RU2453839C1

RU2453839C1 - Unit to determine fuel thermal-oxidative stability in dynamic conditions

Info

Publication number: RU2453839C1
Application number: RU2011115376/15A
Authority: RU
Inventors: Валерий Александрович Астафьев (RU); Валерий Александрович Астафьев; Георгий Николаевич Кишкилев (RU); Георгий Николаевич Кишкилев; Николай Петрович Никифоров (RU); Николай Петрович Никифоров
Priority date: 2011-04-20
Filing date: 2011-04-20
Publication date: 2012-06-20

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: proposed unit comprises service tank with analysed fluid communicated via pipeline with consumption booster and primary filter arranged therein along fuel flow, and tubular vertical case branch pie. Atop said case two discharge branch pipes are arranged communicated via pipeline with controlled valve. Test tube accommodating fuel flow heater and thermocouple attachment are arranged inside said case to form circular clearance. Said thermocouples are to measure wall temperature at preset points. Perforated annular nozzle, check filter arranged at fuel inlet from tubular case, fuel pressure pickup, check filter pressure difference pickup and transferred fuel pressure controller fitted in line to drain fuel into intake tank from first or second discharge branch pipes are located outside of test tube above inlet branch pie. Fuel flow heater is made up of metal cylinder with internal spiral fitted in test tube, spiral length being equal to distance between inlet and second discharge branch pipe. Thermocouple attachment is made from heat conducting material and consists of detachable jacket fitted on flow heater cylinder. Jacket outer cylindrical surface is provided with lengthwise channels. Each dead face of the latter is located level with individual thermocouple. Lower thermocouple is located level with inlet branch pie and upper thermocouple is located level with second discharge branch pie. Note here that tubular case comprises detachable cover with axial channel accommodating thermocouple and insert with axial channel from soft metal accommodating check filter. Said insert is arranged on tubular case inner ledge to support detachable cover and divide the case into chamber upstream and downstream of the filter. Axial channels of insert and detachable cover are communicated with first discharge branch pie of tubular case with its second discharge branch pipe is located below insert. Besides, proposed unit comprises programmable control unit with its appropriate inputs connected to aforesaid pickups and outputs connected with inputs consumption booster, flow heater and shut-off valves.

EFFECT: higher accuracy and reliability of estimation.

2 cl, 3 tbl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к лабораторным методам оценки эксплуатационных свойств моторных топлив, в частности к установкам для определения термоокислительной стабильности (ТОС) топлив в динамических условиях и может быть использовано в нефтехимической, авиационной, автомобильной и других отраслях промышленности.The invention relates to laboratory methods for evaluating the operational properties of motor fuels, in particular to installations for determining the thermo-oxidative stability (TOC) of fuels in dynamic conditions and can be used in the petrochemical, aviation, automotive and other industries.

Известна установка ДТС-1 для определения ТОС авиакеросинов при однократной их прокачке через контрольные элементы. Установка состоит из последовательно расположенных и связанных трубопроводами следующих элементов: расходной емкости с анализируемым топливом, побудителя расхода, фильтра предварительной очистки, нагреваемых контрольных элементов - оценочной трубки и контрольного фильтра, приемной емкости, а также запорной арматуры, приборов измерения и регулирования заданных режимных параметров испытания: температуры топлива, давления и расхода топлива (ГОСТ 17751. Топливо для реактивных двигателей. Метод определения термической стабильности в динамических условиях).The installation of DTS-1 is known for determining the TOC of jet fuel at their single pumping through control elements. The installation consists of the following elements arranged in series and connected by pipelines: a supply tank with the analyzed fuel, a flow inducer, a pre-filter, heated control elements — an evaluation tube and a control filter, a receiving tank, as well as shut-off valves, measuring instruments and regulating specified operating test parameters : fuel temperature, pressure and fuel consumption (GOST 17751. Fuel for jet engines. Method for determining thermal stability in dyne other conditions).

Недостатками этой установки является низкая точность определения количества отложений на оценочной трубке при визуальной (в сравнении с цветной шкалой) их оценке, а также большое количество топлива (~40 дм³), необходимое для определения его ТОС.The disadvantages of this installation are the low accuracy of determining the amount of deposits on the assessment tube with a visual (in comparison with the color scale) assessment, as well as the large amount of fuel (~ 40 dm ³ ) required to determine its TOC.

Известна установка JFTOT, в которой для оценки ТОС авиакеросинов требуется относительно небольшое количество топлива (0,6 дм³). В этой установке осуществляют однократную прокачку топлива через оценочную трубку и контрольный фильтр, установленные в трубчатом корпусе. Нагрев топлива осуществляют от оценочной трубки, к концам которой подведен электрический ток от понижающего трансформатора. Температурным параметром в методе является температура стенки оценочной трубки, которую измеряют термопарой, помещенной в пространство внутри оценочной трубки (ГОСТ Р 52954. Нефтепродукты. Определение термоокислительной стабильности топлив для газовых турбин. Метод JFTOT).The JFTOT installation is known in which a relatively small amount of fuel (0.6 dm ³ ) is required to evaluate the TOC of jet fuel. In this installation, a single pumping of fuel is carried out through an evaluation tube and a control filter installed in a tubular housing. Fuel is heated from the evaluation tube, to the ends of which an electric current is supplied from the step-down transformer. The temperature parameter in the method is the temperature of the wall of the evaluation tube, which is measured by a thermocouple placed in the space inside the evaluation tube (GOST R 52954. Petroleum products. Determination of thermal oxidative stability of fuels for gas turbines. JFTOT method).

Недостатком этой установки является низкая точность определения показателя ТОС, связанная с косвенной оценкой количества отложений на оценочной трубке (по цветному стандарту), а также качественной оценкой этого показателя (в баллах), низкая температура топлива в корпусе оценочной трубки по сравнению с максимальной температурой топлива в современных авиадвигателях. Материал оценочной трубки (алюминиевый сплав) отличается от материала, из которого выполнены узлы топливной системы авиадвигателей (нержавеющая сталь).The disadvantage of this installation is the low accuracy of determining the TOC index, associated with an indirect estimate of the amount of deposits on the assessment tube (according to the color standard), as well as a qualitative assessment of this indicator (in points), low fuel temperature in the housing of the assessment tube compared to the maximum fuel temperature in modern aircraft engines. The material of the evaluation tube (aluminum alloy) differs from the material from which the components of the fuel system of aircraft engines (stainless steel) are made.

