用於zbx型航煤冰點在線分析系統的微型分析器的製作方法

2023-04-25 00:37:41

專利名稱：用於zbx型航煤冰點在線分析系統的微型分析器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種航空煤油在煉油生產過程中在線分析其特定技術 指標的自動分析系統；具體地說是一種用於ZBX型航煤冰點在線分析系統的微 型分析器。
背景技術：
作為航空發動機燃料的航空煤油(以下簡稱航煤)，在使用中會處 於溫度低達一5(TC的條件下，若這時航煤中出現結晶會堵塞輸油管，造成重大 飛行事故。所以，冰點值是航煤最重要的一項質量指標。目前，在煉油生產過 程中主要採用人工化驗方法來分析航煤冰點，進而指導生產操作。隨著國內各 煉油廠自動化水平的提高和先進控制系統的推廣應用，人工化驗方法即費時又 大大滯後於生產過程，已不能滿足生產需要，儘快研製出航煤冰點的在線分析 設施非常必要。由於航煤冰點在線分析系統研製難度大，目前，在國內屬於空 白。德國、美國、加拿大等幾家公司有該產品，例如蘭煉進口的德國在線冰點 分析處理系統為120多萬元人民幣，該分析儀採用傳統的外加冷凍機與內部熱 點製冷器打接力的方式對樣品降溫。據了解，國外最新型的為加拿大PHASE TECHNOLOGY進階公司生產的在線冰點分析系統Aquanot，具有無需外置冷凍機 的特點，直接用熱電致冷器對樣品降溫，其報價為每套系統11.3萬美金，分析 器容腔為幾百毫升。
為了實現航煤在線分析系統國產化，申請人研製出在煉油生產過程中能連續自 動分析航空煤油冰點的防爆智能型的在線質量分析系統，即ZBX型航空煤油在 線冰點分析系統。該分析系統適用於ExdlICT4防爆等級的場所，可與先進控制 系統配套，能夠提高生產裝置的控制水平，實現"卡邊"操作，提高航空煤油的 產品質量及產品收率。該分析系統不需要外置式防爆型機械壓縮冷凍機，能大 大降低分析系統成本，避免用戶對冷凍機的維護工作量。
針對國、內外航煤冰點在線分析系統的各種產品的性能、分析原理、應用 情況等，申請人對其研製開發的ZBX型航煤冰點在線分析系統提出的關鍵技術
方案是直接用熱電致冷器一步式降溫到冰點溫度；去掉國外絕大多數產品採 用的外置冷凍機的兩步式致冷降溫方案。即直接使用3(TC的自來水對熱電致冷 器進行散熱；而國外絕大多數同類產品是先用冷凍機將水加乙二醇溶液降溫到0 'C左右，然後作為熱電致冷器的散熱液體。加拿大PHASE TECHNOLOGY公司生產 的在線冰點分析系統Aquanot，雖然也採取一步式降溫，但分析器容腔為幾百毫 升。
由於航煤冰點溫度可達一60'C以下，屬於深度降溫系統，而申請人研製的 ZBX型航煤冰點在線分析系統熱電致冷器是直接使用3(TC的自來水對熱電致冷 器進行散熱，故要求熱電致冷器產生90 10(TC的溫差。為此，申請人研製開發 出四級半導體熱電致冷器，該致冷器可產生很大溫差，但其致冷功率小，即帶 負載能力小，寶塔形的四級熱電致冷器，其實只有第四級直接對分析器的分析 杯體致冷降溫，第三、二、 一級依次為前一級的散熱端，而整體分析系統的體 積容積有限，分析杯體作為熱電致冷器的負載，體積越小越好。從技術上要求 與第四級致冷器直接接觸的、作為熱電致冷器負載的分析器的分析杯體，其體 積進一步減小、越小越好，客觀上要求研製微型分析器。
ZBX型航煤冰點在線分析系統其核心部分是分析器，在分析器中要完成對被 測油樣的致冷降溫，連續監測油樣被降溫後是否產生結晶、當油樣被降溫到結 晶點產生結晶時要測定出該點溫度，馬上停止致冷並測出油樣升溫後結晶消失 時的溫度即冰點溫度值等多項功能。為了實現ZBX型航煤冰點在線分析系統的 分析器微型化的目的，申請人反覆攻關實驗，終於研製出能滿足需要的、體積 小的微型分析器
發明內容
如上所述，本發明要解決的技術問題在於提供一種結構合理、體 積小巧用於ZBX型航煤冰點在線分析系統的微型分析器。
