Измерение масляной плёнки на воде

Сообщение **VADR** » 07 окт 2020, 12:55

Добрый день, коллеги.

Есть ёмкость с водой, на поверхности которой - масляная плёнка (собственно, ёмкость и нужна для отделения этой плёнки). Задача - измерить толщину этой плёнки. Вода загрязнена, среда щелочная, щёлочность непостоянна, соответственно проводимость может меняться в широких пределах. Глубина порядка 1.5-2 м, может меняться. Масло тоже не особо чистое, толщина плёнки в пределах 10 мм (при толщине 8 мм по технологии её надо удалять). Всё это находится на улице, температура воздуха от -35 до +35, температура воды и масла - от 0 до +20. Доступ к поверхности есть только сверху. Вопрос, собственно: как измерить толщину этой плёнки с точностью порядка 0.5 мм? Ну и в идеале - замерить также и уровень воды.
Ну и есть также вторая аналогичная ёмкость, но меньше по глубине: порядка 0.5 м. Условия такие же, задача та же.

PS: а если кому-то известен также способ автоматического сбора масла с поверхности - совсем хорошо :)

Сообщение **Ryzhij** » 07 окт 2020, 16:31

Самый известный из автоматических способов сбора чего-то плавающего на поверхности - плавающая воронка.
Уровень воронки относительно уровня воды можно регулировать даже контактными поплавковыми датчиками. Кондуктометрические хуже - загрязняются быстро.

Сообщение **VADR** » 07 окт 2020, 16:41

Тут проблема: как я говорил, доступ к поверхности воды - только сверху и уровень может меняться. Проблема подвести воронку к поверхности снизу. И размер небольшой.

Сообщение **alex45** » 07 окт 2020, 16:47

VADR писал(а): ↑07 окт 2020, 12:55 Вопрос, собственно: как измерить толщину этой плёнки с точностью порядка 0.5 мм?

Посмотрите в сторону радарных уровнемеров, например из серии Rosemount 5300.

Сообщение **VADR** » 07 окт 2020, 21:23

Возможно. Правда, погрешность 3 мм, повторяемость 1 мм, и с мёртвыми зонами поразбираться надо.
Спасибо.

Волноводный радар, конечно, хорошая штука, вот только при измерении границы раздела фаз минимальная толщина верхнего слоя должна быть гораздо больше Ваших 10 мм. Для того же Rosemount 5300 это 130 мм, хотя вот здесь заявляется возможность измерять 25 мм. Для KROHNE OPTIFLEX 1300C это 50 мм.

Сообщение **VADR** » 08 окт 2020, 16:54

Значит, не подойдёт ни тот, ни другой. Да и по цене для такой задачи - из пушки по воробьям.

Сообщение **beard_spb** » 09 окт 2020, 14:21

VADR писал(а): ↑07 окт 2020, 21:23 Возможно. Правда, погрешность 3 мм, повторяемость 1 мм, и с мёртвыми зонами поразбираться надо.

Магнитострикционный обеспечит погрешность=1мм относительно воды, при условии что плотность масла сильно не меняется

Евгений

Сообщение **Sergy6661** » 09 окт 2020, 16:21

А не проще всю жижу прогнать через сепаратор и отделить всю легкую фракцию и не париться с измерением толщины пленки и с позиционированием воронки с точностью 0.5мм?

Сообщение **VADR** » 09 окт 2020, 16:37

Так вся эта конструкция - как бы и есть сепаратор. Или отстойник. Суть в следующем: идёт поток воды, в ёмкости отстаивается для того, чтобы масло всплыло на поверхность, после чего масло надо оттуда убрать. Из-под слоя масла идёт откачка воды в канализацию, а попадание туда масла - не есть хорошо.

Сообщение **Jackson** » 09 окт 2020, 18:02

Широко распространены две технологии автоматизированного сбора:

[+] плавающая воронка

и

[+] кольцевой ремень

Обе позволяют иметь доступ только сверху.
Первая мне кажется интереснее - во второй ремень будет рваться, подшипники надо чистить, вся конструкция больше и тяжелее.

