|
|
|
вIJÎÔ²ÇÈ×Ͳ ÌÅÒÎÄÈ ÌÎͲÒÎвÍÃÓ Â ÃÀÇÎÂÈÄÎÁÓÂÀÞ×²É ÃÀËÓDz
| |
| 18.03.2023 19:45 |
|
Àâòîð: Ñêëÿðîâ ²ëëÿ Þð³éîâè÷, Íàö³îíàëüíèé àåðîêîñì³÷íèé óí³âåðñèòåò ³ì. Ì.ª. Æóêîâñüêîãî «Õàðê³âñüêèé àâ³àö³éíèé ³íñòèòóò», Õàðê³â, Óêðà¿íà; Êðèâåíêî ªãîð Îëåêñàíäðîâè÷, Íàö³îíàëüíèé àåðîêîñì³÷íèé óí³âåðñèòåò ³ì. Ì.ª. Æóêîâñüêîãî «Õàðê³âñüêèé àâ³àö³éíèé ³íñòèòóò», Õàðê³â, Óêðà¿íà; Ëóöåíêî Âëàäèñëàâ ²âàíîâè÷, äîêòîð ô³ç.-ìàò. íàóê, ïðîôåñîð, ²íñòèòóò ðàä³îô³çèêè òà åëåêòðîíèêè ³ì. Î.ß. Óñèêîâà ÍÀÍ Óêðà¿íè, Õàðê³â, Óêðà¿íà; Êàáàíîâ Âàëåíòèí Îëåêñàíäðîâè÷, êàíäèäàò ô³ç.-ìàò. íàóê, ñòàðøèé íàóêîâèé ñï³âðîá³òíèê, ²íñòèòóò ðàä³îô³çèêè òà åëåêòðîíèêè ³ì. Î.ß. Óñèêîâà ÍÀÍ Óêðà¿íè, Õàðê³â, Óêðà¿íà; Êðèâåíêî Îëåíà Âëàäèñëàâ³âíà, êàíäèäàò ô³ç.-ìàò. íàóê, ²íñòèòóò ðàä³îô³çèêè òà åëåêòðîíèêè ³ì. Î.ß. Óñèêîâà ÍÀÍ Óêðà¿íè, Õàðê³â, Óêðà¿íà
|
|
[25. Ô³çèêî-ìàòåìàòè÷í³ íàóêè;] |
ÂÑÒÓÏ
Îñòàíí³ì ÷àñîì çíàõîäÿòü øèðîêå çàñòîñóâàííÿ ìåòîäè êîíòðîëþ, ùî ´ðóíòóþòüñÿ íà âèêîðèñòàíí³ ñåíñîð³â ðàä³îëîêàö³¿ ùî âèêîðèñòîâóþòü ìåòîä ä³åëåêòðîìåò𳿠äëÿ åêîëîã³÷íîãî ìîí³òîðèíãó ïîâ³òðÿíîãî áàñåéíó ïðè çäîáè÷³ òà òðàíñïîðòóâàíí³ ïðèðîäíîãî ãàçó [1, 2]. Ó ðîáîò³ ðîçãëÿíóòî ìîæëèâîñò³ âèêîðèñòàííÿ ðàä³îô³çè÷íèõ ìåòîä³â êîíòðîëþ ó ãàçîâ³é ãàëóç³ ïðîìèñëîâîñò³.