Известна также установка ДТС-2 для оценки ТОС авиакеросинов, определение количества отложений в которой осуществляют путем регистрации и наложения друг на друга зависимостей отраженной от поверхности оценочной трубки яркости по ее длине до и после испытания, а также наложения на них поля температуры оценочной трубки. В установке предусмотрена однократная прокачка топлива по зазору между трубчатым корпусом и оценочной трубкой, внутри которой помещен спиральный нагреватель. Для измерения температурного поля вдоль оценочной трубки в трубчатом корпусе установлено шесть термопарных гнезд с термопарами, измеряющими температуру топлива на расстоянии 1,5 мм от поверхности оценочной трубки (Авторское свидетельство сер. №714278, G01N 31/12, 1980 г.).A DTS-2 installation is also known for assessing the TOC of jet fuel, the determination of the amount of deposits in which is carried out by registering and superimposing on each other the dependences of the brightness reflected from the surface of the evaluation tube along its length before and after the test, as well as applying the temperature field of the evaluation tube to them. The installation provides for a single pumping of fuel through the gap between the tubular body and the evaluation tube, inside which a spiral heater is placed. To measure the temperature field along the evaluation tube, six thermocouple sockets with thermocouples measuring the temperature of the fuel at a distance of 1.5 mm from the surface of the evaluation tube are installed in the tubular casing (Author's certificate, Ser. No. 714278, G01N 31/12, 1980).

Недостатками этой установки являются низкая достоверность показателей ТОС, обусловленная погрешностью установки термопар на расстоянии 1,5 мм от поверхности оценочной трубки, а также большие габариты установки, корпуса и оценочной трубки (600 мм). Кроме того, для проведения испытаний в этой установке требуется относительно большое количество топлива (10 дм³).The disadvantages of this installation are the low reliability of the TOC indicators, due to the error in the installation of thermocouples at a distance of 1.5 mm from the surface of the evaluation tube, as well as the large dimensions of the installation, body and evaluation tube (600 mm). In addition, for testing in this installation requires a relatively large amount of fuel (10 dm ³ ).

Наиболее близкой по технической сущности и взятой за прототип является установка для оценки ТОС авиакеросинов, содержащая расходную емкость с анализируемым топливом, соединенную трубопроводной линией с установленными в ней последовательно по потоку побудителем расхода, фильтром предварительной очистки с входным патрубком, расположенным в нижней части вертикально установленного трубчатого корпуса, в верхней части которого выполнены два выходных патрубка, соединенных между собой трубопроводной линией с установленным в ней управляемым клапаном. В корпусе концентрично размещена и герметично закреплена с образованием кольцевого зазора оценочная трубка с нагревателем потока, внутри которой установлено приспособление для крепления термопар, измеряющих температуру стенки оценочной трубки в заданных точках. С наружной стороны этой трубки над входным патрубком закреплена перфорированная кольцевая насадка для стабилизации потока топлива после его ввода. На выходе топлива из трубчатого корпуса размещен контрольный фильтр, датчик давления топлива, датчик перепада давления на контрольном фильтре и регулятор давления прокачиваемого топлива, установленный в линии слива топлива в приемную емкость из первого или второго выходных патрубков (Патент РФ №2236001 G01, N 33/22, 2003 г.).The closest in technical essence and taken as a prototype is an installation for evaluating TOC of aviation kerosene containing a flow tank with the analyzed fuel, connected by a pipeline line with a flow inducer installed in series with it, a pre-filter with an inlet located at the bottom of a vertically installed tubular housing, in the upper part of which there are two outlet pipes connected to each other by a pipeline line with a control installed in it th valve. An evaluation tube with a flow heater is arranged concentrically placed and hermetically fixed to form an annular gap, inside of which there is a device for attaching thermocouples that measure the temperature of the wall of the evaluation tube at predetermined points. On the outside of this tube, a perforated annular nozzle is fixed above the inlet pipe to stabilize the fuel flow after it is introduced. At the fuel outlet from the tubular casing, a control filter, a fuel pressure sensor, a differential pressure sensor on the control filter and a pressure regulator for pumped fuel installed in the fuel drain line to the receiving tank from the first or second outlet pipes are located (RF Patent No. 2236001 G01, N 33 / 22, 2003).

Технический результат изобретения - повышение точности оценки ТОС за счет приближения температуры испытания к реальным температурам эксплуатации авиадвигателей, увеличения длины рабочей части оценочной трубки и обеспечения более плотного прилегания термопар к стенке оценочной трубки.The technical result of the invention is to increase the accuracy of the assessment of TOC by bringing the test temperature closer to the actual operating temperatures of the aircraft engines, increasing the length of the working part of the evaluation tube and providing a closer fit of the thermocouples to the wall of the evaluation tube.

