Диссертация (1091115), страница 18
Текст из файла (страница 18)
Как видно из рисунка 4.8 температура стенокреактора циклично изменяется от +50°С до +420°С [99].Рисунок 4.8. Пример измерения температуры стенки реактора ВОДТМониторинглокальнойдеформацияпосредствомВОДДповертикальной и горизонтальной оси стенок реактора показывает изменениенапряженно – деформированного состояния стенки реактора от цикла кциклу (Рисунок 4.9). как видно из рисунка4.9 стенка реакторадеформируется в горизонтальном направлении на 0.6 мм, в вертикальном –1.2 мм.
Учитывая установочную базу каждого ВОДД (200 мм), можносказать, что реактор растягивается на 0,6% по вертикальной оси и на 0,3% погоризонтальной.Рисунок 4.9. Пример измерения деформации стенки реактора ВОДД132Внедрение ВоТК для комплексного мониторинга состояния коксовыхкамер установки замедленного коксования ОАО «Газпромнефть-ОНПЗ» вкачествеподсистемыстационарнойсистемымониторингасостоянияпромышленного оборудования КОМПКАС позволяет не только значительноповысить безопасность эксплуатации оборудования, но и перейти наэксплуатациювсегооборудованиятехнологическогокомплексапофактическому техническому состоянию.Результатом апробации ВоТК на объекте коксования нефтепродуктовявляется акт о внедрении (Приложение 2).4.2.3.
Апробация ВоТК для решения задач ОАО «Концерн«Океанприбор»Разработанный ВоТК был использован ОАО «Концерн «Океанприбор»при определении возможности создания батитермографа – устройства,измеряющего температуру, давление и соленость воды в рамках выполненияОКР«Разработкатехнологииисистемыэкологическибезопасногокогерентного сейсмопрофилирования морского дна с высоким разрешениемвинтересах«Экоимпульс»,сейсморазведкивыполняемойшельфовыхпоместорождений»,государственномушифрконтракту№13411.1007499.09.060 от 19.04.2013.Батитермограф это устройство, позволяющее получать информацию осостоянии водной среды и включающее в себя датчики температуры,давления и солености. Выходные данные батитермографа о параметрахводной среды используются для определения динамики подводных течений,динамики изменения температурного режима и, что представляет для насинтерес, это вычисления скорости распространения акустических волн вданной водной среде.Классический батитермограф использует датчики электрического типа,где передача питания на датчики и передача сигнала от датчиковосуществляется по электрическим проводам.
Обработка информацииосуществляется удаленным устройством, располагающимся в помещении на133берегу или на борту корабля - носителя. В некоторых примененияхбатитермограф являются устройством одноразового использования, то естьподлежит отделению от устройства обработки данных. Поэтому, разработкубатитермографа на новых принципах желательно осуществлять такимобразом, чтобызаложенныйфизическийпринцип работыпозволилреализовать конструкцию максимально простой и дешевой, технологичнойпри постановке и выборке, максимально не зависимой от влияния внешнихфакторов, в том числе от влияния электромагнитной помехи на передаваемыесигналы.Для проверки принципов построения волоконного батитермографа врамках ОКР «Экоимпульс» проведены испытания волоконно-оптическоготелеметрического комплекса, на основании которых сделаны следующиевыводы:•Волоконные датчики температуры на решетках Брэгга работаютна прохождение оптического сигнала и, ввиду малости оптических потерь,конструктивнобатитермографа,удобныдляприменениячувствительныеэлементывсоставекоторогооптическогомогутбытьодноразового использования.•Все типы датчиков и УРМ показали свою работоспособность припроведении тестирования на стендах ОАО «Концерн «Океанприбор».•Примененнаяконфигурацияпараллельно-последовательногоподключения датчиков подтвердила возможность построения различныхсхем объединения датчиков.•Датчикипоказалихорошеесоответствиеизмеряемымпараметрам.Результатом апробации ВоТК для решения задач ОАО «Концерн«Океанприбор» является акт о внедрении (Приложение 2).1344.3.
Альтернативные области применения разработанной методикис применением волоконно-оптических средств (Приложение 3)4.3.1. Волоконно-оптический термометр [95, 98]При разработке волоконно-оптического термометра была примененаразработанная методика с применением волоконно-оптических средств.Волоконно-оптический термометр (ВОТ) предназначен для измерениятемпературы в зонах с сильными электромагнитными помехами, в зонахповышенной взрыво-пожароопасности, при измерениях под высокимнапряжением и в других условиях, где недопустимо применение стандартныхэлектронных средств контроля, а именно, к системам для мониторингатемпературного состояния в медицине, на объектах энергоснабжения,инженерных сооружениях. Схема ВОТ представлена на рисунке 4.10.Рисунок 4.10.
Схема ВОТВОТ состоит из источника света 1, оптического фильтра 3, волоконнооптическогопереключателя4,светораспределительнойсистемы2,соединенной с одной стороны с волоконно-оптическими щупами 5, с другойс фотоприемниками 6 и 7.При этом свет от источника 1 проходит всветораспределительную систему 2, направляется на датчики 5 черезоптический переключатель 4.
