Результат интеллектуальной деятельности: Способ определения вязкости полиэтилентерефталата

Изобретение относится к автоматизации технологического контроля производственных процессов в химической и нефтехимической промышленности.

Известен способ измерения вязкости жидкости, включающий создание разности давлений при циркуляции жидкости в кольцевом зазоре ротационного вискозиметра, измерение разности давлений и скорости вращения ротора с последующим нахождением искомого параметра расчетным путем, в котором в качестве ротационного вискозиметра используют винтовой насос, причем в момент измерений перекрывают выход насоса, а вязкость рассчитывают по формуле

где n - скорость вращения шнека насоса;

Δр - разность давлений;

А - постоянный коэффициент.

(Патент РФ 2029284, МПК G01N 11/14, опубл. 20.02.1995).

Однако такой вискозиметр достаточно сложен в обслуживании и по конструкции. Кроме того, необходимость периодического перекрывания выхода насоса с ожиданием момента установления стационарного перепада давления между входной камерой насоса и камерой нагнетания усложняет процесс определения вязкости жидкости, что, в конечном счете, ухудшает эксплуатационные характеристики таких вискозиметров, в частности надежность и непрерывность при измерении вязкости на потоке.

Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является способ измерения вязкости, включающий создание и измерение разности давлений в нагнетательной и всасывающей камерах роторного насоса, измерение скорости вращения ротора с последующим нахождением искомого параметра расчетным путем, при этом измерения проводят в динамическом режиме, причем измеряют крутящий момент на приводном валу насоса, температуру на выходе насоса и рассчитывают вязкость контролируемой жидкости по формулам:

где μ - вязкость жидкости;

A, F, G - постоянные коэффициенты;

Δр - разность давлений в нагнетательной и всасывающей камерах;

n - скорость вращения ротора;

t - температура на выходе насоса;

М_пр - крутящий момент, затрачиваемый на приводном валу насоса;

t₀ - приведенная температура.

(Патент РФ 2574865, МПК G01N 11/14, опубл. 10.02.2016).

Как показала практика, недостатком данного способа является высокая погрешность при определении вязкости полиэтилентерефталата.

Задачей изобретения является устранение погрешности при определении вязкости полиэтилентерефталата и повышение его точности и надежности.

Указанная задача решается тем, что в способе определения вязкости полиэтилентерефталата ротационным вискозиметром в динамическом режиме, включающем измерение скорости вращения ротора, измерение крутящего момента на приводном валу насоса, температуры на выходе насоса, согласно изобретению проводят измерение давления на всасе роторного насоса и рассчитывают вязкость контролируемой жидкости по формулам:

где μ - вязкость жидкости, дл/г;

А - постоянный коэффициент, (дл/г)⋅(об/мин)⋅(1/(Н⋅м));

В - постоянный коэффициент, (дл/г)⋅(1/мбар);

С - постоянный коэффициент, дл/г;

р_вс - давление на всасе насоса, мбар;

n - скорость вращения ротора, об/мин;

М_пр - крутящий момент, затрачиваемый на приводном валу насоса, Н⋅м;

t - температура на выходе насоса, °С;

t₀ - приведенная температура, °С.

Измерение параметра р_вс (всас роторного насоса) позволяет упростить процесс определения вязкости полиэтилентерефталата, что, в конечном итоге, позволяет устранить погрешность измерений и повысить точность и надежность определения.

На фиг.1 изображен чертеж устройства, используемого для осуществления предлагаемого способа определения вязкости контролируемой жидкости.

Устройство содержит термостат 1 с датчиком измерения температуры 2, привод 3 с редуктором 4 шестеренного насоса 5, линии 6 и 7 соответственно подвода контролируемой жидкости к всасывающей камере 8 и отвода жидкости из нагнетательной камеры 9 насоса 5; датчик 10 измерения давления р_вс на всасе насоса, датчик 11 скорости вращения n ротора 12 насоса 5, датчик 13 измерения крутящего момента М_пр на приводном валу насоса (на рисунке не показан), вычислительное устройство 14.

"Чувствительным элементом" данного устройства является насос 5 с приводом 3 и редуктором 4. Этот элемент помещают в термостат 1, которым обеспечивают изотермические условия контроля.

Способ осуществляют следующим образом.

Ротационный вискозиметр (насос 5 с приводом 3 и редуктором 4) размещают на трубопроводе или на байпасе с потоком контролируемой жидкости полиэтилентерефталата, включают, и контролируемая жидкость по линии 6 поступает через всасывающую камеру 8 в нагнетательную камеру 9 насоса 5, затем выходит по линии 7.

При этом в вычислительное устройство 14 подаются сигналы:

- р_вс (всас насоса) от датчика 10;

- n (скорость вращения ротора) от датчика 11;

- М_пр (крутящий момент на приводном валу насоса или сила тока на электродвигателе насоса) от датчика 13.

Из формулы (3) по измеренным значениям режимных параметров n, М_пр, р_вс рассчитывают вязкость μ контролируемой жидкости - полиэтилентерефталата при измеряемой температуре t. По формуле (4) с учетом известных из справочной литературы закономерностей зависимости вязкости от температуры для контролируемой жидкости пересчитывают значение вязкости на значение вязкости для приведенной температуры t₀.

В вычислительном устройстве 14 производится вычисление значения вязкости μ при температурах t и t₀.

Контроль вязкости выполняют непрерывно в динамическом режиме.

Таким образом, данное изобретение с учетом нового параметра р_вс позволяет повысить точность и надежность определения вязкости полиэтилентерефталата.