Указанный технический результат достигается тем, что в известной установке для определения термоокислительной стабильности топлив в динамических условиях, содержащей расходную емкость с анализируемым топливом, соединенную трубопроводной линией с установленными в ней последовательно по ходу потока топлива побудителем расхода и фильтром предварительной очистки с расположенным в нижней части входным патрубком вертикально установленного трубчатого корпуса, в верхней части которого выполнены два выходных патрубка, соединенные между собой трубопроводной линией с установленным в ней управляемым клапаном, концентрично размещенную и герметично закрепленную в корпусе с образованием кольцевого зазора оценочную трубку с установленными в ней нагревателем потока топлива и приспособлением для крепления термопар, измеряющих температуру стенки в заданных точках оценочной трубки, с наружной стороны которой над входным патрубком закреплена перфорированная кольцевая насадка, контрольный фильтр, размещенный на выходе топлива из трубчатого корпуса, датчик давления топлива, датчик перепада давления на контрольном фильтре и регулятор давления прокачиваемого топлива, установленный в линии слива топлива в приемную емкость из первого или второго выходных патрубков, согласно изобретению нагреватель потока топлива выполнен в виде помещенного в оценочную трубку металлического цилиндра с внутренней спиралью, длина спиральной части которой равна расстоянию между входным и вторым выходным патрубками, приспособление для крепления термопар выполнено из теплопроводного материала в виде надеваемого на металлический цилиндр нагревателя потока топлива съемного чехла, на внешней стороне цилиндрической поверхности которого имеются продольные каналы, глухой торец каждого из которых находится на уровне точки размещения индивидуальной термопары, нижняя из которых находится на уровне входного патрубка, а верхняя - на уровне второго выходного патрубка, при этом трубчатый корпус дополнительно содержит съемную крышку с осевым каналом с установленной в нем термопарой и вставку из мягкого металла с осевым каналом, в которой герметично размещен контрольный фильтр, вставка размещена на внутреннем выступе трубчатого корпуса, служит опорой съемной крышки и разделяет корпус на полости до и после контрольного фильтра, а осевые каналы вставки и съемной крышки сообщены с первым выходным патрубком трубчатого корпуса, второй выходной патрубок которого выполнен ниже вставки, при этом установка дополнительно содержит программный блок управления, к соответствующим входам которого подключены датчики давления жидкости, перепада давления на контрольном фильтре и термопары, а выходы программного блока управления связаны с управляющими входами побудителя расхода, нагревателя потока и запорных клапанов, а также тем, что приемная емкость дополнительно содержит крышку-поплавок с двумя патрубками, к одному из которых через регулятор давления топлива подключена основная рабочая линия слива топлива, соединенная с первым и вторым выходными патрубками корпуса, а к другому патрубку крышки-поплавка через соответствующие клапаны подключены линии промывки обеих полостей датчика перепада давления и линии до регулятора давления.The specified technical result is achieved by the fact that in a known installation for determining the thermo-oxidative stability of fuels under dynamic conditions, it contains a flow tank with the analyzed fuel, connected by a pipeline line with a flow inducer and a pre-filter with an inlet filter located in the lower part of it a pipe of a vertically mounted tubular body, in the upper part of which two output pipes are made, connected between a piping line with a controlled valve installed in it, concentrically placed and hermetically fixed in the housing with the formation of an annular gap, an evaluation tube with a fuel flow heater installed in it and a device for attaching thermocouples measuring the wall temperature at predetermined points of the evaluation tube, on the outside of which an inlet pipe secures a perforated annular nozzle, a control filter located at the fuel outlet from the tubular body, a fuel pressure sensor, d a differential pressure sensor on the control filter and a pressure regulator of the pumped fuel installed in the fuel drain line to the receiving tank from the first or second outlet pipes, according to the invention, the fuel flow heater is made in the form of a metal cylinder placed in the evaluation tube with an internal spiral, the length of the spiral part of which is equal to the distance between the inlet and second outlet pipes, the device for attaching thermocouples is made of heat-conducting material in the form of a metal cylinder of the fuel flow heater of a removable cover, on the outer side of the cylindrical surface of which there are longitudinal channels, the blind end of each of which is at the level of the individual thermocouple placement point, the lower of which is at the level of the inlet pipe, and the upper one is at the level of the second output pipe, the tubular body further comprises a removable cover with an axial channel with a thermocouple installed in it and a soft metal insert with an axial channel in which the control is sealed iltr, the insert is placed on the inner protrusion of the tubular body, serves as a support for the removable cover and divides the body into cavities before and after the control filter, and the axial channels of the insert and removable cover are in communication with the first output pipe of the tubular body, the second output pipe of which is made below the insert, while the installation additionally contains a software control unit, to the corresponding inputs of which are connected the sensors of liquid pressure, differential pressure on the control filter and thermocouples, and the outputs of the program unit the controls are connected with the control inputs of the flow inducer, flow heater and shut-off valves, as well as the fact that the receiving tank further comprises a float lid with two nozzles, one of which is connected via the fuel pressure regulator to the main fuel drain line connected to the first and second outlet nozzles of the body, and flushing lines of both cavities of the differential pressure sensor and lines to the pressure regulator are connected to the other nozzle of the float cover through the corresponding valves.

На фиг.1 представлена блок-схема установки для определения термоокислительной стабильности топлив в динамических условиях;Figure 1 presents the block diagram of the installation for determining the thermo-oxidative stability of fuels in dynamic conditions;

- фиг.2а - нагреватель потока топлива с приспособлением для крепления термопар (в сборе);- figa - heater fuel flow with a device for mounting thermocouples (complete);

- фиг.2б - чехол приспособления для крепления термопар;- figb - cover devices for mounting thermocouples;

- фиг.2в - сечение А-А на фиг.2а;- figv - section aa in figa;

- фиг.2г - сечение Б-Б на фиг.2в.- fig.2g - section bB in figv.

Установка включает расходную емкость 1 для анализируемого топлива, крышку 2 с заборной трубкой, соединенной трубопроводом с установленными в нем последовательно по потоку побудителем расхода 3 (как вариант - насоса плунжерного типа, используемого в жидкостной хроматографии) и фильтром 4 предварительной очистки (как вариант - фильтра из нитроцеллюлозы пористостью 1-2 мкм). Входной патрубок 5 вертикального трубчатого корпуса 6 расположен в нижней части корпуса. В верхней части корпуса 6 выполнены два выходных патрубка 7 и 8, соединенные между собой трубопроводной линией с установленным в ней управляемым клапаном 9. Патрубок 7 выполнен в съемной крышке 10, которая опирается на вставку 11 из мягкого металла с герметично установленным в ней контрольным фильтром 12 (как вариант - сетка из нержавеющей или никелевой проволоки, используемой в авиафильтрах). Внутри корпуса 6 размещена и герметизирована уплотнительным кольцом 13 полированная оценочная трубка 14 из нержавеющей стали, один конец которой заглушен, образующая с корпусом 6 кольцевой зазор. Внутри оценочной трубки 14 установлен нагреватель потока топлива, выполненный в виде металлического цилиндра 15 с внутренней спиралью 16, а с наружной стороны оценочной трубки 14 над входным патрубком 5 закреплена перфорированная кольцевая насадка 17 из нержавеющей стали, необходимая для выравнивания потока топлива после его ввода. Приспособление для крепления термопар 18 (фиг.2а, 2б, 2в, 2г) расположено между оценочной трубкой 14 и металлическим цилиндром 15 нагревателя и выполнено в виде металлического чехла 19. Нижняя термопара 18 установлена на уровне входного патрубка 5, а верхняя 18 - на уровне второго выходного (перепускного) патрубка 8. Место установки верхней и нижней термопар выбрано из условий максимального использования длины оценочной трубки для определения показателя «Температура начала образования отложений» -