ÂÈÊÎÐÈÑÒÀÍÍß ÌÅÒÎIJ IJÅËÅÊÒÐÎÌÅÒв¯ ÄËß ÎÖ²ÍÊÈ ÊÎÌÏÎÍÅÍÒÍÎÃÎ ÑÊËÀÄÓ ÃÀÇÎÂÈÕ ÑÓ̲ØÅÉ
Çàðàç ïðîáëåìà ðàö³îíàëüíîãî âèêîðèñòàííÿ ïðèðîäíèõ ðåñóðñ³â ïðèäáàëà îñîáëèâó àêòóàëüí³ñòü. Åêîíîì³êà îòðèìóº â³ä÷óòíèé çáèòîê âíàñë³äîê çíà÷íèõ âòðàò ïðè òðàíñïîðòóâàíí³ äî ì³ñöÿ ïîäàëüøî¿ ïåðåðîáêè çäîáóòèõ êîðèñíèõ êîïàëèí. Ó çâ'ÿçêó ç öèì îñòàíí³ì ÷àñîì çðîñòຠ³íòåðåñ äî ðîçðîáêè ðàä³îô³çè÷íèõ ìåòîä³â îïåðàòèâíîãî êîíòðîëþ êîìïîíåíòíîãî ñêëàäó ãàçó, ùî òðàíñïîðòóºòüñÿ. Öå çàâäàííÿ ìîæå âèð³øóâàòèñÿ ç âèêîðèñòàííÿì ï³äõîä³â, ïðèéíÿòèõ â ä³åëåêòðîìåòð³¿. Ç ð³âíÿííÿ Ìåíäå뺺âà - Êëàïåéðîíà äëÿ ³äåàëüíîãî ãàçó ç óðàõóâàííÿì ñï³ââ³äíîøåííÿ Êëàóç³óñà - Ìîññîò³ äëÿ ïîëÿðèçîâàíîñò³ ñóì³ø³ êîìïîíåíò ³ ç óðàõóâàííÿì òîãî, ùî äëÿ ãàç³â  :
Êîåô³ö³ºíò ïîëÿðèçîâàíîñò³ ãàçó α, çã³äíî (1), ìîæíà âèçíà÷èòè, çíàþ÷è ä³åëåêòðè÷íó ïðîíèêí³ñòü er(p) àáî ¿õ â³äíîøåííÿ ïðè ð³çíèõ òèñêàõ  . Ïðè öüîìó:
äå píàäì=p-1 - íàäì³ðíèé òèñê.
Ñï³ââ³äíîøåííÿ (1) äîçâîëÿº îö³íþâàòè íå ëèøå ä³åëåêòðè÷íó ïðîíèêí³ñòü ãàçîâèõ ñóì³øåé, àëå ³ â³äñîòêîâèé âì³ñò êîæíî¿ ñêëàäîâî¿ â ñóì³ø³, ìàþ÷è â ðîçïîðÿäæåíí³ äàí³ ïî ¿õ ïîëÿðèçîâàíîñò³ ³ çàãàëüíîìó òèñêó. Âîíî ìîæå áóòè ïîêëàäåíå â îñíîâó îö³íêè êîìïîíåíòíîãî ñêëàäó ãàçîâèõ ñóì³øåé çà ¿õ ä³åëåêòðè÷íèìè õàðàêòåðèñòèêàìè. Äëÿ âèì³ðþâàíü â³äíîñíî¿ ä³åëåêòðè÷íî¿ ïðîíèêíîñò³ âèêîðèñòîâóâàâñÿ ñïåö³àëüíî ñòâîðåíèé êîíäåíñàòîðíèé ðåôðàêòîìåòð. Ãàçîâ³ ñóì³ø³ óòâîðþâàëèñÿ øëÿõîì çì³øóâàííÿ â îêðåìèõ ðåñèâåðàõ ãàçó ïðîïàí-áóòàíó ç ïîâ³òðÿì. Ïðè öüîìó ìàíîìåòðàìè êîíòðîëþâàëèñÿ òèñê, ÿê ãàçó, òàê ³ ïîâ³òðÿ, à òàêîæ îòðèìàíî¿ ñóì³ø³. Öå äîçâîëÿëî ðîçðàõóíêîâèì ìåòîäîì îö³íþâàòè îá’ºìíó êîíöåíòðàö³þ ãàçó ó ñóì³ø³. Íà ðèñ.1 ïîêàçàíî ðåçóëüòàòè âèì³ðþâàííÿ â³äíîøåííÿ ä³åëåêòðè÷íî¿ ïðîíèêíîñò³ ç ïðèðîäíèì ãàçîì ³ ïîâ³òðÿì ïðè ð³çíèõ çíà÷åííÿõ íàäëèøêîâîãî òèñêó.
