Разработка лабораторной установки проводилась по методу приближённого моделирования, который, в свою очередь, основывается на общей теории подобия, в разработке которой ведущая роль принадлежит отечественной науке. Метод моделирования предусматривает создание модели, которая более проста, чем натура.

Лабораторная установка, созданная по методу приближенного моделирования, предназначена для исследования изменения концентрации кислорода с течением времени при подаче в экспериментальный резервуар различных инертных газов (СО₂, N₂) по различным схемам и с разными расходами, а также при различных уровнях топлива в резервуаре.

Лабораторная установка состоит из следующих трех групп приборов:

1. Основные аппараты:

экспериментальный резервуар, источник сжатого инертного газа.

2. Устройства автоматики:

газовый редуктор, оптоэлектронный блок управления расходомером.

3. Контрольно-измерительная аппаратура:

анализатор кислорода 151ФФ-01, газовый манометр, термометр, расходомер,          устройство поддержания постоянного давления.

Основные аппараты

Экспериментальный резервуар. Экспериментальный резервуар лабораторной установки оснащен тремя штуцерами с резиновыми герметичными уплотнениями для подачи инертного газа, расположенными в нижней, средней и верхней частях боковой стенки.

В верхней части резервуар имеет четыре штуцера, используемые для отбора проб на газовой анализ и выброса парогазовоздушной смеси из резервуара в атмосферу в процессе продувки.

Геометрические характеристики экспериментального резервуара:

Длина, м: 1,267

Высота, м: 0,4

Ширина, м: 0,727

Площадь днища, м²: 0,228

Объем, м³: 0,289

Источник сжатого инертного газа. В качестве источника инертного газа использовался стандартный газовый баллон объемом 40 л, оснащенный кислородным редуктором.

Устройства автоматики

Газовый редуктор. В конструкции лабораторной установки применен редуктор баллонный кислородный одноступенчатый типа БКО-50-4 (ГОСТ 13861, ТУ 3645-026-00220531-95). Предельное допустимое давление газа на входе – 20 МПа, наибольшее рабочее давление газа – 1,25 МПа, наибольшая пропускная способность – 0,0139 м³/с.

Оптоэлектронный блок управления расходомером размещен на панели приборов и представляет собой логическую схему, собранную на реле типа РЭС-55А. Он согласован по уровню сигнала с оптическими датчиками, размещенными на мерном цилиндре расходомера при помощи усилителей постоянного тока собранных на транзисторах КТ315А, КТ815А.

Логическая схема выполняет несколько коммутирующих функций:

1. Пуск хронометра при срабатывании оптического датчика нижнего уровня жидкости мерного цилиндра.
2. Остановка хронометра при срабатывании оптического датчика верхнего уровня жидкости мерного цилиндра.
3. Включение питания зуммера при срабатывании оптического датчика верхнего уровня жидкости мерного цилиндра.
4. Отключение излучающей части оптических пар датчиков нижнего и верхнего уровней жидкости для исключения коммутационного дребезга связанного с волнением поверхности жидкости в мерном цилиндре.
5. «Взвод» расходомера (приведение оптоэлектронной схемы расходомера в состояние готовности к замеру).

Контрольно-измерительная аппаратура

Анализатор кислорода 151ФФ-01 предназначен для эпизодического измерения объемной доли кислорода в подготовленной пробе из газовой среды емкости, содержащей нефтепродукты.

Принцип действия анализатора заключается в тушении люминесценции при адсорбции кислорода на поверхности органических полупроводников. По устойчивости к воздействию климатических факторов окружающей среды анализатор соответствует требованиям ГОСТ 15150-69 при температуре окружающей среды от -30 до +55ºС.

Параметры газовой среды в месте отборы пробы должны удовлетворять следующим условиям:

1. Температура: от +4 до +65ºС.

2. Относительная влажность при температуре +35ºС до –95%.

3. Избыточное давление до 0,013 Мпа.

Технические данные анализатора 151ФФ-01.

1. Газоанализатор имеет два диапазона измерений объемной доли кислорода:

первый диапазон – от 0 до 10%;

второй диапазон – от 0 до 21%.

2. Цена единицы наименьшего разряда индикатора газоанализатора:

для первого диапазона 0,01%;

для второго диапазона 0,1%.

3. Максимальное значение абсолютной погрешности измерений:

для первого диапазона ± 0,5%;

для второго диапазона ± 0,8%.

4. Время установления рабочего режима не превышает 30 с.

5. Время непрерывной работы не менее 8 ч при количестве циклов измерений

не менее 25.

Газовый манометр соединен с полостью надтопливного пространства экспериментального резервуара и измеряет избыточное давление газа. В установке использован кислородный манометр типа ОБМ1-100.

Расходомер  состоит из: мерного цилиндра, снабженного оптическими датчиками уровня жидкости, вытеснительного сосуда, цифрового хронометра KS-9897 и оптоэлектронного блока управления расходомером описанного выше.

Устройство поддержания постоянного давления является имитацией дыхательного клапана цистерны топливозаправщика.

Данная лабораторная установка позволяет проводить практические исследования процесса флегматизации топливных резервуаров различными инертными газами.  Выводы по  исследованиям авторы научной статьи планируют опубликовать после проведения оценки результатов проведенного эксперимента.