, °C. Датчик 20 давления топлива в системе, датчик перепада давления 21 (как вариант типа «Сапфир - 22МП») на контрольном фильтре 12 и термопары 18 (как вариант хромель-копель) подключены к соответствующим входам программного блока 22 управления, конструкция которого разработана с использованием стандартных электронных компонентов, преобразующих входящие аналоговые сигналы в цифровые, пригодные для регистрации данных в ПЭВМ, позволяющей использовать операционную систему не ниже Windows 95. Выходы блока 22 управления связаны с управляющими входами побудителя расхода 3, внутренней спирали 16 нагревателя потока и запорных клапанов 9, 23, 24, 25, 26. Клапан 25 является предохранительным от превышения установленного давления. Приемная емкость 27 топлива содержит крышку-поплавок 28 с двумя патрубками 29, 30. К патрубку 30 через контрольный фильтр 12 и регулятор давления 31 (как вариант - вентиль тонкой регулировки) подключена основная рабочая линия слива топлива, а к патрубку 29 через клапаны 23, 24 подключены линии промывки полостей датчика 21 перепада давления, а через клапан 26 - участки линии до регулятора давления 31. Оценочную трубку 14 устанавливают в корпусе 6 и герметизируют в зоне низких температур уплотнительным резиновым кольцом 13 с помощью накидной гайки 32. На внутреннем выступе 33 (с кольцевым герметизирующим шипом) в верхней части трубчатого корпуса 6 установлена вставка 11 из мягкого металла (алюминия), выполняющая роль герметизирующей прокладки, в которой герметично размещен (завальцован) контрольный фильтр 12. На вставке 11 установлена съемная крышка 10 с кольцевым герметизирующим шипом и выходным штуцером 7, в котором установлена термопара 34 измерения температуры топлива на выходе из корпуса 6. С помощью верхней накидной гайки 35, а также кольцевых шипов на внутреннем выступе 33 и съемной крышке 10 достигается герметизация внутренних полостей корпуса 6.The installation includes a supply tank 1 for the analyzed fuel, a cover 2 with a suction tube connected by a pipeline with a flow rate driver 3 installed in it in series with it (optionally, a plunger type pump used in liquid chromatography) and a pre-filter 4 (optionally, a filter from nitrocellulose with a porosity of 1-2 microns). The inlet pipe 5 of the vertical tubular housing 6 is located in the lower part of the housing. In the upper part of the housing 6 two

outlet pipes

7 and 8 are made, interconnected by a pipeline line with a controlled valve 9 installed in it. The pipe 7 is made in a removable cover 10, which is supported by a soft metal insert 11 with a control filter 12 sealed in it (as an option - a mesh of stainless or nickel wire used in air filters). Inside the housing 6 is placed and sealed with a sealing ring 13 a polished stainless steel assessment tube 14, one end of which is plugged, forming an annular gap with the housing 6. Inside the evaluation tube 14, a fuel flow heater is installed, made in the form of a metal cylinder 15 with an internal spiral 16, and on the outside of the evaluation tube 14 above the inlet pipe 5 a perforated ring nozzle 17 made of stainless steel is fixed, which is necessary to equalize the fuel flow after it is introduced. The device for attaching thermocouples 18 (figa, 2b, 2c, 2d) is located between the evaluation tube 14 and the metal cylinder 15 of the heater and is made in the form of a metal cover 19. The lower thermocouple 18 is installed at the level of the inlet pipe 5, and the upper 18 is at the level the second outlet (bypass) pipe 8. The installation location of the upper and lower thermocouples is selected from the conditions of maximum use of the length of the evaluation tube to determine the indicator "The temperature of the formation of deposits"

, ° C. The fuel pressure sensor 20 in the system, the differential pressure sensor 21 (as an option of the Sapphire-22MP type) on the control filter 12 and thermocouples 18 (as an option of chromel-kopel) are connected to the corresponding inputs of the program control unit 22, the design of which is developed using standard electronic components that convert incoming analog signals to digital, suitable for recording data in a PC, which allows you to use an operating system not lower than Windows 95. The outputs of control unit 22 are associated with control inputs Flow of Tell 3, the inner coil 16 flow heater and

check valves

9, 23, 24, 25, 26. Valve 25 is a safety against exceeding the set pressure. The receiving tank 27 of the fuel contains a cover-float 28 with two

nozzles

29, 30. The main working line for draining the fuel is connected to the pipe 30 through a control filter 12 and a pressure regulator 31 (as an option - a fine adjustment valve), and to the pipe 29 through the

valves

23, 24, the lines for washing the cavities of the differential pressure sensor 21 are connected, and through the valve 26, sections of the line to the pressure regulator 31 are connected. The evaluation tube 14 is installed in the housing 6 and sealed in the low temperature zone with a rubber sealing ring 13 using a union nut 32. On the inside a protrusion 33 (with an annular sealing thorn) in the upper part of the tubular body 6 there is an insert 11 of soft metal (aluminum) acting as a sealing gasket in which the control filter 12 is sealed (rolled) and a removable cover 10 with an annular a sealing spike and an outlet fitting 7 in which a thermocouple 34 for measuring the temperature of the fuel at the outlet of the housing 6 is installed. Using the upper union nut 35, as well as ring spikes on the inner protrusion 33 and the removable cover 10, reach aetsya sealing internal cavities of the housing 6.

