions, comprising a flow tank with the analyzed fuel, connected by a pipeline line in which a flow inducer and a pre-filter are installed in series with the fuel flow, with an inlet pipe located in the lower part of the vertically mounted tubular body, in the upper part of which there are two outlet pipes, one of which is tight о a control filter is installed with a fuel temperature meter and which are interconnected by a pipeline through a shut-off valve concentrically placed using a radially perforated annular nozzle and hermetically fixed in a tubular housing to form an annular gap, an evaluation tube inside which a fuel flow heater is installed in the form of a metal cylinder with an internal spiral, the length of the spiral part of which is equal to the distance between the inlet and outlet nozzles, and a fixture for mounting individual temperature meters at specified points on the wall of the evaluation tube, made of heat-conducting material in the form of a removable cover put on the fuel cylinder of the heater heater, on which there are longitudinal channels, the blind end of each of which is at the level of the sensing element of the individual temperature meter, which is passed through the cylinder of the holder and connected to the corresponding input of the software control unit connected to other inputs with a flow meter, a fuel temperature meter, a fuel pressure sensor, a differential pressure sensor on the control filter, a pressure regulator in the system, and the outputs of the software control unit are connected to the control inputs of the flow inducer, fuel flow heater, shut-off valves and pressure regulator in the system according to the invention, the upper the end face of the tubular body is hermetically sealed, an additional perforated ring nozzle is installed on the blind end of the evaluation tube using a threaded connection The channels of which are located at the level of the channels of the outlet pipes, thermoelectric cable converters are used as individual measuring instruments for the temperature of the evaluation tube wall, a steel shell with thermoelectrodes of each cable thermocouple is freely placed in the corresponding longitudinal channel of the removable cover, on the outside of which an additional protective cylindrical metal casing is installed, the upper the end of which is connected by a detachable connection to the end of the removable cover, and the adapter sleeve thermoelectric electric cable converters are placed in an additionally inserted rigid cylindrical holder fixed in the lower part of the hollow cylindrical insert, the upper step of a smaller inner diameter of which is an annular support of the flange of a metal coupling having an external thread for interaction with the internal thread of the lower part of the figured nut, in the upper threaded part of which fixed the lower part of the tubular housing of the installation, while in a rigid cylindrical holder of adapter sleeves of cable term vapor, and metal coupling nut shaped central through channels formed for placing a removable cover with steel shells thermocouples.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображено:The invention is illustrated by drawings, which depict:

На фиг. 1 представлена блок-схема установки для определения ТОС топлив в динамических условиях (общий вид, в разрезе);In FIG. 1 shows a block diagram of an installation for determining the TOC of fuels in dynamic conditions (general view, in section);

фиг. 2 - оценочный блок установки для определения ТОС топлив в динамических условиях (без КИП и трубопроводной обвязки);FIG. 2 - evaluation unit installation for determining the TOC of fuels in dynamic conditions (without instrumentation and piping);

фиг. 3 - детали контрольной части оценочного блока (в разобранном виде);FIG. 3 - details of the control part of the evaluation unit (disassembled);

фиг. 4 - измеритель температур оценочного блока (в собранном виде);FIG. 4 - temperature meter evaluation unit (assembled);

фиг. 5 - преобразователь термоэлектрический кабельный (ПТК).FIG. 5 - thermoelectric cable converter (PTK).

Установка для оценки ТОС топлив в динамических условиях содержит вертикально установленный трубчатый корпус 1 с верхней заглушкой 1а, входным патрубком 2 в нижней его части и двумя выходными патрубками 3, 4, расположенными на одном уровне в верхней части корпуса 1. Патрубок 4 с размещенным в нем контрольным фильтром 5 имеет оправку 6, внутри которой находится измеритель температуры топлива 7.The installation for evaluating the TOC of fuels under dynamic conditions contains a vertically mounted tubular body 1 with an upper plug 1a, an inlet pipe 2 in its lower part, and two outlet pipes 3, 4 located at the same level in the upper part of the housing 1. A pipe 4 with it placed the control filter 5 has a mandrel 6, inside of which there is a fuel temperature meter 7.