²ñòîòíà ð³çíèöÿ ì³æ ïîëÿðèçîâàíîñòÿìè ãàçó ³ ïîâ³òðÿì (ïðèáëèçíî ó äâà ðàçè) ñëóæèòü ô³çè÷íîþ ïåðåäóìîâîþ, ùî çàáåçïå÷óº ð³øåííÿ çâîðîòíî¿ çàäà÷³ - âèçíà÷åííÿ â³äñîòêîâîãî âì³ñòó ïîâ³òðÿ â ãàçî - ïîâ³òðÿí³é ñóì³ø³.
Ðèñ.1 Çàëåæí³ñòü ïðîíèêíîñò³ ïîâ³òðÿ ³ ãàçó â³ä òèñêó: ■ - ïîâ³òðÿ; ●, ♦ - ãàç ï³äâèùåííÿ òèñêó; ▲,▼ - ãàç ïîíèæåííÿ òèñêó.
Åêñïåðèìåíòè ç ñóì³øàìè ïðîïàí - áóòàíó ç ïîâ³òðÿì â øèðîêîìó ä³àïàçîí³ îá'ºìíèõ êîíöåíòðàö³é â³ä 0 äî 83% ³ òèñê³â â³ä 0 äî 4 àòìîñôåð ïîêàçàëè, ùî åêñïåðèìåíòàëüíî îòðèìàí³ çàëåæíîñò³ g(pèçá) çàäîâ³ëüíî óçãîäæóºòüñÿ ç òåîðåòè÷íî î÷³êóâàíèìè - ðèñ.2 [1, 2].
Íà ðèñ. 3 ïðåäñòàâëåíî (îòðèìàí³ çà åêñïåðèìåíòàëüíèìè äàíèìè) ðåçóëüòàòè îá÷èñëåííÿ îá'ºìíîãî çì³ñòó ïîâ³òðÿ â ãàçî-ïîâ³òðÿí³é ñóì³ø³ çàëåæíî â³ä ³ñòèííèõ êîíöåíòðàö³é, ðîçðàõîâàíèõ çà â³äîìèìè ïàðö³àëüíèìè òèñêàìè [1]. ßê âèäíî ç ðèñóíêà, îáì³ðÿí³ çíà÷åííÿ ãðóïóþòüñÿ íàâêîëî òåîðåòè÷íèõ îö³íîê. Öå ï³äòâåðäæóº âèñíîâîê ïðî ìîæëèâ³ñòü âèêîðèñòàííÿ çàïðîïîíîâàíîãî ï³äõîäó äëÿ îö³íêè êîìïîíåíòíîãî ñêëàäó ãàçîâèõ ñóì³øåé, çîêðåìà, ïîâ³òðÿ ³ ãàçó ìåòîäàìè ä³åëåêòðîìåòð³¿.
ÄÈÑÒÀÍÖ²ÉÍÈÉ ÌÅÒÎÄ ÂÈÇÍÀ×ÅÍÍß ÂÈÒÎʲ ÃÀÇÓ ÌÀòÑÒÐÀËÜÍÈÕ ÃÀÇÎÏÐÎÂÎÄÀÕ.
 äàíèé ÷àñ îñíîâíèì ñïîñîáîì òðàíñïîðòóâàííÿ ïðèðîäíîãî ãàçó íà âåëèê³ â³äñòàí³ º éîãî ïåðåêà÷óâàííÿ ìàã³ñòðàëüíèìè ãàçîïðîâîäàìè.