Чехол 19 в сборе с термопарами 18, металлическим цилиндром 15 с внутренней спиралью 16 нагревателя стационарно закреплен в кронштейне 36. На наружной стороне поверхности чехла 19 имеются поперечные проточки 37 (фиг.2б), продольные каналы 38 с глухими торцами 39, для размещения индивидуальной термопары 18. В поперечных проточках 37 чехла 19 установлены специальные пружины 40 (фиг.2в), фиксирующие термопары 18.The cover 19 is assembled with thermocouples 18, a metal cylinder 15 with an internal spiral 16 of the heater is stationary mounted in the bracket 36. On the outer side of the surface of the cover 19 there are transverse grooves 37 (Fig.2b), longitudinal channels 38 with blind ends 39, to accommodate an individual thermocouple 18. In the transverse grooves 37 of the cover 19, special springs 40 are installed (Fig.2c), fixing thermocouples 18.

Регистрация температуры стенки оценочной трубки 14 термопарами 18, давления топлива в установке датчиком 20, перепада давления на контрольном фильтре 12 датчиком 21, а также управление клапанами 9, 23 24, 25 и 26, побудителем расхода 3, нагревателем 16, поддержание заданной температуры стенки оценочной трубки 14 по показанию последней термопары 18 по ходу потока производится блоком 22 управления по разработанной программе. Блок 22 управления осуществляет регистрацию отраженной яркости оценочной трубки до и после испытания, рассчитывает показатели ТОС анализируемого топлива и выводит эти показатели на дисплей.Registration of the wall temperature of the evaluation tube 14 with thermocouples 18, the fuel pressure in the installation by the sensor 20, the pressure drop across the control filter 12 by the sensor 21, as well as the control of the valves 9, 23 24, 25 and 26, the flow inducer 3, the heater 16, maintaining the specified wall temperature tube 14 according to the testimony of the last thermocouple 18 upstream is produced by the control unit 22 according to the developed program. The control unit 22 performs registration of the reflected brightness of the evaluation tube before and after the test, calculates the TOC of the analyzed fuel and displays these indicators on the display.

Работа установки включает процесс подготовки оценочной трубки 14, который идентичен подготовке по прототипу и который проводят следующим образом (Патент РФ №2236001, G01N 33/22, 2003 г. - прототип).The installation includes the preparation of the evaluation tube 14, which is identical to the preparation of the prototype and which is carried out as follows (RF Patent No. 2236001, G01N 33/22, 2003 - prototype).

Чистую оценочную трубку 14 помещают в устройство для сканирования яркости ее наружной поверхности (не показано), представляющее собой жесткий каркас с двумя посадочными центрами для крепления оценочной трубки. Между центрами установлены горизонтальные направляющие, по которым может перемещаться каретка с расположенными на ней источниками света и фотоприемниками, сфокусированными на поверхность оценочной трубки. С помощью электродвигателя и редуктора может осуществляться синхронизированное вращательное движение центров и поступательное движение каретки вдоль поверхности оценочной трубки 14. При включении электродвигателя начинается движение каретки вдоль оценочной трубки и регистрация уровня яркости света, отраженного от поверхности оценочной трубки по ее длине. Эту информацию в виде графической зависимости яркости ξ₁ по длине L_i оценочной трубки вводят в память блока 22, где она преобразуется в соответствии с программой, заложенной в блоке 22 управления, в обратную величину - светопоглощение (ε_i=1/ξ_i). Оценочную трубку 14 извлекают из устройства сканирования яркости.A clean evaluation tube 14 is placed in a device for scanning the brightness of its outer surface (not shown), which is a rigid frame with two landing centers for attaching the evaluation tube. Between the centers there are horizontal guides along which the carriage can be moved with the light sources and photodetectors located on it, focused on the surface of the evaluation tube. With the help of an electric motor and a reducer, synchronized rotational movement of the centers and translational movement of the carriage along the surface of the evaluation tube 14 can be carried out. When the electric motor is turned on, the carriage moves along the evaluation tube and registration of the level of light brightness reflected from the surface of the evaluation tube along its length. This information in the form of a graphical dependence of the brightness ξ ₁ along the length L _{i of the} evaluation tube is entered into the memory of block 22, where it is converted in accordance with the program embedded in the control block 22 into the inverse value - light absorption (ε _i = 1 / ξ _i ). The evaluation tube 14 is removed from the brightness scanning device.

Подготовленную трубку размещают в заявляемую установку, для чего глухим концом эту трубку 14 вводят в корпус 6 и герметично закрепляют, а свободный ее конец вводят в чехол 19 с вмонтированными в нем термопарами 18 и цилиндром 15 (нагревателем), стационарно установленный в кронштейне 36. Патрубки 5, 7, 8 корпуса 6 соединяют с гидравлической системой установки.The prepared tube is placed in the inventive installation, for which the tube 14 is inserted into the housing 6 with a blind end and hermetically fixed, and its free end is inserted into the sleeve 19 with thermocouples 18 mounted therein and a cylinder 15 (heater) fixedly installed in the bracket 36. Pipes 5, 7, 8 of the housing 6 are connected to the hydraulic system of the installation.