Никаких измерений делать не надо, просто делать это периодически или визуально - персонал пусть смотрит палкой и задействует когда надо. Опускать в ёмкость только на время работы, талью или краном, у воронки отходящий шланг тоже повесить на поплавок, а то он воронку утопит. Периодическая профилактика (чистка). По-моему всё. А точно измерять до миллиметра - это уже лишнее, по-моему.

Ну или в ёмкости сделать отвод на высоте условно 1,5 метра и всё что набирается выше этого уровня - грязь и будет сливаться.

Отправлено спустя 1 минуту 57 секунд:

VADR писал(а): ↑09 окт 2020, 16:37 Из-под слоя масла идёт откачка воды в канализацию, а попадание туда масла - не есть хорошо.

VADR писал(а): ↑07 окт 2020, 12:55 Вода загрязнена, среда щелочная, щёлочность непостоянна,

Масло в канализацию нехорошо, а щёлочь - нормально?

Отправлено спустя 3 минуты 14 секунд:
Ещё третья технология есть - "пылесосом". Труба пылесоса покоится на поплавках, её высота также регулируется.

Сообщение **VADR** » 09 окт 2020, 21:52

По мне - первый вариант тоже более интересен. Но:

Jackson писал(а): ↑09 окт 2020, 18:08 Никаких измерений делать не надо, просто делать это периодически или визуально - персонал пусть смотрит палкой и задействует когда надо.

Так сейчас и происходит: периодически приходит человек, замеряет палкой или просто "на глаз" прикидывает и опускает на тросе вакуумный насос на поверхность. И как раз это вызывает сомнения: экологи предполагают, что приходит человек нерегулярно. Задача - автоматически как минимум зафиксировать факт накопления масла, максимум - откачать масло. Точность в 0.5 мм, наверное, в самом деле ни к чему, по инструкции снимать масло надо, когда слой достигает 8 мм (как они сейчас это определяют - понятия не имею).

Jackson писал(а): ↑09 окт 2020, 18:08 Ну или в ёмкости сделать отвод на высоте условно 1,5 метра и всё что набирается выше этого уровня - грязь и будет сливаться.

Тоже нехорошо: может длительное время быть менее 1.5 м.

Jackson писал(а): ↑09 окт 2020, 18:08 Масло в канализацию нехорошо, а щёлочь - нормально?

Ну так там не то, чтобы уж очень щёлочь: pH отличается от нейтрали в сторону щёлочи, но незначительно. И может несколько меняться в небольшом диапазоне. В данном случае некритично. Тем более, что с соседнего цеха стоки бывают слабокислые. Заодно и нейтрализуются. Для биоочистки - некричтино. А масло совсем нельзя.

Сообщение **Jackson** » 10 окт 2020, 00:48

VADR писал(а): ↑09 окт 2020, 21:52 Задача - автоматически как минимум зафиксировать факт накопления масла, максимум - откачать масло.

тогда ременной скиммер и не один, запустить на постоянку. Расходомер на трубе слива масла скажет, насколько эффективна очистка: если расход большой значит масла много; если расход сильно упал значит масла мало, можно на полчасика остановить механизм, потом запустить снова, посмотреть на расход и если расход снова мал - ещё на полчасика стоп. Чтобы меньше изнашивался. Обрыв ремня контролировать оптическим или лазерным датчиком на просвет. Если полчаса прошли, а механизм не заработал - аларм.

Вроде бы всё алгоритмизуется, автоматизация возможна.

Агрегат лучше плавающий, потому как на кране сэкономим (он нужен только для технологического подъема) и ремень до самого дна не нужен - только на 20-30 см от поверхности.

Сообщение **VADR** » 10 окт 2020, 13:39

Вполне вариант.

Jackson писал(а): ↑10 окт 2020, 00:48 Обрыв ремня контролировать оптическим или лазерным датчиком на просвет.

Тут можно проще - на подводном ролике датчик вращения поставить. Сам ролик сделать пластиковым, на нём - металлическую метку. Или, чтобы под воду не лезть - наверху добавить натяжной ролик и датчик вращения на нём.

На натяжном ролике достаточно и концевого выключателя.

Сообщение **Ryzhij** » 10 окт 2020, 20:23

На том же Ютубе показаны скиммеры не с ремнем, а с диском(-ми) и даже с кольцевой гибкой трубкой, плавающей на поверхности жидкости.

