Лекція 16. Вимірювання технологічних показників якості робочих речовин. Вимірювання основних характеристик палива. Вимірювання температури спалаху палива. Вимірювання в’язкості палива. Вимірювання густини палива. Вимірювання показників якості води і водяної пари. Вимірювання солевмісту. Вимірювання концентрації розчиненого у воді кисню. Вимірювання концентрації водневих іонів (рН-метри). Визначення вологості пари

Вимірювання технологічних показників якості робочих речовин

Основними робочими речовинами в суднових енергетичних установках є паливо, вода і водяна пара. Від їх якості залежить доскона- лість фізико-хімічних процесів, які відбуваються в устаткуванні СЕУ, і, відповідно, економічність і надійність роботи. Особливе значення якість палива, води і пари має для суднових паровиробних установок. Якість робочих речовин оцінюють їх основними характеристиками. Для палива – це елементарний склад, теплота згоряння і фізико-хімічні властивості (для рідкого палива – в’язкість, температура спалаху і займання, температура застигання, густина тощо), які впливають на процеси горіння, транспортування і зберігання палива. Якість води характеризується корозійною активністю і концентрацією речовин, які можуть осідати на поверхнях нагріву і забруднювати пару. Основними показниками якості води є солевміст, жорсткість, вміст розчиненого кисню, концентрація водневих іонів тощо.

Насичена пара, яку виробляють суднові котли і випарні установки, вміщує деяку кількість води внаслідок краплинного виносу. Вологість насиченої пари погіршує її якість, оскільки до пари надходять солі, що містяться в краплинах води. Відкладення солі на поверхні труб погіршує теплопередачу, що може привести до перепалу труб.

В сучасних суднових енергетичних установках застосовують авто- матичні засоби вимірювання показників якості води і пари.

16.1. Вимірювання основних характеристик палива

16.1.1. Вимірювання температури спалаху палива

Температура спалаху – це найменша температура, при якій суміш парів палива з повітрям при певних умовах нагрівання спалахує при піднесенні до неї відкритого полум’я. Температура спалаху є показником пожежної небезпеки при транспортуванні та зберіганні палива. Для нафтового палива температура спалаху визначає вміст низько-киплячих фракцій. Так, температура спалаху флотських мазутів марки Фс-5 і Ф-12 дорівнює 80…160 ^оС, а топкового мазуту М40 – близько 105 ^оС. Температура спалаху палива для суднових енергетичних установок повинна бути не нижче 61 ^оС.

Значення температури спалаху залежить від її визначення шляхом аналізу в закритому або відкритому тиглі, а також від барометричного тиску. Температура спалаху при вимірюванні у відкритому тиглі дещо вища за температуру спалаху при вимірюванні в закритому тиглі внаслідок часткового розсіювання парів палива в навколишньому повітрі. Аналогічно цьому на температуру спалаху впливає збільшення барометричного тиску навколишнього середовища через зменшення парціального тиску парів палива в паливоповітряній суміші. Тому визначену температуру спалаху приводять до умови нормального тиску (101325 Па).

Для визначення температури спалаху застосовують прилади типу ПВНЭ, в яких температура спалаху визначається тільки в закритому тиглі і прилади типу ПТВ-1, в яких температуру спалаху визначають як у відкритому, так і в закритому тиглі. Схема приладу типу ПВНЭ показана на рис.16.1. Прилад складається з тигля 1, в який заливається випробуваний нафтопродукт, кришки тигля 6 з пристроєм 5 для відкривання тигля в момент підпалювання паливоповітряної суміші, запалювачем 2 і мішалкою 3 з приводом16, повітряної бані 7 з електронагрівником 8, термометра 4 для вимірювання температури нафтопродукту. На тигель щільно надіта кришка, в якій є три трапецієвидних отвори, закритих заслінкою. Для підпалювання суміші заслінка повертається за допомогою пристрою 5. При цьому відкриваються отвори і одночасно в них вводиться електрозапалювач. Заслінка і запалювач повертаються в початкове положення за допомогою пружини, яка міститься в механізмі переміщення заслінки. При нагріванні нафтопродукт весь час перемішують мішалкою. Короткочасно (протягом 5 с) натискують на кнопку електрозапалювача і на одну секунду відкривають отвори за допомогою пристрою 5. Якщо спалах не відбудеться, нафтопродукт знову перемішують і повторюють операцію запалювання через 2 ^оС.

В корпусі приладу ПТВ-1 розміщені блок спалаху і блок живлення. Блок спалаху складається з тигля і його нагрівника, а також електрозапалювача. Вони розміщені під знімною кришкою із скляним віконцем для спостереження за моментом спалаху. Цей блок також вміщує датчики і резистори мостової схеми живлення вимірювального приладу. Прилад живиться від електричної мережі змінного струму напругою 220 або 127 В через трансформатор, вторинна обмотка якого має десять виводів для регулювання ступеня нагріву тигля. Прилад забезпечує вимірювання температури спалаху в діапазонах від 50 до 150 ^оС і від 150 до 250 ^оС.

Температура нафтопродукту в тиглі, при якій відбувається спалах суміші парів палива з повітрям при піднесенні розжареної спіралі електрозапалювача, відповідає температурі спалаху. Вимірювання температури спалаху в закритому тиглі дає більш відтворювані результати. Тому цей метод вимірювання застосовують в автоматичних аналізаторах температури спалаху. Схема автоматичного аналізатора температури спалаху показана на рис.16.2. Нафтопродукт з блоку підготовки 1 з постійною об’ємною витратою надходить в попередній нагрівник 11, на виході якого до нафтопродукту примішується потік повітря, що надходить з постійною об’ємною витратою з блоку підготовки 2. Суміш нафтопродукту і повітря надходить в основний нагрівник 10, а з нього – в камеру спалаху 6. Коли температура суміші в камері 6 досягає температури спалаху паливоповітряна суміш спалахує від електричної іскри, що утворюється запальною свічкою 5, на яку від генератора 8 періодично (з інтервалом 7 с) подається високовольтна напруга. Полум’я спалаху змінює температуру в паровій частині камери 6, що сприймається термоелек-тричним перетворювачем 7. Сигнал перетворювача 7 надходить в блок керування16, який вимикає електроживлення основного нагрівника 10. Через проміжок часу, коли після іскри, що утворює спалах, буде подана нова іскра, нагрівник 10 вмикається. Якщо відбудеться декілька спалахів підряд, то нагрівник 10 залишається вимкненим, а його вмикання відбудеться після першої іскри, при якій не виникає спалах. Таким чином, в камері 6 автоматично підтримується температура аналізуємого нафтопродукту, при якій відбувається спалах суміші “повітря-пара нафтопродукту”.

Температура нафтопродукту в камері вимірюється термоелектричним перетворювачем 4, сигнал якого сприймається електронним потенціометром 3. Діапазони вимірювання температури спалаху 0…150 і 150…300 ^оС; основна похибка складає ±(1…3) ^оС,