Далее осуществляют промывку всех коммуникаций установки анализируемым топливом путем прокачки его по магистралям гидравлической системы установки по программе управления испытанием, заложенной в блоке 22 управления. Топливо из расходной емкости 1 подают насосом 3 через фильтр 4 предварительной очистки во входной патрубок 5 корпуса 6, перфорированную кольцевую насадку 17, кольцевую полость, расположенную между корпусом 6 и оценочной трубкой 14, и далее в различные магистрали установки в зависимости от этапов прокачки. На первом этапе открывают клапаны 23 и 24 и топливо через выходные патрубки 7 и 8 поступает в приемную емкость 27, осуществляя промывку полостей датчика 21 перепада давления, после чего клапаны 23, 24 закрывают, а клапаны 9, 26 открывают для промывки линий от патрубков 7 и 8 до патрубка 29. После поступления топлива в приемную емкость 27 клапаны 9, 26 закрывают, а топливо через патрубок 7 и регулятор давления 31 поступает через патрубок 30 в приемную емкость 27. На этом этапе осуществляют повышение давления топлива до заданного значения (3,5 МПа), после достижения которого включают нагреватель 16 потока топлива и доводят температуру стенки оценочной трубки до максимального заданного значения (270°С или 400°С в зависимости от марки испытуемого образца), которая поддерживается постоянной в течение заданного времени испытания (180 мин). В случае забивки контрольного фильтра 12 за время менее 180 минут, т.е. достижения перепада давления 30 кПа, заданного как максимальное в блоке управления 22, клапан 9 открывают. Фиксируют интервал времени (Δτ) от начала нагрева до открытия клапана 9. Перепад давления и показания датчика 21 снижаются до нуля. Топливо продолжают прокачивать через патрубок 8, клапан 9, регулятор 31 в приемную емкость 27. Прокачку топлива осуществляют по этому контуру до истечения времени испытания (180 мин), после чего нагреватель 16 потока отключают. Прокачку топлива продолжают для охлаждения корпуса 6 до температуры ~40°С, после чего прекращают (отключают насос 3).Then, all communications of the installation are flushed with the analyzed fuel by pumping it along the lines of the hydraulic system of the installation according to the test management program embedded in the control unit 22. Fuel from the supply tank 1 is supplied by the pump 3 through the pre-filter 4 to the inlet pipe 5 of the housing 6, a perforated annular nozzle 17, an annular cavity located between the housing 6 and the evaluation tube 14, and then to various installation lines depending on the pumping stages. At the first stage, valves 23 and 24 are opened and the fuel through the outlet pipes 7 and 8 enters the receiving tank 27, washing the cavities of the differential pressure sensor 21, after which the valves 23, 24 are closed, and the valves 9, 26 are opened for washing lines from the pipes 7 and 8 to the nozzle 29. After the fuel enters the receiving tank 27, the valves 9, 26 are closed, and the fuel through the pipe 7 and the pressure regulator 31 enters through the pipe 30 to the receiving tank 27. At this stage, the fuel pressure is increased to a predetermined value (3, 5 MPa), after reaching which include fuel flow heater 16 and the temperature adjusted estimated tube wall up to a maximum predetermined value (270 ° C or 400 ° C depending on the grade of the test sample), which is maintained constant for a predetermined test period (180 minutes). In case of clogging of the control filter 12 in less than 180 minutes, i.e. when the differential pressure of 30 kPa is reached, which is set as the maximum in the control unit 22, the valve 9 is opened. The time interval (Δτ) from the start of heating to the opening of valve 9 is recorded. The pressure drop and the readings of the sensor 21 are reduced to zero. Fuel continues to be pumped through the pipe 8, valve 9, regulator 31 into the receiving tank 27. Fuel is pumped along this circuit until the test time (180 min) expires, after which the flow heater 16 is turned off. Fuel pumping continues to cool the housing 6 to a temperature of ~ 40 ° C, and then stop (turn off the pump 3).

Оценочную трубку 14 извлекают из корпуса 6, промывают гептаном, сушат, помещают в устройство для сканирования яркости и осуществляют регистрацию яркости света ξ₂ отраженного от ее поверхности по всей длине L_i, которую вводят в память блока 22, где она преобразуется в соответствии с программой, заложенной в блоке 22 управления, в обратную величину - светопоглощение (ε₂=1/ξ₂). По программе блока 22 управления линия (ε₁) светопоглощения чистой оценочной трубки 14 совмещается с полученной линией ε₂ после испытания. Линия светопоглощения ε₁=f(L_i) чистой оценочной трубки является практически параллельной оси абсцисс. Линия светопоглощения, полученная после испытания ε₂=f(L_i), на начальном участке (при низких температурах) совпадает с линией светопоглощения чистой оценочной трубки. По мере повышения температуры оценочной трубки количество отложений накапливается и возрастает, а значения светопоглощения повышаются. По координате точки разъединения этих линий (точка начала образования отложений) с учетом координат точек размещения термопар 18 (до и после точки разъединения линий) и значениям температур в этих точках рассчитывается по соответствующей программе значение первого показателя «Температура начала образования отложений» -

, °С (Патент РФ №2236001, G01N 33/22, 2003 г.).The evaluation tube 14 is removed from the housing 6, washed with heptane, dried, placed in a brightness scanning device and the brightness of the light ξ ₂ reflected from its surface is recorded over the entire length L _i , which is entered into the memory of block 22, where it is converted in accordance with the program embedded in the control unit 22, the reciprocal of the absorption of light (ε ₂ = 1 / ξ ₂ ). According to the program of the control unit 22, the light absorption line (ε ₁ ) of the clean evaluation tube 14 is combined with the obtained line ε ₂ after the test. The light absorption line ε ₁ = f (L _i ) of the clean evaluation tube is almost parallel to the abscissa axis. The light absorption line obtained after testing ε ₂ = f (L _i ) in the initial section (at low temperatures) coincides with the light absorption line of the clean evaluation tube. As the temperature of the evaluation tube rises, the amount of deposits accumulates and increases, and the values of light absorption increase. According to the coordinate of the point of separation of these lines (the point of the beginning of formation of deposits), taking into account the coordinates of the points of placement of thermocouples 18 (before and after the point of separation of the lines) and the temperature at these points, the value of the first indicator "Temperature of the beginning of formation of deposits" is calculated

, ° C (RF Patent No. 2236001, G01N 33/22, 2003).

Второй показатель «Индекс термостабильности» (ИТ) рассчитывается по двум введенным в память блока 22 зависимостям, как отношение площади S_T, находящейся между линиями светопоглощения, полученными при испытании анализируемого топлива, к площади S_э, полученной при испытании эталона:The second indicator "Thermostability Index" (IT) is calculated according to two dependencies entered into the memory of block 22, as the ratio of the area S _T located between the light absorption lines obtained during the test of the analyzed fuel to the area S _e obtained when testing the standard:

, усл. ед.,

, conv. units

где S_T - площадь между линиями светопоглощения при испытании топлива, см²;where S _T is the area between the lines of light absorption when testing the fuel, cm ² ;

S_э - площадь между линиями светопоглощения при испытании эталона, см² (Патент РФ №2236001, G01N 33/22, 2003 г.).S _e - the area between the lines of light absorption when testing the standard, cm ² (RF Patent No. 2236001, G01N 33/22, 2003).