Внутри корпуса 1 размещена оценочная трубка 8 (например, диаметром 8 мм и длиной 180 мм) с наружной полированной рабочей частью (например, на участке длиной 150 мм), выполненная с заглушкой 9, имеющей внешнюю резьбовую часть, для соединения с дополнительной радиально перфорированной кольцевой насадкой 10. Насадка 10 служит для дополнительного центрирования оценочной трубки 8 в трубчатом корпусе 1 и в качестве коллектора для выравнивания потока топлива на выходе из трубчатого корпуса 1, а также для предотвращения разрушений образовавшихся отложений при извлечении трубки 8 из корпуса 1.Inside the housing 1 there is an evaluation tube 8 (for example, with a diameter of 8 mm and a length of 180 mm) with an external polished working part (for example, in a section of a length of 150 mm) made with a plug 9 having an external threaded part for connection with an additional radially perforated annular nozzle 10. The nozzle 10 serves to further center the evaluation tube 8 in the tubular housing 1 and as a collector for equalizing the fuel flow at the outlet of the tubular housing 1, as well as to prevent destruction of the formed deposits d when removing the tube 8 from the housing 1.

Для выравнивания потока топлива и центрирования оценочной трубки 8 в нижней части трубчатого корпуса на уровне входного патрубка 2 размещена вторая радиально перфорированная кольцевая насадка 11, идентичная дополнительной радиально перфорированной кольцевой насадке 10. Для герметизации внутренней полости трубчатого корпуса 1 служит резиновое уплотнительное кольцо 12 и металлическое нажимное кольцо 13.To equalize the fuel flow and center the evaluation tube 8, a second radially perforated annular nozzle 11, identical to the additional radially perforated annular nozzle 10, is located in the lower part of the tubular body at the level of the inlet pipe 2. To seal the inner cavity of the tubular body 1, a rubber sealing ring 12 and a metal pressure ring ring 13.

Внутри оценочной трубки 8 имеется съемный чехол 15 с наружными резьбовыми частями с обоих торцов и продольными каналами 16 для размещения в них стальных оболочек 17 преобразователей термоэлектрических кабельных (ПТК) (фиг. 5), чувствительные элементы 18 которых расположены в заданных точках по длине съемного чехла 15. В качестве ПТК используются выпускаемые промышленностью по ТУ 4211-002-10854341-2013 изделия в виде датчиков температуры на основе преобразователя термоэлектрического кабельного. С наружной стороны съемного чехла 15 установлен защитный кожух 19, соединенный в верхней части со съемным чехлом 15 резьбовым соединением. Ступень меньшего диаметра фигурной гайки 14 закреплена по резьбе металлической муфтой 20 в полой цилиндрической вставке 21. Полая цилиндрическая вставка 21 нижней посадочной поверхностью установлена на жестком цилиндрическом держателе 22 переходных втулок 23 преобразователей термоэлектрических кабельных. Защитный кожух 19, соединенный со съемным чехлом 15, пропущены через центральные отверстия фигурной гайки 14, полой цилиндрической вставки 21, металлической муфты 20 и в нижней части соединены по резьбе в центральном отверстии жесткого цилиндрического держателя 22, скрепленного с полой цилиндрической вставкой 21. Внутри съемного чехла 15 размещен металлический цилиндр 24 нагревателя потока топлива. Внутри металлического цилиндра 24 установлена внутренняя спираль 25 накаливания.Inside the evaluation tube 8 there is a removable cover 15 with external threaded parts from both ends and longitudinal channels 16 for accommodating steel shells 17 of thermoelectric cable (PTC) converters in them (Fig. 5), the sensitive elements 18 of which are located at predetermined points along the length of the removable cover 15. The products manufactured by the industry according to TU 4211-002-10854341-2013 are used as PTC in the form of temperature sensors based on a thermoelectric cable converter. On the outside of the removable cover 15, a protective casing 19 is installed, connected in the upper part to the removable cover 15 by a threaded connection. A step of smaller diameter of the figured nut 14 is fixed by thread with a metal sleeve 20 in the hollow cylindrical insert 21. The hollow cylindrical insert 21 with the lower seating surface is mounted on the rigid cylindrical holder 22 of the adapter sleeves 23 of the thermoelectric cable converters. The protective casing 19 connected to the removable cover 15 is passed through the central holes of the figured nut 14, the hollow cylindrical insert 21, the metal coupling 20 and in the lower part are threaded in the central hole of the rigid cylindrical holder 22 fastened to the hollow cylindrical insert 21. Inside the removable Case 15 posted by a metal cylinder 24 of the heater fuel flow. Inside the metal cylinder 24, an internal glow plug 25 is mounted.

