ПЬЕЗОСОРБЦИОННЫЙ ДАТЧИК УТЕЧЕК ЛЕГКИХ НЕФТЕПРОДУКТОВ В ЗАКРЫТЫХ ПОМЕЩЕНИЯХ

Ж. Ю. Кочетова, Т. А. Кучменко, А. А. Кравченко, А. В. Чалый

Аннотация


Введение Разливы нефти и нефтепродуктов приводят к значительным экономическим потерям и наносят вред окружающей среде. Рост числа аварийных ситуаций при производстве, транспортировке, хранении и использовании топлива по назначению диктует необходимость разработки и внедрения систем обнаружения утечек. Эффективность работы таких систем обусловлена, в первую очередь, эксплуатационными характеристиками датчиков, обнаруживающих специфические изменения параметров среды при утечках топлива. Цели и задачи Разработка датчика утечек легких нефтепродуктов (бензин, керосин) в закрытых помещениях и замкнутых объемах (складах, станциях перекачки топлива), отличающегося от существующих экономично стью и простотой обслуживания и характеризующегося при этом высокой надежностью, быстродействием, селективностью, длительным «временем жизни». Методы В основе работы предложенного датчика утечек топлива лежит принцип пьезокварцевого микровзвешивания, осно-ванный на преобразовании аналитического сигнала, возникающего в результате взаимодействия летучих компонентов топлива с сорбционным покрытием электро-дов кварца АТ-среза, в физический сигнал - изменение частоты колебаний. В качестве сорбционного покрытия электродов пьезо-кварца использовали многослойные угле-родные нанотрубки (МУНТ), проявляющие устойчивость к агрессивным парам углеводородного топлива, высокую сорбции-онную емкость и способность к регенерации. Для повышения надежности датчика утечек топлива и предотвращения ложноположительных срабатываний в его конструкцию параллельно включены две одинаковые ячейки детектирования с пьезокварцами, модифицированными МУНТ (пьезосенсоры). Ячейки детектирования располагаются в месте вероятной утечки топлива (стыки трубопроводов, соединения рукавов) на высоте от пола не более 15 см таким образом, чтобы пары топлива сво-бодно диффундировали от места разлива в околосенсорное пространство. Сигнальное устройство датчика срабатывает при одновременном и идентичном изменении аналитических сигналов двух пьезосенсоров. Результаты Пьезосорбционный датчик характери-зуется высокой надежностью (вероятность ложных срабатываний составляет не более 1,5 %); быстродействием (время от начала утечки до принятия решения оператором не превышает 20 с); независимостью работы от изменений параметров окружающей среды в широком интервале температур (от минус 5 °С до 35 °С). «Время жизни» пьезосенсора на основе многослойных углеродных нанотрубок составляет не менее 2500 циклов «сорбция - десорбция» паров топлива, после чего он легко заменяется на аналогичный. Датчик прошел апробацию в лаборатории ФГБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии № 97 ФМБА России» и применен для мониторинга керосина в воздухе станции перекачки топлива на аэродроме в Приморско-Ахтарске.

Ключевые слова


fuel leakage detector;light oil products;gasoline;kerosene;leakage detection system;sorption;piezoelectric quartz;piezosensor;multi-walled carbon nanotubes;датчик утечек топлива;легкие нефтепродукты;бензин;керосин;система обнаружения утечек;сорбция;пьезокварц;пьезосенсор;многослойные углеродные нанотрубки;

Полный текст:

PDF

Литература


Абдрахманов Н.Х., Галлямов М.А., Саляхутдинов В.В., Худайбердин Р.Р., Абдрахманова К.Н., Басырова А.Р. Анализ систем обнаружения утечек на магистральных нефтепродуктопроводах // Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов. 2017. № 3. С. 154-164. URL: http://ntj-oil.ru/article/view/4921

Руководство по технической эксплуатации складов и объектов горюче-смазочных материалов предприятий гражданской авиации. Утверждено заместителем министра гражданской авиации 27 июля 1991 г. № 9/И. URL: http://www.alppp.ru/law/hozjajstvennaja-dejatelnost/ transport/34/rukovodstvo-po-tehnicheskoj-ekspluata-cii-skladov-i-obektov-goryuche-smazochnyh-materia-lov-.html (дата обращения 14.10.2018)

Луконин В.П. Оценка методов обнаружения утечек для использования в автоматизированных системах контроля // Дефектоскопия. 2003. № 5. С. 9-13. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id= 17328677.

Мишкин Г.Б. Краткий обзор систем обнаружения утечек российских производителей // Молодой ученый. 2011. Т. 2. № 2. С. 41-47. URL: https://moluch.ru/archive/25/2727

Маслова Н.В., Кочетова Ж.Ю., Дани-лов А.Н., Кучменко Т.А. Экологический мони-торинг нефтепродуктов на территории химически опасного объекта с применением флеш-де-тектора // Медицина экстремальных ситуаций. 2017. Т. 60. № 2. С. 83-88. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=29661060.

Kuchmenko T.A., Kochetova Zh.Yu., Korenman Ya.I. Sorption of Acetone and Phenol on Natural Film Coatings of Electrodes of a Bulk Acous-tic Wave Piezoelectric Resonator // Journal of Analyt-ical Chemistry. 2001. Vol. 56. No. 11. P. 986-990. URL: https://link.springer.com/article/10.1023%2FA% 3A1012536220416.

Кучменко Т.А. Инновационные решения в аналитическом контроле. Воронеж: ВГУИТ, 2009. 251 с.

Малов В.В. Пьезосенсорные датчики. М.: Энергоатомиздат, 1989. 272 с.

Пат. 2568331 РФ, МПК G 01 N 27/12. Уст-ройство для определения взрывоопасных жидко-стей на основе пьезосенсора / Ж.Ю. Кочетова, Т.А. Кучменко, О.В. Базарский, Я.И. Коренман. 2014117431/28, Заявлено 29.04.2014; Опубл. 20.11.2015. URL: http://www.findpatent.ru/patent/ 256/2568331.html.

Пат. 2379669 РФ, МПК G 01 N 27/12, В 82 В 1 00. Способ формирования на электродах пье-зосенсоров сорбционных покрытий из углеродных нанотрубок / Ю.Х. Шогенов, Т.А. Кучменко. 2008150975/28, Заявлено 22.12.2008; Опубл. 20.01.2010. URL: http://www.findpatent.ru/patent/ 237/2379669.html.

Пат. 2302627 РФ, МПК G 01 N 27/12. Газо-анализатор с открытым входом на основе пьезо-сенсоров / Т.А. Кучменко, Ж.Ю. Кочетова, Ю.Е. Силина. 2006102742/28, Заявлено 31.01.2006; Опубл. 10.07.2007. URL: http://www.freepatent.ru/patents/2302627.




DOI: http://dx.doi.org/10.17122/ntj-oil-2018-6-119-129

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


(c) Ж. Ю. Кочетова, Т. А. Кучменко, А. А. Кравченко, А. В. Чалый

Лицензия Creative Commons
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.