Сообщение **Lenprom** » 11 окт 2020, 20:34

А почему нельзя вместо емкости отстойника установить обычный жироуловитель? Из разряда тех, что ставят на стоках кафе и столовых.

Сообщение **VADR** » 11 окт 2020, 20:50

Не знаю. Установка уже есть, и она такая, какая есть.

Сообщение **Lenprom** » 11 окт 2020, 23:31

Я не знаю расходов Вашей установки, но, скорее всего, замена емкости на обыкновенный механический жироуловитель будет дешевле покупки навороченного датчика толщины пленки. IMHO

Сообщение **Jackson** » 12 окт 2020, 01:44

Ryzhij писал(а): ↑10 окт 2020, 20:23 На том же Ютубе показаны скиммеры не с ремнем, а с диском(-ми)

учитывая, что доступ толко сверху, пожалуй дисковый скиммер будет лучшим решением. И можно ничего не измерять - пусть работает постоянно, плавая на поплавках-понтонах. С остановками только на профилактику.

Отправлено спустя 2 минуты 18 секунд:
А точнее, симбиоз дискового и пылесоса. Диск пусть снимает жир с поверхности воды в свою емкость, а насосом поднимать содержимое емкости наверх.

Сообщение **VADR** » 12 окт 2020, 08:45

Lenprom писал(а): ↑11 окт 2020, 23:31 Я не знаю расходов Вашей установки, но, скорее всего, замена емкости на обыкновенный механический жироуловитель будет дешевле покупки навороченного датчика толщины пленки. IMHO

Всё может быть. Пока что я остановился на следующем:
1. Измерить плёнку стандартными средствами невозможно.
2. Возможно применить один из нескольких вариантов удаления масла с поверхности, работающий в непрерывном режиме без всяких измерений. Либо включаемый периодически оператором.
3. Надо рассмотреть вариант замены действующей технологической схемы на другой тип сепарации.
Ну а там пусть думают, варианты выбирают.

Сообщение **Ryzhij** » 12 окт 2020, 09:53

Сделав допущение о примерно постоянной плотности скапливающегося масла, можно установить на плавающий "плот" буйковый концевой выключатель. Если поплавок выключателя будет постоянно полностью погружен в воду под маслом, то осадка "плота" будет меняться в зависимости от уровня слоя масла. Концевик будет срабатывать.
Можно с "плота" спускать пьезометрический или гидростатический датчик для аналогового измерения осадки "плота".
По факту, предлагаемую схему измерений можно свести к измерению перекоса между с двумя ареометрами, имеющих разную цену деления шкалы (диаметр трубки), и, соответственно, разную осадку. Чем больше слой масла - тем больше будет перекос от начального положения при нулевом слое масла.. В роли одного из ареометров выступает "плот".

Устойчивость работы такой механической схемы во многом зависит от стабильности температуры бака и свойств масла.
В диапазоне от ноля никакая схема с плотом, поплавками, да и со скиммером, не сработает - будет мешать лёд.

Сообщение **Jackson** » 12 окт 2020, 11:26

Ryzhij писал(а): ↑12 окт 2020, 09:53 Устойчивость работы такой механической схемы во многом зависит от стабильности температуры бака

С этим есть проблемы. Хорошо если не под открытым небом:

VADR писал(а): ↑07 окт 2020, 12:55 Всё это находится на улице, температура воздуха от -35 до +35, температура воды и масла - от 0 до +20. Доступ к поверхности есть только сверху.

Концевик тоже может перестать срабатывать, когда масло налипнет слоями и застынет (это ж схема как в советском сливном бачке - да?)

Мне кажется, измерение будет стоит таких заморочек, что проще запустить навсегда или по таймеру.

Сообщение **VADR** » 12 окт 2020, 11:49

Я вообще думал над вариантом пустить плот, такой чтобы плавал не только на воде, но и на масле, а с него вниз пару коротких электродов. У подщелочёной воды проводимость явно выше, чем у масла. Вот и измерять сопротивление: как только резко повысилось, так стало быть электроды полностью в масле. Или заледенели. Или плот за стену зацепился и из воды вылез. Короче, в любом случае местная эксплуатация за такое решение мне бы сказала много добрых слов.

Или электроды покрылись плёнкой масла...