Выбор данной темы был обусловлен тем, что прибор – вискозиметр на сегодняшний день являются неотъемлемой составляющей измерительной лаборатории любого предприятия по производству и контроля качества жидкого топлива.
В настоящее время, в связи с возрождением промышленности в нашей республике, для контроля качества топлив широкого спектра применения, найдет прибор вискозиметр, который позволяет контролировать качество дизельного топлива. Для измерения вязкости (вискозиметрии) применяют ряд экспериментальных методов, основанных на различных принципах. Каждый их этих методов обладает особым диапазоном условий дозиметрии и её методов мало распространена и фактически не упоминается в повседневной жизни, но безусловно, приборы вискозиметры занимают достойное место в списке важных изобретений человечества.
Вязкость является одним из основных показателей качества дизельных топлив, нормируемых стандартом. Вязкость влияет на износ приборов системы питания и процесс смесеобразования для смесевых топливных композиций. Слишком большая вязкость топлива затрудняет прокачиваемость его через фильтры и трубопроводы, а также приводит к плохому распылению при впрыске в цилиндр двигателя. А при малой вязкости ухудшается смазка топливного насоса, возрастает износ плунжерных пар, сокращается цикловая передача из-за подтекания топлива, в результате чего может привезти к серьезным поломкам. Вязкость можно измерять в абсолютных (динамическая, кинематическая) и условных единицах. Для дизельных топлив принято оценивать кинематическую вязкость. Она показывает отношение динамической вязкости к плотности жидкости при той же температуре [2].
Актуальность темы заключается еще и в том, что с помощью предлагаемого измерительного комплекса, можно определять качество биодизеля и других жидких топлив, без использования дорогостоящего оборудования, как правило, импортного. Очевидным достоинством является простота его использования.
С помощью вискозиметра можно контролировать разнообразные жидкие среды, путем определения их вязкости.
Эти сведения могут быть полезны в следующих научных и производственных направлениях:
- – медицина (определение густоты крови);
- – фармацевтика (создание мазеобразных лекарств значительных консистенций);
- – пищепром (измерение характеристик сырья и готовой продукции, например, молока, соков);
- – нефтепромышленность (анализ автомобильных масел, бензина, парафина);
- – химическая отрасль (определение состояния лаков, красок, смол и т.д.).
В основе принципа действия прибора лежит тот факт, что нагрузочная характеристика электродвигателя постоянного тока линейна.
При погружении чувствительного элемента вискозиметра в исследуемую жидкую среду (при условии, что он жестко связан с ротором электродвигателя) ток потребления электродвигателя будет линейно возрастать с увеличением вязкости.
С помощью такого устройства можно проводить исследование различных веществ в широком температурном диапазоне.
Автоматические вискозиметры европейского производства сочетают в себе ряд уникальных особенностей, которые делают их незаменимым и оптимальным решением для различных типов производств, учитывая высокую степень производительности и минимальную погрешность в работе (±1%) [1] .
В данный момент ведется разработка прибора, позволяющегов полуавтоматическом режиме осуществлять замер динамической вязкости жидких сред с фиксацией измерений в реальном времени. Возможна передача данных через беспроводное соединение на портативные устройства.
Вискозиметр снабжен микропроцессором, обеспечивающим автоматический режим проведения испытаний. Прибор имеет панель управления и экран для отображения текущих данных измерений. В практической части разрабатываемая система привода шагового двигателя для автоматического измерения показателя вязкости управляется ультразвуковым датчиком. Основная идея этой разработки состоит в том, что автоматический датчик измеряет расстояние в зависимости от заданной глубины погружения. При плавном погружении в жидкость на соответствующую глубину включается система для замера. Все эти данные отображаются на мониторе прибора и на смартфоне, при дистанционном контроле и управлении процессом (рис.1).
Функциональная схема:
Рисунок 1 – Функциональная схема прибора
Функционально прибор состоит из:
- - станины (1) – служит для размещения и удержания всех деталей установки;
- - привода (2) – предназначен для подъема и опускания платформы;
- - винта (3) ? для передачи крутящего момента с привода на платформу;
- - стойки (4) – для стабилизации движения платформы;
- - корпуса платформы (5) – служит для защиты деталей, расположенных на платформе от внешнего воздействия;
- - кожуха стойки винта (6) – предназначается для закрытия торцов винта и стойки;
- - измерительного модуля (7) – служит для измерения плотности и вязкости измеряемых жидкостей; ультразвукового датчика (8) – предназначается для измерения глубины погружения прибора; датчика температуры (9) – служит для замера температуры измеряемой жидкости;
- - монитора (10) – предназначается для отображения на экране показателей вех датчиков прибора.
Ниже представлено фото механического привода и главных компонентов корпуса прибора (рис.2):
1 – станина; 2 – привод; 3 – винт; 4 – стойка; 5 – корпус платформы; 6 – кожух стойки винта; 7 – измерительный модуль; 8–ультразвуковой датчик; 9 – датчик температуры; 10 – монитор.
Рисунок 2 – Механический привод и главные компоненты корпуса прибора
Подводя итог, можно утверждать, что на сегодняшний день, выбранный для разработки прибор, является неотъемлемой частью любого производства. Он находит применение в таких отраслях как медицина, пищевая и особенно химическая промышленность, в ней он просто незаменим. С помощью этого устройства можно проводить исследования в широком температурном диапазоне. А также с его помощью можно контролировать и определять качество биодизеля и жидких смесевых топлив, в полуавтоматическом режиме осуществлять замер динамической вязкости и фиксировать измерения в реальном времени передавая их через беспроводное соединение на портативные устройства, а также они могут быть отображены на экране который находится непосредственно на приборе. В этом он превосходит некоторые импортные аналоги. В дальнейшем этот прибор планируется использовать и на коксохимических заводах республики.