Проекты
Конкурсные проекты

Разработка универсального кондуктометра для измерения низких значений удельной электропроводности жидких сред, таких как деионизированная вода и нефтепродукты.

Современные технологические процессы предъявляют всё более жесткие требования к исходным материалам, веществам и условиям. В частности, при изготовлении полупроводниковых приборов, приготовлении химических и биологических веществ, а также при проведении лабораторных химических анализов требуется абсолютно чистая, деионизированная вода. Наличие даже небольшого количества сторонних ионов приведет к резкому возрастанию брака производства или ошибки анализа. Требования к чистоте воды определяются  ГОСТ Р 52501-2005 (ISO 3696:1987).
Согласно ГОСТ 25950 и ISO 6297 для нефтепродуктов необходимо обеспечить безопасность их перекачки и транспортировки, связанную с опасностью накопления статического электричества. Для предотвращения этого применяют присадки, повышающие электропроводность.
В данном случае, общим между чистой водой и нефтепродуктами является то, что одной из основных характеристик, по которой судят о их соответствии ГОСТ, является электропроводность. При этом, для контроля электропроводности не допустим контакт жидкостей с металлическими элементами, в том числе конструкцией датчика, в противном случае произойдет загрязнение воды ионами, или на измерение окажет влияние статическое электричество нефтепродуктов, что приведет к искажению результатов и возрастанию погрешности.
Одним из вариантов решения проблемы является применение предложенного авторами заявки кондуктометрического датчика с гальванически разделенными диэлектриком электродами, что полностью исключит риск «загрязнения» деионизированной воды ионами со стороны датчика, а также устранит влияние статического электричества на результат измерений электропроводности нефтепродуктов.
Исходными данными для выполнения работы являются результаты предварительных исследований применения кондуктометрических датчиков с гальваническим разделением жидкости и электродов, предложенный и патентуемый способ измерения электропроводности чистых и деионизированных жидких сред.

Тип участника::  Авторский/творческий коллектив
Полное наименование организации/физического лица/авторского или творческого коллектива:  Росхимприбор
Контактное лицо: ФИО:  Дуда Антон Васильевич
ФИО всех участников авторского/творческого коллектива:  Дуда Антон Васильевич, Соловьёв Виталий Андреевич, Кривобоков Дмитрий Евгеньевич, Круглянский Виталий Андреевич, Первухин Борис Семенович, Коломеец Максим Александрович
Перечень решаемых задач:  Прибор предназначен для контроля качества воды согластно ГОСТ Р 52501-2005 (ISO 3696:1987), ГОСТ 25950 и ISO 6297.
Области применения:
Энергетика (контроль качества конденсата на ТЭЦ и ГРЭС);
Фармацевтика (контроль качества растворителя);
Электронная промышленность (обеспечение технологического процесса при производстве полупроводниковых кристаллов);
Химические предприятия и лаборатории (приготовление высокочистых реагентов и экстракции);
Нефтеперерабатывающие предприятия (контроль наличия присадок, необходимых для транспортировки топлива).
Описание функциональных возможностей и элементов проекта:  Основная функция - измерение удельной электропроводности и температуры, не оказывая влияния на ионный состав жидкости.
Диапазон показаний: от 10 в степени минус 12 до 10 в степени минус 3 См/м
Относительная погрешность: 0,5% в диапазоне от 10 в степени минус 7 до 10 в степени минус 3.
Вид исполнения прибора: переносной, малогабаритный, позволяет проводить экспресс-анализ.
Температура анализируемой среды: от 0 до 100 гр. по Цельсию.
Напряжение питание: от сети переменного тока или от АКБ.
Отсутствует влияние на ионный состав анализируемой среды.
Измеряемые параметры: удельная электропроводность, температура.
Выходной сигнал: удельная электропроводность, приведенная к заданной температуре в цифровом виде.

Приборный комплекс состоит из первичного преобразователя удельной электропроводности и температуры, соединенного при помощи кабеля с измерительным прибором обработки результатов измерений.
Результаты измерения отображаются на дисплее измерительного прибора, построенного на основе высокопроизводительного микроконтроллера, и посредством стандартного интерфейса передаются в систему сбора и обработки данных.
Электроды датчика гальванически развязаны с измеряемой средой, покрыты диэлектриком.
Масса датчика - не более 0,5 кг. Предполагаемый размер датчика: диаметр = 30 мм., глубина = 150 мм. Масса измерительного блока - не более 2 кг. Предполагаемый размер блока: 200х150х50 мм.
Вид исполнения датчика: герметичный, устойчивый к температурам от 0 до 100 гр. по Цельсию.
Вид исполнения измерительного блока: IP-44, общеклиматическое исполнение.
Условия эксплуатации:
1) температура до 100 гр. по Цельсию;
2) относительная влажность воздуха до 80% при температуре 35 гр. по Цельсию;
3) атмосферное давление от 84 до 106,7 кПа;
4) отклонение напряжения питания переменного тока от номинального значения 220 В на минус 15% плюс 10%;
5) частота переменного тока (50 плюс/минус 1) Гц;
6) вибрации в месте установки прибора с частотой 5-25 Гц и амплитудой смещения до 0,1 мм.
Дата внедрения (в случае, если предполагается запуск проекта в эксплуатацию):  01.04.2021 23:59:59
Используемые платформы, средства разработки: 

При разработке ПО используется IDE Eclipse.

