Почему промышленности нужны точные измерения, и как эту задачу решают в ТУСУРе

Благодаря уменьшению высокой погрешности измерений, которая в настоящее время сильно зависит от характеристик измеряемой среды, станет возможным более точное проведение важных процессов на нефтеперерабатывающих, химических и других производствах. Например, контроль дорогостоящего и трудоёмкого процесса очистки сырой нефти – отделение от добытого сырья воды и механических примесей.

Взяв за основу существующий наиболее точный прибор измерения – микроволновый уровнемер, разработчики специального конструкторского бюро «Смена» ТУСУРа предложили совершенствовать его конструкцию, добавив в измерительный зонд, который погружается в резервуар, специальные управляемые включения:

«Современные микроволновые уровнемеры работают по следующему принципу: зонд погружается в резервуар с многофазными жидкими и газообразными веществами, распространяется электромагнитная волна, импульс отражается от границы каждой среды – таким образом получается картина уровней», – рассказал Евгений Тренкаль, разработчик, сотрудник СКБ «Смена» ТУСУРа.

Он пояснил, что определить внутренние уровни сложно: для этого необходимо знать характеристики всех жидкостей, в которых импульс распространялся, т. к. от них зависит скорость распространения. В настоящее время для измерения нижних уровней вводят дополнительную величину – чаще всего это диэлектрическая проницаемость среды, в которой распространялся импульс. Однако фактическое значение может серьёзно отличаться от используемого в приборах теоретического значения, в связи с чем возникают серьёзные погрешности.

Для решения задачи исследователи ТУСУРа предложили использовать не обычный зонд, а с периодическими управляемыми включениями, характеристики которых могут быть изменены в нужный момент времени.

«Сначала мы выключаем их полностью и получаем рефлектограмму объекта – отражения только от жидкостей. После этого, изменяя характеристики включений, получаем ряд дополнительных рефлектограмм, по изменениям в которых определяется точная скорость распространения импульсов в каждой из содержащихся в резервуаре сред», – говорит разработчик.

Евгений Тренкаль добавил, что анализ производится автоматически. Специально написанное ПО может точно проанализировать данные: какому участку соответствуют те или иные характеристики, а также определить, где разные среды смешиваются – у современных аналогов такой функции нет.

На сегодняшний день разработчики провели эксперименты с отдельными функциональными узлами, подтвердив работоспособность предлагаемого метода измерения. В ближайшее время они планируют завершить создание прототипа устройства. Уровнемером для измерения многофазных сред уже заинтересовалось компании, представляющие нефтегазовый рынок, говорят представители СКБ ТУСУРа.

Основная работа выполнялась в рамках проекта, получившего поддержку по программе «УМНИК» Фонда содействия инновациям.

Евгений Тренкаль – элитный аспирант ТУСУРа, автор многочисленных научных статей по данной тематике, в том числе в зарубежных изданиях, индексируемых в базах Scopus, ВАК, РИНЦ. Молодой учёный представляет ТУСУР на баннерах форума U-NOVUS – 2018.