Третий показатель «Средняя скорость нарастания перепада давления на контрольном фильтре (W_нпд) рассчитывают по формуле:The third indicator "The average rate of increase in pressure drop across the control filter (W _NPD ) is calculated by the formula:

или

Па/мин,

or

Pa / min

где ΔP₁ - перепад давления 30 кПа, образовавшийся до истечения заданного времени испытания (180 мин), кПа;where ΔP ₁ - pressure drop of 30 kPa, formed before the specified test time (180 min), kPa;

ΔР₂ - перепад давления (<30 кПа), образовавшийся за время испытания 180 мин, кПа;ΔP ₂ - pressure drop (<30 kPa), formed during the test 180 min, kPa;

Δτ - время от начала нагрева до образования ΔP₁ или ΔР₂, мин.Δτ is the time from the start of heating to the formation of ΔP ₁ or ΔP ₂ , min.

Для подтверждения повышения точности определения показателя

и приближения условий испытания к реальным условиям применения топлив были проведены на заявленной установке испытания топлив ТС-1, РТ и Т-6. Результаты представлены в табл.1.To confirm the increase in the accuracy of the determination of the indicator

and approximation of the test conditions to the actual conditions for the use of fuels were carried out on the claimed installation test fuel TS-1, RT and T-6. The results are presented in table 1.

Из представленных данных видно, что значения показателя

находятся в пределах 110-260°С, для всех марок топлив. При этом длина отрезка оценочной трубки 14, используемой для определения показателя

, в прототипе составляет 175 мм (строка 1, столбец 6), по сравнению с 250 мм в заявленной установке, что позволило понизить плотность распределения температуры на единицу длины оценочной трубки в изобретении (столбец 7, строки 1, 2), и способствовало повышению точности определения показателя

.From the presented data it can be seen that the values of the indicator

are in the range of 110-260 ° C, for all brands of fuels. The length of the segment of the evaluation tube 14, used to determine the indicator

, in the prototype is 175 mm (row 1, column 6), compared with 250 mm in the claimed installation, which allowed to reduce the temperature distribution density per unit length of the evaluation tube in the invention (column 7, lines 1, 2), and helped to improve the accuracy indicator definitions

.

В таблице 2 представлены результаты оценки точности определения температуры в точках ее измерения по длине оценочной трубки для топлива ТС-1. Из данных таблицы 2 видно, что применение приспособления для крепления термопар в виде чехла 19 (фиг.2) снижает погрешность определения температуры в точках ее измерения по длине оценочной трубки в 2-3 раза, по сравнению с прототипом (столбец 12, строки: 1,7; 2,8; 3,9; 4,10; 5,11; 6,12).Table 2 presents the results of evaluating the accuracy of determining the temperature at the points of measurement along the length of the evaluation tube for TC-1 fuel. From the data of table 2 it is seen that the use of devices for attaching thermocouples in the form of a cover 19 (figure 2) reduces the error in determining the temperature at the points of measurement along the length of the evaluation tube by 2-3 times, compared with the prototype (column 12, lines: 1 , 7; 2.8; 3.9; 4.10; 5.11; 6.12).

В таблице 3 представлены результаты оценки точности определения показателя

полученные в предлагаемой установке и установке-прототипе. Из сравнения значений сходимости r (столбец 12, строки 1,4; 2,5; 3,6;) следует, что точность определения показателя

в предлагаемой установке в 2-4 раза выше, чем в прототипе.Table 3 presents the results of evaluating the accuracy of determining the indicator

obtained in the proposed installation and installation of the prototype. From a comparison of the convergence values of r (column 12, rows 1.4; 2.5; 3.6;) it follows that the accuracy of the determination of the indicator

in the proposed installation, 2-4 times higher than in the prototype.

Оценку точности проводили с использованием коэффициента Стьюдента (k) для (n-1) степеней свободы при доверительной вероятности 0,95. Рассчитывали среднее арифметическое результатов испытаний

, среднее квадратическое отклонение результатов испытаний (S_i), сходимость результатов испытаний (r) по формулам:Accuracy was estimated using Student's coefficient (k) for (n-1) degrees of freedom with a confidence probability of 0.95. The arithmetic mean of the test results was calculated.

, the standard deviation of the test results (S _i ), the convergence of the test results (r) according to the formulas:

,

;

.

Расположение контрольного фильтра 12 по изобретению внутри корпуса 6 позволило отказаться от резиновых колец для герметизации оценочной трубки 14 и контрольного фильтра 12 в зоне высоких температур, а герметизацию контрольного фильтра 12 осуществить с помощью мягкого металла (алюминия) корпуса вставки 11, что позволило расширить температурный диапазон испытания топлив до 270°С при температуре стенки оценочной трубки 14 до 400°С.The location of the control filter 12 according to the invention inside the housing 6 allowed to abandon the rubber rings for sealing the evaluation tube 14 and the control filter 12 in the high temperature zone, and the sealing of the control filter 12 was carried out using soft metal (aluminum) of the insert body 11, which allowed to expand the temperature range tests of fuels up to 270 ° C at a wall temperature of an assessment tube of 14 to 400 ° C.

Применение крышки-поплавка 28 в приемном бачке 27 повышает экологичность испытаний за счет уменьшения поступления паров топлива в окружающую среду.The use of the cap-float 28 in the receiving tank 27 increases the environmental friendliness of the tests by reducing the flow of fuel vapor into the environment.

Применение изобретения позволит повысить точность определения показателя

, а совокупность элементов съемной крышки 10, вставки 11 с контрольным фильтром 12, приспособлением 19 для крепления термопар - приблизить температурные условия испытания к условиям применения топлив в современных авиадвигателях.The use of the invention will improve the accuracy of determining the indicator

and the combination of elements of the removable cover 10, insert 11 with a control filter 12, a fixture 19 for attaching thermocouples - bring the temperature test conditions closer to the conditions for the use of fuels in modern aircraft engines.