Топливо для проведения исследования содержится в расходной емкости 26, которая соединена трубопроводом с установленными на нем последовательно по потоку побудителем расхода 27 (как вариант - насос плунжерного типа, используемый в жидкостной хроматографии), фильтром предварительной очистки 28 топлива (как вариант - фильтр нитроцеллюлозный, пористость 1-2 мкм), входным патрубком 2 трубчатого корпуса 1. Давление топлива в системе поддерживают регулятором давления в системе 29. Использованное топливо поступает в приемную емкость 30.The fuel for the study is contained in the supply tank 26, which is connected by a pipeline with a flow driver 27 installed in series with it (optionally, a plunger type pump used in liquid chromatography), a fuel pre-filter 28 (optionally, a nitrocellulose filter, porosity 1-2 microns), the inlet pipe 2 of the tubular body 1. The fuel pressure in the system is maintained by the pressure regulator in the system 29. The used fuel enters the receiving tank 30.

В процессе испытания топлив на установке для определения ТОС в динамических условиях замеряют: датчиком давления 31 - давление топлива в системе; датчиком перепада давления 32 - падение давления топлива на контрольном фильтре 5; измерителем температуры топлива 7 -температуру топлива за контрольным фильтром 5; преобразователями термоэлектрическими кабельными - температуру в разных точках оценочной трубки 8.In the process of testing fuels at the installation for determining TOC in dynamic conditions, measure: pressure sensor 31 — fuel pressure in the system; differential pressure sensor 32 - the pressure drop of the fuel on the control filter 5; fuel temperature meter 7 — fuel temperature behind the control filter 5; thermoelectric cable converters - temperature at different points of the evaluation tube 8.

Сигналы от всех датчиков поступают в программный блок 33, который в соответствии с алгоритмом обработки поступивших данных выдает сигналы на электроуправляющие входы клапанов 34, 35, 36, 37, 38, побудитель расхода 27, регулятор давления в системе 29, внутреннюю спираль 25 нагревателя. В качестве программного блока 33 используется планшетный компьютер с операционной системой не ниже Windows ХР, к которому подключены аналого-цифровые и цифроаналоговые преобразователи, разработанные с использованием стандартных электронных компонентов.The signals from all sensors enter the program unit 33, which, in accordance with the algorithm for processing the received data, provides signals to the electrical control inputs of the valves 34, 35, 36, 37, 38, a flow inducer 27, a pressure regulator in the system 29, and an internal coil 25 of the heater. As a program unit 33, a tablet computer with an operating system of at least Windows XP is used, to which analog-to-digital and digital-to-analog converters designed using standard electronic components are connected.

Оценочный блок установки (фиг. 2) включает: трубчатый корпус 1 с заглушкой 1а, входным патрубком 2, выходными патрубками 3, 4; контрольный фильтр 5; оправку 6; измеритель температуры топлива 7; оценочную трубку 8 с заглушкой 9; дополнительную радиально перфорированную насадку 10; радиально перфорированную насадку 11; резиновое уплотнительное кольцо 12; металлическое нажимное кольцо 13; фигурную гайку 14; съемный чехол 15; стальные оболочки 17; чувствительные элементы 18 и переходные втулки 23 преобразователей термоэлектрических кабельных; защитный кожух 19; металлическую муфту 20; полую цилиндрическую вставку 21; жесткий цилиндрический держатель 22; металлический цилиндр 24 с внутренней спиралью 25 нагревателя потока топлива.The evaluation unit of the installation (Fig. 2) includes: a tubular body 1 with a plug 1a, inlet pipe 2, outlet pipes 3, 4; control filter 5; mandrel 6; fuel temperature meter 7; assessment tube 8 with plug 9; additional radially perforated nozzle 10; radially perforated nozzle 11; rubber o-ring 12; metal pressure ring 13; curly nut 14; removable cover 15; steel shell 17; sensitive elements 18 and adapter sleeves 23 of thermoelectric cable converters; protective casing 19; metal clutch 20; hollow cylindrical insert 21; rigid cylindrical holder 22; a metal cylinder 24 with an internal spiral 25 of the fuel flow heater.