本發明解決上述技術問題採取的技術方案是 一種用於ZBX型航煤冰點在 線分析系統的微型分析器，包括分析杯體，其特徵在於分析杯體大致中間位 置設有通孔，通孔的兩端分別與進油口、出油口相連接；通孔中段、孔壁約一 半的圓弧面上設有內腔表面黑色層，在孔壁的另一半圓弧面上裝置有鏡面反射 片；分析杯體上與鏡面反射片對應的位置設有與通孔垂直貫通的橫孔，橫孔內
裝有光纖傳感器，光纖傳感器的進光絲和出光絲分別與鏡面反射片的兩端連接, 進光絲另一端與紅外入射光相接，出光絲另一端與紅外接收光相接；分析杯體 上還設有沉孔，沉孔內安裝測溫電阻。 測溫電阻是測溫鉑電阻。
作為本發明的完善，為了使通孔的兩端與進油口、出油口連接穩固，通孔 的兩端分別固裝有進油接頭與出油接頭；同理，橫孔外端固裝有光纖接頭；沉 孔外端固裝有電阻接頭。
本發明的分析杯體是20X20X8mm的鋁塊製成，為完成在線分析的需要， 在這樣小的分析杯鋁塊上，安裝有進油接頭、出油接頭、光纖傳感器接頭及光 纖傳感器、測溫鉑電阻及接頭；分析杯鋁塊體積十分有限。在分析杯鋁塊的4>3 檢測腔中， 一側內壁表面進行了發黑氧化處理，形成暗室來吸收雜散光的幹擾， 保證光電檢測精度；在另一側杯壁上鑲有一塊微型的鏡面反射片作為光檢測反 射鏡，來完成油樣是否產生結晶顆粒的光電檢測需要。油樣檢測容腔很小，僅 裝有O.lml油樣，即實現了對油樣的在線檢測，而國外同類產品腔體容積為幾 百毫升，因而本發明結構合理、體積小巧。由於採用光纖傳感器對冰點結晶點 進行檢測，分析重複精度達到0.7-C左右。該微型分析器已經過試驗室試驗及生 產現場長時間檢驗，具有性能可靠、運行穩定、測量精確等優點；它可與各煉 油廠的先進控制系統配套，從而提升我國煉油自動化控制的水平。
本發明在航煤生產過程中在線分析的工作原理-
油樣進入分析杯體後，被熱電致冷器降溫，當油溫高於冰點溫度時，油樣 為透明液體，其上半部光纖絲髮出的入射光照射到鏡面杯壁後，全反射回來， 由光纖下半部分的光纖絲接收，經放大器放大後為最大光強值並作為光強曲線 的基線，當油樣降溫到冰點時，油樣中出現蠟結晶顆粒，油樣不透明了，入射 光照射在鏡面杯壁上形成的反射光大大降低，光強曲線出現向下的尖峰，並由 設定的光強曲線下降的門限值來判定對應的結晶點溫度及冰點溫度，從而完成 油樣結晶點及冰點的測定。
本發明的工作過程油樣進入分析杯體，首先"加熱"置換前一周期的油 樣，然後衝洗分析腔體並充滿新油樣，定時進油程序完成後，分析系統進入致
冷降溫階段，這時油樣被熱電致冷器降溫，當油樣出現結晶後又消失時，由光 纖傳感器檢測出光強的峰值變化，並由鉑電阻記錄下對應的冰點值，系統停止
致冷，開始延時升溫，又進入下一周期的自動分析。由整個ZBX型航煤冰點在 線分析系統完成自動進油排油、自動降溫、自動測定出現結晶時的結晶點溫度 和結晶消失時的冰點溫度等一系列自動控制自動檢測措施，實現快速、準確、 連續測定的要求。


圖1是本發明的結構示意圖，
圖2是本發明的光纖傳感器的截面圖。 圖中l一鏡面反射片，2—測溫電阻，3—電阻接頭，4—出油口， 5—出 油接頭，6—內腔表面黑色層，7—光纖接頭，8—紅外入射光，9一紅外接受光， 10—光纖傳感器，1001—進光絲，1002—出光絲，11—分析杯體，1101—左杯 體，1102—右杯體，12—進油接頭，13—進油口， 14一通孔，15—橫孔，16— 沉孔。
具體實施方式
如圖1所示 一種用於ZBX型航煤冰點在線分析系統的微型 分析器，包括分析杯體ll，分析杯體ll是鋁塊製品；分析杯體ll大致中間位 置設有供被測油樣通過的通孔14，通孔14的兩端分別與進油口 13、出油口 4 相連接；通孔14中段、孔壁約一半的圓弧面上設有內腔表面黑色層6，在孔壁 的另一半圓弧面上裝置有鏡面反射片1;分析杯體11上與鏡面反射片1對應的 位置設有與通孔14垂直貫通的橫孔15，橫孔15內裝有光纖傳感器10，光纖傳 感器10的進光絲1001和出光絲1002分別與鏡面反射片1的兩端連接，進光絲 1001另一端與紅外入射光8相接，出光絲1002另一端與紅外接收光9相接；分 析杯體11上還設有沉孔16，沉孔16內安裝鉑測溫電阻2。分析杯體11外形體 積是20X20X8mm。
為便於對分析杯體11腔體內表面、即通孔14內壁表面的氧化發黑處理及 鑲裝鏡面反射片1，分析杯體11由左杯體1101、右杯體1102兩塊鋁塊鑲嵌插 入組合成一體。
