Устройство для определения опасного уровня электризации нефтепродуктов в резервуарах

(51) 01 29/12 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ К ПАТЕНТУ ее нахождение на одном и том же расстоянии от поверхности жидкости. На электроде-антенне возникает потенциал от сформировавшегося на поверхности нефтепродукта статического заряда,сигнал поступает на электронный блок. При слабом сигнале, поступающем с электрода-антенны на полевой транзистор ток, усиливается и протекает через светодиод зеленого цвета. При увеличении сигнала до надпорогового, поступающего с электрода-антенны на полевой транзистор,усиленный сигнал поступает также и на светодиоды 4, 5 - красного цвета. Свечение красных светодиодов и является информацией персоналу о достижении критической величины заряда на поверхности резервуара. Устройство также имеет выход на звуковой извещатель.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОПАСНОГО УРОВНЯ ЭЛЕКТРИЗАЦИИ НЕФТЕПРОДУКТОВ В РЕЗЕРВУАРАХ(57) Устройство для определения опасного уровня электризации нефтепродуктов в резервуаре обеспечивает постоянный контроль над величиной поверхностного статического заряда на поверхности жидкости и при достижении критической,взрывоопасной величины этого заряда сигнализирует об этом. Такой результат достигается тем, что устройство содержит электрод-антенну,закрепленную на поплавке так, что обеспечивается Изобретение относится к области физики статического электричества и может быть использовано в нефтеперерабатывающей и химической промышленности, а именно для определения уровня электризации поверхности жидкостей, в том числе нефтепродуктов. Электростатическая безопасность технологических операций с легковоспламеняющимися углеводородными жидкостями требует контроля напряженности электростатического поля в емкостях и резервуарах. В процессе технологических операций или хранения нефтепродуктов объемный заряд в жидкости постепенно переходит в поверхностный, и именно поверхностный заряд ответственен за разряд в промежутке между заземленным элементом и наэлектризованной жидкостью. Известен датчик измерителя напряженности электростатического поля по типу электростатического генератора,содержащий секторные измерительные электроды и вращающийся заземленный электрод-модулятор,принцип работы которого основан на периодическом экранировании измерительных электродов от поля за счет перемещения модулятора относительно чувствительных элементов Датчик измерителя напряженности электростатического поля пат. 2010140868/28 Российская Федерация,МПК 01 29/12 / Аксельрод, Елисеев заявитель ФГУП Центральный научноисследовательский институт судовой электротехники и технологии (ФГУП ЦНИИ СЭТ). 2442183 заявл.07.10.2010 опубл.10.02.2012. //Бюл. 4 Однако,длительный контроль величины напряженности поля с помощью датчиков основанных на данном принципе и выпускаемых промышленностью измерителей при этом невозможен из-за неустойчивой работы датчиков в воздушно-капельной среде,имеющейся в резервуарах. Известно также устройство Устройство для измерения напряженности электростатического поля пат. 355582 СССР, МПК 01 29/12 / В.Н.Матков, П.Ю. Снегирев Заявитель Всесоюзный научно-исследовательский институт охраны труда ВЦСПС СССР. -1355950 заявл. 28.03.86 опубл. 30.11.87.//Бюл. 44. для измерения напряженности электрического поля, содержащее последовательно соединенные датчик, дифференциальный усилитель и регистратор. Однако это устройство имеет крупногабаритный регистратор и необходимость постоянного наблюдения оператором за показаниями регистратора. Известно также устройство для измерения электростатического поля, содержащее два датчика,усилитель на двух истоковых повторителях со следящими обратными связями по току, два инвертора, сумматор и регистратор Способ измерения потенциала зарядки мишени видикона пат. 265022818-09 СССР, МПК 01 29/12 / С.Ю.Сакалаускас,А.В. Янкаускас,А. Т. 2 Добровольскис заявитель Вильнюсский ордена Трудового Красного Знамени государственный университет им. В. Каукаса. 951191 заявл. 