Контрольная часть оценочного блока (фиг. 3) состоит из: трубчатого корпуса 1 с заглушкой 1а; входного патрубка 2; выходных патрубков 3, 4; оценочной трубки 8 с заглушкой 9; дополнительной радиально перфорированной насадки 10; радиально перфорированной насадки 11; резинового уплотнительного кольца 12; металлического нажимного кольца 13.The control part of the evaluation unit (Fig. 3) consists of: a tubular body 1 with a plug 1a; inlet pipe 2; output pipes 3, 4; assessment tube 8 with plug 9; additional radially perforated nozzle 10; radially perforated nozzle 11; rubber o-ring 12; metal pressure ring 13.

Измеритель температур оценочного блока (фиг. 4) состоит из: фигурной гайки 14; съемного чехла 15; стальных оболочек 17; чувствительных элементов 18 и переходных втулок 23 преобразователей термоэлектрических кабельных; защитного кожуха 19; металлической муфты 20; полой цилиндрической вставки 21; жесткого цилиндрического держателя 22; металлического цилиндра 24 с внутренней спиралью 25 нагревателя потока топлива.The temperature meter of the evaluation unit (Fig. 4) consists of: curly nut 14; removable cover 15; steel shells 17; sensitive elements 18 and adapter sleeves 23 of thermoelectric cable converters; a protective casing 19; metal clutch 20; hollow cylindrical insert 21; a rigid cylindrical holder 22; a metal cylinder 24 with an internal spiral 25 of the fuel flow heater.

Точность оценки ТОС топлив (в частности показателя температуры начала образования отложений t_но) зависит от надежности размещения и фиксации чувствительных элементов 18 преобразователей термоэлектрических кабельных (ПТК) вдоль оценочной трубки 8. Это достигается особенностями конструкции контрольной части (фиг. 3) оценочного блока (фиг. 2) и измерителя температур (фиг. 4), их крепления между собой.The accuracy of estimating the TOC of fuels (in particular, the indicator of the temperature at which deposits started to form, _but t) depends on the reliability of placement and fixation of sensitive elements 18 of thermoelectric cable (PTC) converters along the evaluation tube 8. This is achieved by the design features of the control part (Fig. 3) of the evaluation unit (Fig. . 2) and a temperature meter (Fig. 4), their fastening to each other.

Установка эксплуатируется следующим образом: осуществляют подготовку измерителя температур (фиг. 4) оценочного блока (фиг. 2). Для этого съемный чехол 15 с одной из сторон соединяют по резьбе с центральным отверстием цилиндрического держателя 22, при этом продольные каналы чехла 15 совмещают с осями периферийных отверстий держателя 22. Держатель 22 и чехол 15 фиксируют боковым винтом. В периферийные отверстия держателя 22 вводят стальные оболочки 17 ПТК, длины которых соответствуют длинам каналов 16 в съемном чехле 15. Переходные втулки 23 ПТК вводят в периферийные каналы держателя 22 до упора и каждый из них фиксируют своим боковым винтом. Стальную оболочку 17 ПТК максимальной длины помещают в соответствующий канал чехла 15 таким образом, чтобы ее чувствительный элемент 18 упирался в торец этого канала. При этом на чехол 15 надвигают защитный кожух 19, который закрывает данный чувствительный элемент 18. Затем поочередно устанавливают остальные ПТК в каналах 16 чехла 15 и постепенно закрывают их чехлом 19. После закрытия последнего ПТК чехол 15 и кожух 19 соединяют между собой их резьбовыми частями. Во внутреннюю полость чехла 15 и держателя 22 вводят металлический цилиндр 24 нагревателя потока, который фиксируют боковым винтом.The installation is operated as follows: prepare the temperature meter (Fig. 4) of the evaluation unit (Fig. 2). To do this, a removable cover 15 is connected on one side to the central hole of the cylindrical holder 22, while the longitudinal channels of the cover 15 are aligned with the axes of the peripheral holes of the holder 22. The holder 22 and the cover 15 are fixed with a side screw. Steel shells 17 of the PTC are introduced into the peripheral holes of the holder 22, the lengths of which correspond to the lengths of the channels 16 in the removable cover 15. The adapter sleeves 23 of the PTC are inserted into the peripheral channels of the holder 22 to the stop and each of them is fixed with its side screw. The steel shell 17 PTC maximum length is placed in the corresponding channel of the cover 15 so that its sensitive element 18 abuts against the end of this channel. At the same time, a protective casing 19 is pushed onto the cover 15, which covers this sensitive element 18. Then, the remaining PTCs are alternately installed in the channels 16 of the cover 15 and gradually cover them with the cover 19. After closing the last PTC, the cover 15 and the casing 19 are connected to each other by their threaded parts. A metal cylinder 24 of the flow heater is inserted into the inner cavity of the cover 15 and the holder 22, which is fixed with a side screw.

