Тараненко Юрій Карлович. Віброчастотні методи контролю та визначення складу рідких та газоподібних речовин (Теоритичні основи разробки та впровадження)

brief description

Тараненко Юрій Карлович. Віброчастотні методи контролю та визначення складу рідких та газоподібних речовин (Теоритичні основи разробки та впровадження) : Дис... д-ра наук: 05.11.13 2009

Тараненко Ю.К. Віброчастотні методи контролю та визначення складу рідких та газоподібних речовин (теоретичні основи розробки та впровадження).— Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю: 05.11.13 прилади і методи контролю та визначення складу речовин. Дніпропетровський національний університет. Дніпропетровськ, 2008.
Дисертацію присвячено вирішенню науково-прикладної проблеми розширенню галузі застосування віброчастотних методів контролю на визначення густини рідин та газів, положення межі розподілу рідин або рідини та газу, концентрації вузької фракції суспензій, в умовах коливань температури, тиску, швидкості течії рідини або газу,густини та в’язкості рідкої фази суспензій.
Вирішення цієї проблеми застосовано на створенні наукових основ розробки датчиків густини з двома механічними резонаторами (трубчастими, пластинчастими, циліндричними), датчиків положення межі розподілу рідин (з трубчастими замкнутими камертонними резонаторами), експрес аналізаторів концентрації вузької фракції твердої фази суспензій (з прямолінійними вертикально встановленими трубчастими резонаторами), розробці вимірювальних автоколивальних систем механічних резонаторів з мінімальним відхиленням частоти автоколивань від власної частоти резонатора, розробці методів управління власними частотами резонаторів для адаптацію датчиків до умов експлуатації, розробці методики проектування датчиків, розробці методики визначення похибок датчиків в умовах експлуатації, розробці методики побудови інформаційно-вимірювальних систем на основі віброчастотних датчиків.
Розроблені математичні моделі віброчастотних датчиків густини рідин і газів, концентрації суспензій, положення межі розподілу рідин, які дозволили отримати умови інваріантності датчиків до коливань температури,тиску, швидкості течії вимірювальної речовини, густини та в’язкості рідкої фази суспензій.
Здійснені дослідження автоколивальних систем віброчастотних датчиків, які дозволили визначити параметри усіх елементів систем (приймача та збудника коливань, підсилювача зворотного зв’язку, ланцюга зворотного зв’язку), що забезпечують мінімальну похибку контролю.
Розроблена регресійна модель для оцінювання похибки контролю віброчастотних датчиків в умовах експлуатації.

У роботі вирішено науково прикладну проблему розширення галузі застосування ВМК і визначення складу і властивостей рідких і газоподібних речовин на контроль густини рідин і газів, концентрації вузької фракції твердої фази суспензій, положення межі розподілу рідин або рідини і газу в умовах коливань температури, тиску контрольованого середовища, густини рідкої фази суспензій.