Îäíà ç ñåðéîçíèõ ïðîáëåì, ùî âèíèêຠï³ä ÷àñ òðàíñïîðòóâàííÿ ãàçó - öå âòðàòè çà ðàõóíîê âèòîê³â. Âòðàòè ãàçó ìîæóòü â³äáóâàòèñÿ ÿê ÷åðåç ïðîïóñê ó ð³çíèõ êðàíàõ ³ ç'ºäíàííÿõ, òàê ³ â ðåçóëüòàò³ àâàð³éíèõ ðîçðèâ³â òðóá. Îñòàíí³ì ÷àñîì ç'ÿâèëèñÿ ïðèëàäè äëÿ äèñòàíö³éíîãî âèçíà÷åííÿ âèòîêó ãàçó òèïó òåïëîâ³çîð³â.  äàíèé ÷àñ äëÿ êîíòðîëþ ãàçîïðîâîä³â ïî÷àëè çàñòîñîâóâàòè ðàä³îìåòðè. Îñíîâíà ïåðåâàãà ðàä³îìåòð³â ïåðåä ïðèëàäàìè îïòè÷íîãî òà ³íôðà÷åðâîíîãî ä³àïàçîí³â ïîëÿãຠ⠿õ âèñîê³é ïðîíèêàþ÷³é çäàòíîñò³. Îòðèìàííÿ ³íôîðìàö³¿ ïðî âèòîê ãàçó â ðàä³îä³àïàçîí³ íå çàëåæèòü â³ä óìîâ îñâ³òëåíîñò³. Ñêëàäí³ñòü ðîçâ'ÿçàííÿ òàêîãî çàâäàííÿ çà äîïîìîãîþ ðàä³îìåòðà âèçíà÷àºòüñÿ âåëèêîþ ðîçãàëóæåí³ñòþ ãàçîâèõ ìàã³ñòðàëåé, ð³çíîìàí³òí³ñòþ óìîâ ¿õ çàëÿãàííÿ: â³ä çîí â³÷íî¿ ìåðçëîòè äî ïóñòåëü òà âîäíèõ ïåðåøêîä.
Îäíèì ç àëüòåðíàòèâíèõ ðàä³îìåò𳿠ìåòîäîì âèçíà÷åííÿ âèòîêó ãàçó º âèêîðèñòàííÿ ÍÂ× - ðåôðàêòîìåòðà. Ìåòîä çàñíîâàíèé íà âèêîðèñòàíí³ â³äì³ííîñòåé ó êîåô³ö³ºíò³ çàëîìëåííÿ ïîâ³òðÿ òà ïðèðîäíîãî ãàçó.
Ïðèíöèï ðîáîòè ÍÂ×-ðåôðàêòîìåòðà çàñíîâàíèé íà çì³í³ ÷àñòîòè îá'ºìíîãî ðåçîíàòîðà â çàëåæíîñò³ â³ä ïîêàçíèêà çàëîìëåííÿ ðå÷îâèíè, ùî çàïîâíþº éîãî. ßêùî ÷åðåç ïîðîæíèíó ðåçîíàòîðà ïðîõîäèòü àòìîñôåðíå ïîâ³òðÿ, ðåçîíàíñíà ÷àñòîòà éîãî çì³íþâàòèìåòüñÿ ç³ çì³íîþ ïîêàçíèêà çàëîìëåííÿ ïîâ³òðÿ, ùî çíàõîäèòüñÿ â í³é.  åêñïåðèìåíòàõ âèêîðèñòîâóâàâñÿ ðåôðàêòîìåòð ç ðåçîíàòîðîì ç ³íâàðó, ìàòåð³àëó, ùî ìຠíèçüê³ çíà÷åííÿ òåìïåðàòóðíîãî êîåô³ö³ºíòà ðîçøèðåííÿ (îäíà ì³ëüéîííà íà 1°Ñ). Êð³ì òîãî, áóëè ïåðåäáà÷åí³ ñïåö³àëüí³ çàõîäè ùîäî òåìïåðàòóðíî¿ êîìïåíñàö³¿ óõîä³â âëàñíî¿ ÷àñòîòè ðåçîíàòîðà. Òåõí³÷í³ õàðàêòåðèñòèêè ÍÂ× – ðåôðàêòîìåòðà: ÷óòëèâ³ñòü 0,01 N-îä.; ìàêñèìàëüíà ÷àñòîòà âèì³ðþâàíèõ ôëóêòóàö³é ïîêàçíèêà çàëîìëåííÿ-150 Ãö; âàãà âèì³ðþâàëüíîãî ðåçîíàòîðà ç äæåðåëîì æèâëåííÿ òà ë³í³é ïåðåäà÷³ äàíèõ -1êÃ; âàãà áëîêó ïðèéîìó òà îáðîáêè äàíèõ 5,5 êã – ðèñ.4. Âèì³ðþâàëüíèé áëîê ïåðåäຠäàí³ íà ïðèéìàëüíèé ïóíêò ðàä³îêàíàëó.