Подготовку контрольной части оценочного блока (фиг. 3) осуществляют следующим образом. Оценочную трубку 8 с полированной внешней поверхностью соединяют по резьбе с дополнительной радиально перфорированной кольцевой насадкой 10 и помещают их в устройство для сканирования отраженной яркости (не показано). Это устройство состоит из каркаса с посадочными узлами для крепления оценочной трубки 8 с дополнительной радиально перфорированной кольцевой насадкой 10. На каркасе закреплены направляющие, параллельные оценочной трубке 8 с кареткой, в которой установлены источники света и фотоприемники, сфокусированные на поверхности оценочной трубки 8. При движении каретки по направляющим осуществляется регистрация уровня отраженной яркости чистой оценочной трубки 8 по ее длине. Эта информация вводится в память программного блока управления 33. Затем дополнительную радиально перфорированную кольцевую насадку 10 с оценочной трубкой 8 извлекают из устройства сканирования яркости и вводят во внутреннюю полость трубчатого корпуса 1 (фиг. 3). При этом радиальные отверстия насадки 10 располагаются по оси патрубков 3, 4. Осуществляют дальнейшую сборку контрольной части (фиг. 3) оценочного блока (фиг. 2). Для этого между наружной поверхностью оценочной трубки 8 и внутренней поверхностью корпуса 1 устанавливают: нижнюю радиально перфорированную кольцевую насадку 11, которая опирается на уступ в корпусе 1, резиновое уплотнительное кольцо 12 и нажимное металлическое кольцо 13.The preparation of the control part of the evaluation unit (Fig. 3) is as follows. The evaluation tube 8 with a polished outer surface is threaded to an additional radially perforated annular nozzle 10 and placed in a device for scanning reflected brightness (not shown). This device consists of a frame with mounting nodes for mounting the evaluation tube 8 with an additional radially perforated annular nozzle 10. On the frame are fixed guides parallel to the evaluation tube 8 with a carriage, in which light sources and photodetectors are installed, focused on the surface of the evaluation tube 8. When moving carriages along the guides register the level of reflected brightness of the clean evaluation tube 8 along its length. This information is entered into the memory of the software control unit 33. Then, an additional radially perforated annular nozzle 10 with an evaluation tube 8 is removed from the brightness scanning device and introduced into the internal cavity of the tubular body 1 (Fig. 3). In this case, the radial holes of the nozzle 10 are located on the axis of the nozzles 3, 4. Carry out further assembly of the control part (Fig. 3) of the evaluation unit (Fig. 2). To do this, between the outer surface of the evaluation tube 8 and the inner surface of the housing 1 is installed: the lower radially perforated annular nozzle 11, which rests on a ledge in the housing 1, a rubber sealing ring 12 and a pressure metal ring 13.