Таблица№1Table No. 1 Результаты испытания топлив.Fuel test results. № п/пNo. p / p УстановкаInstallation №№ термопа
ры по ходу
потокаNo. Thermo
fish along
flow Длина отрезка от начала оценочной трубки до места расположения термопары L_I, ммThe length of the segment from the beginning of the evaluation tube to the location of the thermocouple L _I , mm Температура стенки, °СWall temperature, ° С Максимальная темпера
тура топлива, °СMaximum temperament
fuel round, ° С Длина отрезка оценочной трубки, используемая для определения

, ммThe length of the length of the evaluation tube used to determine

mm Temperature range

for jet fuel of different brands. TS-1 RT T-6 one 2 3 four 5 6 7 8 9 one According to the prototype one 70 110 190 175 110 ÷ 180 180 ÷ 230 180 ÷ 260 2 95 170 3 145 215 four 195 243 5 245 270 6 295 235 2 According to the invention one 40 110 * 170 ** 270 250 2 65 145 210 3 115 180 250 four 165 209 300 5 215 240 350 6 290 270 400 * - temperature conditions for fuels of grades T-1, TS-1.
** - temperature regime for fuels of grades RT, T-6, T-8 V.

Таблица №2Table number 2 Результаты оценки точности определения температуры в точках ее измерения по длине оценочной трубки. *The results of evaluating the accuracy of determining the temperature at the points of its measurement along the length of the evaluation tube. * № п/пNo. p / p УстановкаInstallation № термопары по ходу потокаNo. of thermocouples upstream Значения последовательных измерений температуры стенки оценочной трубки (x_i), °СValues of consecutive measurements of the temperature of the wall of the evaluation tube (x _i ), ° С

S _i k r one 2 3 four 5 3 four 5 6 7 8 9 10 eleven 12 one According to the prototype one 108 110 113 110 105 109,2 2.95 2,776 11.58 2 - "- 2 169 106 170 174 171 170.0 2.92 2,776 11.45 3 - "- 3 211 215 218 214 213 214.2 2.59 2,776 10.16 four - "- four 240 246 243 248 242 243.8 3.19 2,776 12.54 5 - "- 5 267 273 268 270 272 270,0 2,55 2,776 10.01 6 - "- 6 236 235 228 230 227 231.2 4.09 2,776 16.04 7 according to the invention one 111 110 109 108 110 109.6 1.14 2,776 4.48 8 - "- 2 136 134 135 135 184 134.8 0.84 2,776 3.28 9 - "- 3 188 189 191 190 190 189.6 1.14 2,776 4.48 10 - "- four 230 229 229 230 231 229.8 0.84 2,776 3.28 eleven - "- 5 260 258 257 261 260 259.2 1,64 2,776 6.45 12 - "- 6 269 271 271 270 271 270,4 0.89 2,776 3,51 * - on fuel TS-1

Таблица №3Table number 3 Результаты оценки точности определения показателей

в предлагаемой установке и установке-прототипеThe results of the assessment of the accuracy of determining indicators

in the proposed installation and installation of the prototype No. p / p Installation Obra
zets Indicator values

° C

S _i k r one 2 3 four 5 3 four 5 6 7 8 9 10 eleven 12 one According to the prototype TS-1 117 125 118 117 120 119.4 3.36 2,776 13,20 2 - "- RT 188 191 193 185 186 188.6 3.36 2,776 13,20 3 - "- T-6 240 235 241 243 242 240,2 3.11 2,776 12.23 four According to the invention TS-1 120 119 117 120 121 119.4 1,52 2,776 5.95 5 - "- RT 191 190 192 190 189 190.6 1.14 2,776 4.48 6 - "- T-6 240 241 239 241 240 240,2 0.84 2,776 3.28

Claims

1. Installation for determining the thermal-oxidative stability of fuels under dynamic conditions, comprising a supply tank with the analyzed fuel, connected by a pipeline line with a flow inducer installed in it in series along the fuel flow and a pre-filter with an inlet pipe of a vertically installed tubular housing located in the lower part, in the upper part of which two outlet pipes are made, interconnected by a pipeline line with a controlled a pan, concentrically placed and hermetically fixed in the housing with the formation of an annular gap, an evaluation tube with a fuel flow heater installed in it and a fixture for attaching thermocouples measuring the wall temperature at predetermined points of the evaluation tube, on the outside of which a perforated ring nozzle is fixed above the inlet, control a filter located at the fuel outlet from the tubular body, a fuel pressure sensor, a differential pressure sensor on the control filter and a pressure regulator pumped fuel installed in the fuel drain line to the receiving tank from the first or second outlet pipes, characterized in that the fuel flow heater is made in the form of a metal cylinder placed in an evaluation tube with an internal spiral, the length of the spiral part of which is equal to the distance between the input and second output with nozzles, the device for attaching thermocouples is made of heat-conducting material in the form of a removable cover put on a fuel cylinder heater heater, on the outer On the cylindrical surface of which there are longitudinal channels, the blind end of each of which is at the level of the point of placement of the individual thermocouple, the lower of which is at the level of the inlet pipe, and the upper one is at the level of the second output pipe, while the tubular body additionally contains a removable cover with an axial channel , with a thermocouple installed in it, and a soft metal insert with an axial channel in which the control filter is sealed, the insert is placed on the inner protrusion of the tubular body CA, serves as a support for the removable cover and divides the housing into cavities before and after the control filter, and the axial channels of the insert and removable cover are in communication with the first output pipe of the tubular body, the second output pipe of which is made below the insert, the installation additionally contains a program control unit, to the corresponding inputs of which are connected sensors for liquid pressure, differential pressure on the control filter and thermocouples, and the outputs of the software control unit are connected to the control inputs of the flow inducer, agrevatelya flow and check valves.

2. Installation according to claim 1, characterized in that the receiving tank further comprises a float cap with two nozzles, one of which is connected via the fuel pressure regulator to the main fuel drain line connected to the first and second outlet nozzles of the housing, and to the other the nozzle of the cap-float through the corresponding valves connected flushing lines of both cavities of the differential pressure sensor, the line to the pressure regulator.