25.07.78 опубл. 15.08.82.//Бюл.30 Недостаток этого устройства состоит в невысокой точности и стабильности контроля параметров электростатического поля,что обусловлено малой чувствительностью датчиков и разрешающей способностью измерительной схемы. Наиболее близкое к полезной модели по совокупности существенных признаков (прототип) авторское свидетельство СССР 355582 Устройство для измерения напряженности электростатического поля пат. 355582 СССР, МПК 01 29/12 / В. Н. Матков П.Ю. Снегирев Заявитель Всесоюзный научно-исследовательский институт охраны труда ВЦСПС СССР. 1355950 заявл. 28.03.86 опубл. 30.11.87.//Бюл. 44 Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является информирование обслуживающего персонала об опасном электрическом заряде (возможен разряд в газовой фазе), образовавшемся на поверхности жидкости(нефтепродукта) при хранении,заполнении,опорожнении резервуаров и других технологических операций. Поставленная задача решается за счет достижения технического результата, который заключается в обеспечении постоянного контроля над величиной поверхностного статического заряда на поверхности жидкости (нефтепродукта) и при достижении критической (способной к искровому пробою газового пространства над поверхностью продукта, взрывоопасной) величины этого заряда на поверхности жидкости световой и/или звуковой сигнализации, которая послужит информацией обслуживающему персоналу,для принятия превентивных мер. Указанный технический результат по объекту устройство для определения критической величины накопленного заряда на поверхности жидких нефтепродуктов и контроля за величиной статического электрического заряда над поверхностью нефтепродуктов поступающих,откачиваемых или хранящихся в резервуаре,достигается тем, что устройство (фиг.1) содержит электрод-антенну 1, расположенную с помощью поплавка 3 на одном и том же расстоянии от поверхности нефтепродукта 6 резервуара 4, в той его части,где происходит формирование наибольшего электростатического заряда Путко, А.Э. Разработка методов расчета процессов электризации нефти в трубопроводах и хранилищах цилиндрического типа дис. канд. хим. наукзащищена .4.05. 2007. / Путко Александр Эвертович.- Тюмень, ТюмГНГУ. 2007. с.132 (центр резервуара). На датчике - электроде-антенне 1 возникает потенциал от сформировавшегося на поверхности нефтепродукта статического заряда,сигнал с электрода-антенны поступает по соединительным проводам 8 на регистратор электронный блок 5. При слабом сигнале, поступающем с электродаантенны 1 на полевой транзистор 2 (фиг.2), ток,проходящий через полевой транзистор 2,усиливается кремниевым транзистором 7 и протекает через светодиод 3 зеленого цвета. При увеличении величины сигнала, поступающего с электрода-антенны на полевой транзистор 2, до над порогового усиленный сигнал поступает также и на светодиоды 4, 5 -красного цвета. Свечение красных светодиодов и является информацией персоналу о достижении критической величины заряда на поверхности резервуара. По сравнению с прототипом Устройство для измерения напряженности электростатического поля пат. 355582 СССР, МГЖ 01 29/12 / В.Н.Матков, П.Ю. Снегирев Заявитель Всесоюзный научно-исследовательский институт охраны труда ВЦСПС СССР. -1355950 заявл. 28.03.86 опубл. 30.11.87.//Бюл. 44., заявляемое устройство также имеет датчик (электрод-антенну), усилитель сигнала, и регистратор, но в отличие от прототипа в качестве регистратора используется не миллиамперметр,проградуированный непосредственно в единицах напряженности, а электронный блок,содержащий систему сигнализирующих светодиодов и звуковой извещатель,а датчик не подносят к наэлектризованной поверхности, а размещают на поплавке, обеспечивающем нахождение электродаантенны (датчика) на одном и том же расстоянии от поверхности заряженной жидкости. Перечень фигур чертежей. Фиг.1. Размещение электрода-антенны и электронного блока устройства для определения опасного уровня электризации нефтепродуктов в резервуаре. Обозначения 1 датчик - электрод-антенна 2 и 8 соединительные провода 