Для окончательной сборки оценочного блока (фиг. 2) в свободное отверстие оценочной трубки 8 собранной его контрольной части вводят торец защитного цилиндрического металлического кожуха 19, собранного измерителя температур (фиг. 4), до фигурной гайки 14, которую затем соединяют по резьбе с трубчатым корпусом 1 и герметизируют его внутреннюю полость усилием затяжки. Благодаря фигурной гайке 14 и металлической муфте 20 контрольная часть оценочного блока (фиг. 3) имеет возможность горизонтального движения вокруг измерителя температур (фиг. 4), что необходимо для совмещения входного 2 и выходных 3, 4 патрубков с ответными элементами гидравлической системы установки.For the final assembly of the evaluation unit (Fig. 2), the end face of the protective cylindrical metal casing 19, the assembled temperature gauge (Fig. 4), is inserted into the free hole of the evaluation tube 8 of its assembled control part, to the figured nut 14, which is then threaded to the tubular body 1 and seal its internal cavity with a tightening force. Thanks to the curly nut 14 and the metal coupling 20, the control part of the evaluation unit (Fig. 3) has the possibility of horizontal movement around the temperature meter (Fig. 4), which is necessary to combine the input 2 and output 3, 4 pipes with the response elements of the hydraulic system.

Непосредственное определение ТОС топлива проводят следующим образом: испытуемое топливо заливают в расходную емкость 26 (фиг. 1) в заданном количестве, например 600 см, после чего с клавиатуры компьютера программного блока управления 33 запускают установленную в нем программу, которая осуществляет управление работой систем установки: прокачкой топлива с заданным расходом, например 3 см³/мин, при комнатной температуре заданное время, например, в течение 4-5 минут, для промывки магистралей; повышением давления топлива в магистралях до заданного значения, например 3,5 МПа; повышением максимальной температуры стенки оценочной трубки 8 до заданного значения, например 270°C, и поддержанием ее с необходимой точностью ±1°C в течение заданного времени, например 180 минут; отключением нагрева и прокачки топлива после охлаждения. Затем систему подачи топлива отсоединяют от патрубков 2, 3, 4 корпуса 1, раскручивают фигурную гайку 14 и отделяют контрольную часть оценочного блока (фиг. 3) от измерителя температур (фиг. 4). Контрольную часть (фиг. 3) оценочного блока (фиг. 2) разбирают. Для этого из корпуса 1 извлекают нижнюю кольцевую насадку 11, уплотнительное кольцо 12, нажимное кольцо 13, а затем оценочную трубку 8 совместно с верхней кольцевой насадкой 10, которые промывают гептаном, сушат и устанавливают в блок считывания отложений (не показан). Запускают программу считывания отложений, согласно которой определяется зависимость значений яркости оценочной трубки 8 по ее длине после прокачки топлива, при этом осуществляется наложение этой зависимости на аналогичную зависимость, полученную при считывании отраженной яркости чистой оценочной трубки 8 (до прокачки топлива). Осуществляется также наложение на эти зависимости температурной зависимости по длине оценочной трубки 8, зафиксированной при прокачке топлива. Согласно компьютерной программе рассчитывается площадь между первыми двумя полученными зависимостями, которая характеризует количество образовавшихся отложений при испытании. Фиксируется также координата точки пересечения первых двух зависимостей, по которой с помощью третьей зависимости определяется температура t_но, которая характеризует показатель - температура начала образования отложений [А.А. Гуреев и др. Квалификационные методы испытаний нефтяных топлив, М., «Химия», 1984 г., с. 138-140].The direct determination of fuel TOC is carried out as follows: the test fuel is poured into the supply tank 26 (Fig. 1) in a predetermined quantity, for example 600 cm, after which the program installed in it is launched from the computer keyboard of the control unit 33, which controls the operation of the installation systems: pumping fuel with a given flow rate, for example 3 cm ³ / min, at room temperature, a predetermined time, for example, for 4-5 minutes, to flush the lines; increasing fuel pressure in the lines to a predetermined value, for example 3.5 MPa; increasing the maximum wall temperature of the evaluation tube 8 to a predetermined value, for example 270 ° C, and maintaining it with the necessary accuracy of ± 1 ° C for a given time, for example 180 minutes; turning off heating and pumping fuel after cooling. Then the fuel supply system is disconnected from the nozzles 2, 3, 4 of the housing 1, the curly nut 14 is untwisted and the control part of the evaluation unit (Fig. 3) is separated from the temperature meter (Fig. 4). The control part (Fig. 3) of the evaluation unit (Fig. 2) is disassembled. For this purpose, the lower annular nozzle 11, the sealing ring 12, the pressure ring 13, and then the evaluation tube 8 together with the upper annular nozzle 10, which are washed with heptane, dried and installed in the sediment reading unit (not shown), are removed from the housing 1. A sediment reading program is launched, according to which the dependence of the brightness values of the evaluation tube 8 along its length after fuel pumping is determined, and this dependence is superimposed on a similar dependence obtained by reading the reflected brightness of the clean evaluation tube 8 (before fuel pumping). The temperature dependence is also superimposed on these dependences along the length of the evaluation tube 8 recorded during fuel pumping. According to a computer program, the area between the first two dependencies obtained is calculated, which characterizes the amount of deposits formed during the test. The coordinate of the intersection point of the first two dependencies is also fixed, according to which the temperature t _but is determined using the third dependence, which characterizes the indicator - the temperature of the onset of sediment formation [A.A. Gureev et al. Qualification test methods for petroleum fuels, M., "Chemistry", 1984, p. 138-140].