Стоимость разработки системы:  2 млн. руб.
Средний размер ежегодных затрат на эксплуатацию:  0
Перспективы развития:  На сегодняшний день потенциальная область использования разрабатываемого прибора, это электронная, фармацевтическая, энергетическая и нефтеперерабатывающая промышленность. Потенциальный объем рынка промышленных кондуктометров для данных отраслей в Российской Федерации составляет более 1,75 млрд руб. (14 тыс. приборов) в год и более 1 млрд. (8 тыс. приборов) в год для рынка лабораторных кондуктометров. Что касается состояния отрасли, то темпы развития рынка кондуктометров диктуются темпами развития отраслей, в которых они используются. Представленные отрасли из года в год показывают уверенный рост в размере от 3 до 7% в год. Уровень автоматизации в данных отраслях также растет. Это является дополнительным драйвером роста рынка кондуктометров, поскольку оснащение предприятий автоматизированными производственными линиями потребует наличия встраиваемых в процесс измерительных приборов. Анализ показал, что существующие приборы промышленного класса не удовлетворяют требованиям государственных стандартов, а использование лабораторных приборов в технологическом процессе невозможно.
Достижение поставленных целей:  1. В первый год будет разработан и изготовлен экспериментальный макет универсального кондуктометра для измерения низких значений УЭП жидких сред и проведены его испытания, подана заявка на изобретение. Также будет разработана рабочая документация и опытный образец лабораторного кондуктометра для измерения низких значений УЭП жидких сред, таких как деионизированная вода и нефтепродукты.
2. Во второй год будут проведена корректировка рабочей документации, разработка и выпуск установочной серии лабораторного кондуктометра и проведение необходимых испытаний с целью внесения в государственный реестр средств измерений, разработка опытного образца промышленного кондуктометра.
3. В третий год будет проведена корректировка рабочей документации, разработка и выпуск установочной серии промышленного кондуктометра, проведены необходимые испытания с целью внесения в государственный реестр средств измерений.
Социальная значимость и/или экономическая эффективность (в зависимости от типа проекта):  Результаты исследований по тематике отражены в следующих работах:
1) КОНТРОЛЬ ОРГАНИЧЕСКИХ ЖИДКОСТЕЙ ПО ИЗМЕРЕНИЮ ИХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ / Первухин Б.С., Сопин В.А. // В сборнике: Измерение, контроль, информатизация Материалы XIX международной научно-технической конференции. Под редакцией Л.И. Сучковой. 2018. С. 102-106.
2) СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ СРЕДСТВ МЕТРОЛОГИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ КОНДУКТОМЕТРИЧЕСКИХ АНАЛИЗАТОРОВ ЖИДКОСТИ / Первухин Б.С., Тюркин В.С., Сопин В.А. // Ползуновский альманах. 2017. Т. 3. № 4. С. 179-182.
3) ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УДЕЛЬНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОВОДИМОСТИ ЖИДКОСТЕЙ / Первухин Б.С., Сопин В.А., Тюркин В.С. // Ползуновский альманах. 2017. Т. 3. № 4. С. 223-225.
4) МЕТРОЛОГИЯ И ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА. МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ АНАЛИЗАТОРЫ ЖИДКОСТИ / Латышенко К.П., Первухин Б.С. // Учебное пособие / Москва, 2017. Сер. 11 Университеты России (2-е изд., испр. и доп).
Актуальность, экономическая или социальная полезность:  Современные технологические процессы предъявляют всё более жесткие требования к исходным материалам, веществам и условиям. В частности, при изготовлении полупроводниковых приборов, приготовлении химических и биологических веществ, а также при проведении лабораторных химических анализов требуется абсолютно чистая, деионизированная вода. Наличие даже небольшого количества сторонних ионов приведет к резкому возрастанию брака производства или ошибки анализа. Требования к чистоте воды определяются  ГОСТ Р 52501-2005 (ISO 3696:1987).
Согласно ГОСТ 25950 и ISO 6297 для нефтепродуктов необходимо обеспечить безопасность их перекачки и транспортировки, связанную с опасностью накопления статического электричества. Для предотвращения этого применяют присадки, повышающие электропроводность.
В данном случае, общим между чистой водой и нефтепродуктами является то, что одной из основных характеристик, по которой судят о их соответствии ГОСТ, является электропроводность. При этом, для контроля электропроводности не допустим контакт жидкостей с металлическими элементами, в том числе конструкцией датчика, в противном случае произойдет загрязнение воды ионами, или на измерение окажет влияние статическое электричество нефтепродуктов, что приведет к искажению результатов и возрастанию погрешности.
Одним из вариантов решения проблемы является применение предложенного авторами заявки кондуктометрического датчика с гальванически разделенными диэлектриком электродами, что полностью исключит риск «загрязнения» деионизированной воды ионами со стороны датчика, а также устранит влияние статического электричества на результат измерений электропроводности нефтепродуктов.
Исходными данными для выполнения работы являются результаты предварительных исследований применения кондуктометрических датчиков с гальваническим разделением жидкости и электродов, предложенный и патентуемый способ измерения электропроводности чистых и деионизированных жидких сред.
Презентация проекта pdf:  Загрузить
Возврат к списку
нет доступа к комментариям