Çà â³äñóòíîñò³ ñèëüíî âèðàæåíèõ êîíâåêòèâíèõ ïåðåì³ùåíü ïîâ³òðÿ, ôëóêòóàö³¿ N ó ïîâ³òðÿíîìó ñåðåäîâèù³ ñòàíîâëÿòü áëèçüêî 0,5…1N - îäèíèöü. Ïðè çàïîâíåíí³ âèì³ðþâàëüíîãî ðåçîíàòîðà ïðèðîäíèì ãàçîì ïîêàçàííÿ çì³íþþòüñÿ íà 100-150 N îäèíèöü. Öå îçíà÷àº, ùî ïîÿâà ãàçó ç êîíöåíòðàö³ºþ áëèçüêî 1-2% ìîæóòü çà òàêèõ óìîâ ô³êñóâàòèñÿ ðåôðàêòîìåòðîì. Öå ïåðåâèùóº ÷óòëèâ³ñòü ³íøèõ ìåòîä³â, çîêðåìà òèõ, ùî âèêîðèñòîâóþòü òåïëîâ³çîðè. Äëÿ ïåðåì³ùåííÿ ðåôðàêòîìåòðà íàä òðàñîþ ãàçîïðîâîäó ìîæíà âèêîðèñòîâóâàòè âåðòîëüîòè.
Ðèñ.4 Ðàä³îðåôðàêòîìåòð: 1 - âèì³ðþâàëüíèé áëîê; 2- áëîê ïðèéìà÷à
Äëÿ âèñîòè ï³äâ³ñó ðåôðàêòîìåòðà ïîíàä 20ì îáóðåííÿ ïîâ³òðÿíîãî ïîòîêó â³ä âåðòîëüîòà ïðè øòàòí³é øâèäêîñò³ ïîëüîòó íå ïåðåâèùóþòü ïðèðîäí³ ôëóêòóàö³¿ ïîêàçíèêà çàëîìëåííÿ àòìîñôåðè, ùî ñòàíîâèòü áëèçüêî 0,5 N-îäèíèöü [2].
Äðóãå åôåêòèâíå çàñòîñóâàííÿ ðåôðàêòîìåòðà - âèçíà÷åííÿ ì³ñöü âèòîêó ãàçó íà ãàçîïåðåêà÷óâàëüíèõ ñòàíö³ÿõ. Ïðè âèò³êàíí³ ãàçó, ùî çíàõîäèòüñÿ ï³ä íàäëèøêîâèì òèñêîì 0,9 àòìîñôåðè, ÷åðåç ñîïëî ä³àìåòðîì 0,5 ìì, ùî ³ì³òóº ñâèù (âèò³ê ãàçó âñüîãî 1,6 äì3 çà õâèëèíó), ðåôðàêòîìåòð ñò³éêî ô³êñóâàâ ¿¿ íà â³ääàëåííÿõ äî 0,5ì. Íà â³ääàëåíí³ 10 - 15 ìì â³ä ì³ñöÿ âèòîêó ïîêàçàííÿ ðåôðàêòîìåòðà çì³íþâàëèñÿ â ïîð³âíÿíí³ ç ÷èñòîþ òðîïîñôåðîþ íà 30-40 N-îä., à ïðè â³äñòàí³ 500ìì - íà 10 N-îä.