Отразившись от датчиков 5, свет возвращаетсяв светораспределительную систему 2. В ней свет разделяется на две части,одна из которых направляется на фотоприемник 6 непосредственно, другаянаправляется на фотоприемник 7 через оптический фильтр 3. В нём она135ослабляется в соответствии с ее спектральным положением относительнохарактеристики пропускания фильтра. Таким образом, соотношение сигналовна двух фотоприемниках зависит от спектрального положения отраженногоотдатчиковсвета.Микроконтроллер8принимаетсигналысфотоприемников 6 и 7.Датчики ВОТ могут быть, в частности, реализованы в виде волоконнооптических щупов (Рисунок 4.11).Рисунок 4.11.
Схема щупа ВОТВолоконно-оптический щуп (Рисунок 4.11) состоит из волоконногосветовода 9 с записанной вблизи его торца волоконной решетки Брэгга 10.Технический результат, получаемый в разработанном ВОТ, достигаетсятем, что предлагаемый метод измерения является прямым. Регистрируемыйспектральный сдвиг решетки Брэгга напрямую зависит от температуры.Метод является простым в исполнении, так как процесс записи решеткиБрэгга в волоконном световоде технологичен и может быть легкоавтоматизирован.
ВОТ обладает высокой надежностью – полностьюволоконноеисполнение,прикоторомненарушаетсяцелостностьволоконного световода, что позволяет сохранить его механическуюпрочность при возможности изготовления датчика с подводящей линиейдлиной до 30 километров. Также результат достигается тем, что вреализуемомметодепрактическиполностьюотсутствуютвнешниевоздействия на точность измерения благодаря спектральному методуизмерения, в отличие от широко распространенных амплитудных методов.По результатам разработки волоконно-оптического термометра былполучен патент на изобретение №2491523 (Зарегистрирован в Гос.
реестреизобретений РФ 27.08.2013) «Волоконно-оптический термометр», патент на136полезную модель №133294 (Зарегистрирован в Гос. реестре изобретений РФ10.10.2013) «Волоконно-оптический щуп для измерения температуры».4.3.2. Устройство измерения показателя преломления [91, 92, 96]Волоконно-оптический рефрактометр с термокомпенсацией относитсяк оптико-электронному приборостроению, а именно к рефрактометрическимсредствам измерения показателя преломления жидких и пастообразныхвеществ, использующим метод релеевского отражения, и может бытьприменено при создании средств измерения показателя преломления какоптически прозрачных, так и оптически непрозрачных жидкостей, паст,гелей, мелкодисперсных порошков и т.п.
веществ.Задачей разработки рефрактометра является создание простого висполнении устройства измерения показателя преломления со световымдиаметром торца щупа, превышающем световой диаметр волоконногосветоводаивысокимпоказателемпреломлениядляреализациимноготочечного непрерывного измерения веществ, таких как: жидкости,пасты, гели, мелкодисперсные порошки и т.п. вещества [88].Данная задача решается созданием устройства измерения показателяпреломления, которое состоит, по меньшей мере, из одного щупа-зондасоединенногосрегистрирующиммодулемпосредствомоптическогосветовода, что позволяет получать информацию о состоянии той или инойточкиизмерениявкратчайшеевремя.Этопозволяетподключатьрегистрирующему блоку различного рода исполнительные устройствасигнализации и оповещения.Показатель преломления определяется скоростью распространениясвета в данной среде, которая зависит от физического состояния среды, т.
е. иот температуры вещества. Вследствие этого в зонд помещается элемент,чувствительный к температуре, который может быть выполнен в виде термоЭДС, терморезистора, волоконной решетки Брэгга.Технический результат достигается тем, что, благодаря применениюописанного выше щупа-зонда для измерения показателя преломления,137достигаетсявозможностьреализоватьпрецизионныемноготочечныедистанционные и непрерывные измерения показателя преломления какоптически прозрачных, так и оптически непрозрачных жидкостей, паст,гелей, мелкодисперсных порошков и т.п.
веществ [100].Щуп-зондвыполнен с использованием керамической ферулы,выполняющую роль оправы световода и плоско-выпуклой линзы изматериала с высоким показателем преломления, плоская поверхностькоторойотклоненаотперпендикуляракоснованиюнаугол,обеспечивающий исключение обратного отражения, выпуклая поверхностькоторой имеет радиус кривизны, обеспечивающийпотоканаграницуиспользованиемпоказателемразделадвухплоско-выпуклойпреломлениясредлинзыдляпопадание световогоперпендикулярно;изматериалаобеспечениясилисвысокимперпендикулярностинаправления отраженного пучка света от раздела сред линза - измеряемоевещество; или с использованием волоконно-оптического коллиматора длярасширения светового пучка, после которого располагается призма изматериаласвысокимпоказателемпреломлениясугламимеждуоснованиями, обеспечивающими отражение светового потока от границыдвух сред перпендикулярно; или с использованием чувствительного ктемпературеэлемента,которыйвыполненввидетермо-ЭДС,терморезистора, волоконной решетки Брэгга; или в виде волоконногосветовода из материала с высоким показателем преломления с конвертеромполя моды, который представляет собой адиабатическое расширениедиаметраполямодывнаправлениевыходноготорцаимеющегоизмеренияпоказателяизобретение№2506568перпендикулярный скол [94].Порезультатампреломлениябылразработкиполученустройствапатентна(Зарегистрирован в Гос.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