Технический результат изобретения - повышение надежности проведения испытаний и их точности за счет использования защитного кожуха 19 и преобразователей термоэлектрических кабельных (фиг. 5), которые позволили предотвратить повреждение чувствительных элементов 18 и надежно зафиксировать их координаты по длине оценочной трубки 8. В прототипе чувствительные элементы термопар периодически повреждались в результате трения о внутреннюю поверхность оценочных трубок 8, а их координаты могли смещаться. Введение жесткого цилиндрического держателя 22 для переходных втулок 23 позволило существенно упростить монтаж-демонтаж преобразователей термоэлектрических кабельных без смещения координат их чувствительных элементов, а также защитить их от многократного сгибания и излома проводников 17. Кроме того, дополнительная радиально перфорированная кольцевая насадка 10 позволила дополнительно центрировать оценочную трубку 8 в корпусе 1 для выравнивания потока топлива вдоль оценочной трубки 8, а также защитить от повреждения отложения, образовавшиеся на ее поверхности, при извлечении из корпуса 1. За счет этого при использовании преобразователей термоэлектрических кабельных (фиг. 5) и защитного кожуха 19 повышена точность определения ТОС, что подтверждается результатами, приведенными в таблице 1.The technical result of the invention is to increase the reliability of testing and their accuracy through the use of a protective casing 19 and thermoelectric cable converters (Fig. 5), which prevented damage to the sensitive elements 18 and reliably fix their coordinates along the length of the evaluation tube 8. In the prototype, the sensitive elements of thermocouples periodically damaged as a result of friction against the inner surface of the evaluation tubes 8, and their coordinates could shift. The introduction of a rigid cylindrical holder 22 for adapter sleeves 23 made it possible to significantly simplify the mounting and dismounting of thermoelectric cable converters without shifting the coordinates of their sensitive elements, and also to protect them from repeated bending and kink of conductors 17. In addition, an additional radially perforated ring nozzle 10 made it possible to further center the estimated the tube 8 in the housing 1 to equalize the fuel flow along the evaluation tube 8, and also to protect the deposits from damage, forming shiesya on its surface, when removed from the housing 1. In this way, when using the thermoelectric transducers cable (FIG. 5) and the protective cover 19 is increased accuracy in determining TOC, which is confirmed by the results shown in Table 1.