Удосконалено ВМК густини рідини, що полягає у порівняння частот (періодів) автоколивань двох ТМР, через які протікає контрольована речовина, шляхом: контролю, за різницею частот (періодів) автоколивань резонаторів, густини з максимальною чутливістю; забезпечення однакових змін частот (періодів) автоколивань обох резонаторів від впливу температури, тиску, швидкості течії рідини через резонатори; зменшення нелінійності характеристики перетворення; контролю температури за отриманим значенням густини та частотами (періодами) резонаторів; управління відношенням частот автоколивань резонаторів при зміні діапазону контролю. ВМК густини здійснюється з використанням різноманітних конструкції ТМР, для створення ВД контролю густини в складних умовах експлуатації.
Розроблено ВМК густини рідини або газу, що полягає у порівняння частот (періодів) автоколивань двох ПМР, які контактують з контрольованою речовиною, шляхом: контролю, за різницею частот (періодів) автоколивань резонаторів, густини з завданою чутливістю; забезпечення однакових змін частот (періодів) автоколивань обох резонаторів від впливу температури, тиску; зменшення нелінійності характеристики перетворення; контролю температури за отриманим значенням густини та частотами (періодами) резонаторів. ВМК густини здійснюється з використанням різноманітних конструкцій ПМР круглої форми, для створення ВД контролю густини в складних умовах експлуатації. ВМК густини може застосовуватися і для широко розповсюджених конструкцій ПМР, з закріпленим у центрі мембрани, додатковим чутливим елементом.
Розроблено ВМК густини рідини або газу, що полягає у порівняння частот (періодів) автоколивань двох ЦМР, які контактують з контрольованою речовиною, шляхом: контролю за різницею частот (періодів) автоколивань густини, з завданою чутливістю; забезпечення однакових змін частот (періодів) автоколивань обох циліндрів від впливу температури та тиску; контролю температури за отриманим значенням густини та частотами (періодами) окремих циліндрів. ВМК густини здійснюється з використанням різноманітних конструкцій ЦМР, при різноманітних способах закріплення кінців циліндрів (за умов довгих циліндрів), для створення ВД контролю густини в складних умовах експлуатації.
Розроблено віброчастотний метод експрес контролю концентрації вузької фракції твердої фази суспензії оснований на порівнянні частот(періодів) автоколивань високочастотного та низькочастотного МР, які контактують з контрольованою суспензією, шляхом: контролю за різницею частот (періодів) автоколивань резонаторів концентрації вузької фракції твердої фази суспензії; забезпечення різних змін частот (періодів) автоколивань від впливу концентрації вузької фракції твердої фази суспензії та однакових змін від впливу густини рідкої фази. ВМК контролю концентрації вузької фракції твердої фази суспензії здійснюється з використанням різноманітних конструкції МР, для створення ВД концентрації вузької фракції твердої фази суспензії в умовах коливань густини рідкої фази .
Розроблено ВМК контролю положення межі розподілу рідин, або рідини і газу оснований на залежності частоти автоколивань трубчастого замкнутого камертону, заповненого системою контрольованих речовин різної густини, що не змішуються, від положення межі розподілу цих речовин відносно підстав камертону.
Досліджено АКСМР для ВД контролю густини рідини або газу з використанням магнітоелектричної системи збудження коливань та ємкісної системи зняття коливань, і на основі аналізу результатів досліджень визначені похибки, що вносять такі системи у результати контролю густини рідини або газу.
Досліджено АКСМР в якій виявляється суттєва нелінійності пружних властивостей МР, і на основі аналізу результатів досліджень визначені похибки контролю від цієї нелінійності та запропонувати метод її компенсації, що полягає у використанні у ВД двох резонаторів з однакових характером впливу нелінійності на частоту автоколивань. Така АКСМР застосовується для експрес контролю масової концентрації суспензій та пульпи з довгими ТМР.
Розроблено АКСМР з параметричним контуром стабілізації амплітуди коливань МР, визначені межі стійкості автоколивань. Така АКСМР застосовується для ВД положення межі розподілу рідин або рідини і газу з ТМР, що працює у широкому діапазоні зміни маси.
Синтезовано характеристику ПЗЗ, що мінімізує похибки контролю. Такий ПЗЗ застосовується для всіх приведених АКСМР.
Результати дисертаційних досліджень впроваджено у вигляді математичних моделей ВД контролю густини, концентрації вузької фракції твердої фази суспензій, положення межі розподілу рідин або рідини і газу, методики перевірки достовірності безперервного автоматичного контролю густини нафтопродуктів диференційним датчиком ДДГ-1 на ВАТ ДніпроВНІГПенергопром (м. Дніпропетровськ), диференційного датчика густини мазуту ДДГ-1 на ВАТ „Куйбишевський НПЗ” (г. Самара) та у навчальному процесі на кафедрі радіоелектронної автоматики фізико-технічного факультету Дніпропетровського національного університет у(м. Дніпропетровськ) у курсах лекцій, при викладанні дисциплін „Фізичні основи неруйнівного контролю ”, „Прилади неруйнівного контролю ” та методичних вказівках до курсових та дипломних робіт за спеціальністю „Прилади та системи неруйнівного контролю ” і на кафедрі економіки підприємства Дніпропетровського університету економіки та права (м. Дніпропетровськ) у курсах лекцій, при викладанні дисциплін „Стандартизація та сертифікація продукції ”, „Організація виробництва ”, „Системи технологій ” та при виконанні курсових робіт за спеціальністю „Економіка підприємства ”