3 поплавок 4 резервуар с нефтепродуктом 5 регистратор - электронный блок устройства 6 поверхность нефтепродукта 7 нефтепродукт. Фиг.2. Принципиальная схема электронного блока устройства для определения опасного уровня электризации нефтепродуктов. Обозначения 1 электрод-антенна 2 полевой транзистор, 3 светодиод зеленого цвета 4, 5 светодиоды красного цвета 6 переменный резистор 7 кремниевый транзистор 8 резистор 9 источник питания 10 стабилитрон 11 выход на звуковой извещатель. Сведения,подтверждающие возможность осуществления полезной модели. Устройство включает (фиг.1) датчик - электрод-антенну 1 соединительные провода 2 и 8 поплавок 3 регистратор - электронный блок устройства 5. Регистратор - электронный блок устройства 5 состоит из полевого транзистора 2 кремниевого транзистора 7 переменного резистора 6 резистора 8 светодиода 3 зеленого цвета светодиодов 4 и 5 красного цвета стабилитрона 10 источника питания 9 выхода на звуковой извещатель 11. Работа устройства осуществляется следующим образом на электроде-антенне 1(толстого изолированного провода с закругленным концом)и закрепленном на поплавке 3, обеспечивающим нахождение электрода-антенны на одном и том же постоянном расстоянии от поверхности жидкости, и размещенном в центре резервуара, формируется наведенный потенциал,соответствующий поверхностному заряду на зеркале жидкости. В исходном состоянии (при отсутствии электрического поля,то есть отсутствии поверхностного заряда на зеркале жидкости) сопротивление канала исток-сток полевого транзистора 2 (фиг.2) невелико. Ток протекает преимущественно через индикатор включенного состояния устройства - светодиод 3 зеленого цвета. Светодиод 3 шунтирует цепочку последовательно соединенных светодиодов 4 и 5. При наличии внешнего критического электрического поля(сформировался поверхностный заряд на зеркале жидкости в резервуаре и соответствующий ему потенциал на электроде-антенне) сопротивление канала исток-сток полевого транзистора 2 возрастает. Происходит плавное или мгновенное отключение светодиода 3. Ток от источника питания 9 через переменный резистор 6 начинает протекать через последовательно включенные светодиоды 4 и 5 красного цвета. Дополнительно можно подключить звуковой извещатель к выходу 11. Настойка переменного(ограничивающего) резистора 6, осуществляется предварительно на критический внешний потенциал. Красные светодиоды могут быть установлены слева и справа относительно зеленого светодиода. Максимальный ток через светодиоды не должен превышать 20 мА. В предлагаемом устройстве могут использоваться полевые транзисторы различных марок. Стабилитрон защиты также можно использовать различных типов, но максимальное напряжением стабилизации должно составлять 10 В, предпочтительно симметричный. Датчик в виде электрода-антенны должен быть тщательно изолирован. При этом чувствительность устройства заметно возрастает. Ток, протекающий через полевой транзистор, зависит от начального смещения на его затворе. Для транзисторов даже одной партии изготовления, а тем более, для транзисторов разных типов, величина начального смещения для обеспечения равного тока через нагрузку заметно отличается. Регулируемый источник смещения -ограничивающий переменный резистор 6 на управляющем электроде полевого транзистора 2 позволяет как регулировать начальное смещение на затворе транзистора, так и задавать начальный ток через сопротивление нагрузки - светодиод 3, и таким образом управлять чувствительностью устройства. Начальный ток через светодиод составляет 23 мА. ФОРМУЛА ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ Устройство для определения опасного уровня электризации нефтепродуктов в резервуаре,содержащий датчик, усилитель и регистратор отличающийся тем, что датчик - электрод-антенна установлена на поплавке,обеспечивающем нахождение электрод-антенны на одном и том же расстоянии над поверхностью жидкости в резервуаре,а регистратор содержит сигнализирующие светодиоды зеленого и красного цвета и выход для подключения звукового извещателя.