Как видно из результатов, приведенных в столбце 10 таблицы 1, точность (повторяемость) значений показателя t_но повысилась по изобретению в 1,3-2,8 раз по сравнению с прототипом за счет улучшения центрирования оценочной трубки 8 в корпусе 1 при использовании дополнительной радиально перфорированной насадки 10. Эта насадка 10 позволила также предотвратить повреждение образовавшихся на оценочной трубке 8 отложений при ее извлечении из корпуса 1. Из таблицы 1 видно, что в разных температурных диапазонах оценочной трубки она стала более равномерной. Применение изобретения позволило упростить монтаж-демонтаж оценочного блока (фиг. 2) установки за счет применения легко отделяемых друг от друга узлов: контрольной части (фиг. 3) и измерителя температур (фиг. 4). Применение легкосъемного защитного кожуха 19 позволило предотвращать разрушения чувствительных элементов 18 преобразователей термоэлектрических кабельных (фиг. 5), а применение деталей 20, 21, 22 - предотвращать повреждение их стальных оболочек 17 при монтаже-демонтаже ПТК.As can be seen from the results shown in column 10 of table 1, the accuracy (repeatability) of the values of the indicator t _but increased according to the invention by 1.3-2.8 times compared with the prototype due to improved centering of the evaluation tube 8 in the housing 1 when using additional radially perforated nozzle 10. This nozzle 10 also prevented damage to the deposits formed on the assessment tube 8 when it was removed from the housing 1. From table 1 it can be seen that in different temperature ranges of the assessment tube it became more uniform. The application of the invention allowed to simplify the installation and dismantling of the evaluation unit (Fig. 2) of the installation due to the use of nodes that are easily separated from each other: the control part (Fig. 3) and the temperature meter (Fig. 4). The use of an easily removable protective casing 19 made it possible to prevent the destruction of sensitive elements 18 of thermoelectric cable converters (Fig. 5), and the use of parts 20, 21, 22 prevented damage to their steel shells 17 during assembly and disassembly of the PTC.

Таким образом, применение изобретения позволит повысить надежность проведения испытаний и точность оценки ТОС топлив.Thus, the application of the invention will improve the reliability of testing and the accuracy of the assessment of TOC fuels.

Claims

Installation for determining the thermal-oxidative stability of fuels under dynamic conditions, comprising a flow tank with the analyzed fuel, connected by a pipeline line, in which a flow inducer and a pre-filter are installed in series along the fuel flow, with an inlet pipe located in the lower part of the vertically mounted tubular body, in the upper parts of which there are two outlet pipes, in one of which a control filter with a fuel temperature meter is hermetically mounted and which are interconnected by a pipeline through a shut-off valve concentrically placed using a radially perforated annular nozzle and hermetically fixed in a tubular body to form an annular gap, an evaluation tube inside which a fuel flow heater is installed in the form of a metal cylinder with an internal spiral, the length of the spiral part of which equal to the distance between the inlet and outlet nozzles, and a device for mounting individual temperature meters at predetermined wall points price tube made of heat-conducting material in the form of a removable cover put on a fuel cylinder of a fuel heater, on which there are longitudinal channels, the blind end of each of which is at the level of the sensing element of an individual temperature meter, each of which is passed through the holder cylinder and connected to the corresponding input of the software control unit connected by other inputs to the flow rate meter, fuel temperature meter, pressure sensor fuel, a differential pressure sensor on the control filter, a pressure regulator in the system, and the outputs of the program control unit are connected to the control inputs of the flow inducer, fuel flow heater, shut-off valves and pressure regulator in the system, characterized in that the upper end of the tubular body is hermetically sealed, an additional perforated annular nozzle is installed on the blind end of the evaluation tube using a threaded connection, the channels of which are at the level of the channels of the outlet pipes, as thermoelectric cable transducers were used for individual temperature meters of the wall of the evaluation tube, a steel sheath with thermoelectrodes of each cable thermocouple is freely placed in the corresponding longitudinal channel of the removable cover, on the outside of which an additional protective cylindrical metal casing is installed, the upper end of which is connected by a detachable connection to the end of the removable cover, and adapter sleeves of thermoelectric cable converters are placed in additional introduced rigid cylindrical holder, mounted in the lower part of the hollow cylindrical insert, the upper step of a smaller inner diameter which is an annular support of the flange of a metal coupling having an external thread for interaction with the internal thread of the lower part of the nut, in the upper threaded part of which is fixed the lower part of the tubular installation while in the rigid cylindrical holder of the adapter sleeves of the cable thermocouples, the metal coupling and the figured nut are made central with Fuss channels to accommodate a removable cover with steel shells thermocouples.