作為本發明的完善，為了使通孔14的兩端與進油口 13、出油口4連接穩固， 通孔14的兩端分別固裝有進油接頭12與出油接頭5;同理，橫孔15外端固裝
有光纖接頭7;沉孔16外端固裝有電阻接頭4。
作為本發明的進一步完善，盡力保證微型分析杯體結構緊湊與完整，保證溫
度測量的敏感度和精確度；參見圖2:光纖傳感器10安裝一根多芯大孔徑光纖， 在4)2mm的光纖內有幾百根細光纖絲，其上半部分作為發射光纖絲即進光絲 1001，下半部分為接收光纖絲即出光絲1002。
為了實現最佳致冷效果，作為本發明的更進一步完善，確保分析杯體ll與 致冷器的兩個接觸面接觸吻合達到最佳效果，將分析杯體11與致冷器相貼合的 兩個接觸面精銑成高平整度的平面。
權利要求
1、一種用於ZBX型航煤冰點在線分析系統的微型分析器，包括分析杯體(11)，其特徵在於所述分析杯體(11)大致中間位置設有通孔(14)，所述通孔(14)的兩端分別與進油口(13)、出油口(4)相連接；所述通孔(14)中段、孔壁約一半的圓弧面上設有內腔表面黑色層(6)，在所述孔壁的另一半圓弧面上裝置有鏡面反射片(1)；所述分析杯體(11)上與所述鏡面反射片(1)對應的位置設有與所述通孔(14)垂直貫通的橫孔(15)，所述橫孔(15)內裝有光纖傳感器(10)，所述光纖傳感器(10)的進光(1001)和出光(1002)分別與所述鏡面反射片(1)的兩端連接，所述進光絲(1001)另一端與紅外入射光(8)相接，所述出光(1002)另一端與紅外接收光(9)相接；所述分析杯體(11)上還設有沉孔(16)，所述沉孔(16)內安裝測溫電阻(2)。
2、 如權利要求1所述的一種用於ZBX型航煤冰點在線分析系統的微型分析 器，其特徵在於所述測溫電阻是(2)鉑測溫電阻。
3、 如權利要求1所述的一種用於ZBX型航煤冰點在線分析系統的微型分析器，其特徵在於所述分析杯體(ll)是鋁分析杯體(ll);所述鋁分析杯體(ll)由左杯體(1101)、右杯體(1102)兩鋁塊鑲嵌插入組合成一體。
4、 如權利要求1所述的一種用於ZBX型航煤冰點在線分析系統的微型分析器，其特徵在於所述光纖傳感器(10)安裝一根多芯大孔徑光纖，其上半部分為所述進光絲(1001)，下半部分為所述出光絲(1002)。
5、 如權利要求1至4任意一項所述的一種用於ZBX型航煤冰點在線分析系 統的微型分析器，其特徵在於所述通孔(14)的兩端分別固裝有進油接頭(12) 與出油接頭(5);所述橫孔(15)外端固裝有光纖接頭(7);所述沉孔(16) 外端固裝有電阻接頭(3)。
6、 如權利要求5所述的一種用於ZBX型航煤冰點在線分析系統的微型分析 器，其特徵在於所述分析杯體(11)外形體積是20X20X8mm。
7、 如權利要求6所述的一種用於ZBX型航煤冰點在線分析系統的微型分析 器，其特徵在於所述分析杯體(11)與致冷器相貼合的兩個接觸面是經精銑 加工的高平整度的平面。
全文摘要
一種用於ZBX型航煤冰點在線分析系統的微型分析器，包括分析杯體，分析杯體大致中間位置設有通孔，通孔的兩端分別與進油口、出油口相連接；通孔中段、孔壁約一半的圓弧面上設有內腔表面黑色層，在孔壁的另一半圓弧面上裝置有鏡面反射片；分析杯體上與鏡面反射片對應的位置設有與通孔垂直貫通的橫孔，橫孔內裝有光纖傳感器，光纖傳感器的進光絲和出光絲分別與鏡面反射片的兩端連接，進光絲另一端與紅外入射光相接，出光絲另一端與紅外接收光相接；分析杯體上還設有沉孔，沉孔內安裝測溫電阻。本發明結構合理、體積小巧、油樣檢測容腔僅裝有0.1ml油樣；分析重複精度達到0.7℃；可與各煉油廠的先進控制系統配套；它性能可靠、運行穩定、測量精確。
文檔編號G01N21/84GK101344498SQ20071001835
公開日2009年1月14日 申請日期2007年7月13日 優先權日2007年7月13日
發明者嘉 買, 劉銀生, 燕 周, 劍 張, 張麗君, 李福中, 王娟麗, 濤 袁, 袁昌金, 韓宏偉, 馬杜存 申請人:天華化工機械及自動化研究設計院