ϳäéîì âèì³ðþâàëüíîãî áëîêó ðåôðàêòîìåòðà âàãîþ âñüîãî 1.5 êã ìîæíà çä³éñíþâàòè ³ çà äîïîìîãîþ ñòàíäàðòíî¿ îáîëîíêè àåðîëîã³÷íîãî çîíäà îá'ºìîì 3 ì3, ùî çàïîâíþºòüñÿ ³íåðòíèì ãàçîì - ãå볺ì.
ÇÊËÞ×ÅÍÍß
Åêñïåðèìåíòàëüíî ï³äòâåðäæåíà íàÿâí³ñòü ³ñòîòíî¿ ð³çíèö³ ì³æ ïîëÿðèçîâàíîñòÿìè ïîâ³òðÿ ³ ãàçó, ùî ³ çàáåçïå÷óº ìîæëèâ³ñòü âèçíà÷åííÿ â³äñîòêîâîãî âì³ñòó ïîâ³òðÿ â ãàçî- ïîâ³òðÿíî¿ ñóì³ø³. Îòðèìàí³ òåîðåòè÷íî ³ ï³äòâåðäæåí³ åêñïåðèìåíòàëüíî çàëåæíîñò³ ä³åëåêòðè÷íî¿ ïðîíèêíîñò³ ãàçî- ïîâ³òðÿíî¿ ñóì³ø³ â³ä òèñêó ³ â³äñîòêîâîãî âì³ñòó ïîâ³òðÿ. Ïðîïîíîâàíèé ï³äõ³ä ìîæå âèêîðèñòîâóâàòèñÿ äëÿ ñòâîðåííÿ ïðèëàä³â, ùî çàáåçïå÷óþòü îïåðàòèâíèé ³ áåçïåðåðâíèé êîíòðîëü êîìïîíåíòíîãî ñêëàäó ãàçîâèõ ñóì³øåé â ìàã³ñòðàëüíèõ ãàçîãîíàõ.
Âèñîêà ÷óòëèâ³ñòü (0,01 N-îä.) òà òî÷í³ñòü, ìàëà ³íåðö³éí³ñòü, íåâåëèêà âàãà òà ãàáàðèòè ïðèëàäó äîçâîëÿþòü âèêîðèñòîâóâàòè ðåôðàêòîìåòðè÷í³ äàò÷èêè íà ãåë³êîïòåð³ äëÿ âèçíà÷åííÿ âèòîê³â ãàçó íà ìàã³ñòðàëüíèõ ãàçîïðîâîäàõ.
ÑÏÈÑÎÊ ÂÈÊÎÐÈÑÒÀÍÈÕ ÄÆÅÐÅË:
1. Å.Í.Áåëîâ, Â.Ê.Èâàíîâ, Å.Â.Êðèâåíêî, Â.Ë.Ïðóäêèé, Ã.È.Õëîïîâ, Ñ.È.Õîìåíêî Èñïîëüçîâàíèå ìåòîäà äèýëåêòðîìåòðèè äëÿ îöåíêè êîìïîíåíòíîãî ñîñòàâà ãàçîâûõ ñìåñåé / «Ðàäèîôèçèêà è ýëåêòðîíèêà», Ñá. íàó÷í . òðóäîâ ÈÐÝ ÍÀÍÓ, 2004, ò.9 , ¹ 3, ñ.535-540.
2. Êàáàíîâ Â.À., Òóðãåíåâ È.Ñ. Ðåôðàêòîìåòðè÷åñêèå èçìåðåíèÿ ñ ïîìîùüþ âåðòîëåòà // Ðàäèîòåõíèêà.- Õàðüêîâ. Âûñøàÿ øêîëà.- Âûï. 52.- Ñ.94-97.
|
|
 Öÿ ðîáîòà ë³öåíçóºòüñÿ â³äïîâ³äíî äî Creative Commons Attribution 4.0 International License
|
|
|
Ãîëîñóâàííÿ 
Çíàéøëè ïîìèëêó? Âèä³ë³òü ïîìèëêîâèé òåêñò ìèøêîþ ³ íàòèñí³òü Ctrl + Enter