Устройство для определения углерода в золе уноса пылеугольных котлоагрегатов

Устройство для определения углерода в золе уноса пылеугольных котлоагрегатов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УГЛЕРОДА В ЗОЛЕ УНОСА ПЫЛЕУГОЛЬНЫХ КОТЛОАГРЕГАТОВ, содержащее емкостной датчик в виде вертикальной трубки с 1СЕС0103ЯАЙ lATFirCO ТЕ;..., 11$} НОлШ:.Л электродами, подключенными к индикатору , и столик, закрепленный с зазором у нижнего торца трубки датчика, отличающее с я тем, что, с целью повышения точности и уменьше НИН инерционности путем осуществления виброожиженного состояния золы, оно снабжено вибратором горизонтальных с круговой поляризацией ко- . лебаний, жестко присоединенным к трубке емкостного датчика, и вибрат тором вертикальных колебаний, жестко присоединенным к столику, а входы вибраторов подключены к соответствующим выходам управляемого источника питания, к входу которого подключен управляющий вычислительный «п блок, на вход которого через анапого-цифровой преобразователь подсоединены акселерометры, жестко закрепленйые на трубке емкостного датчика и столика.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 4(51) 6 01 И 27/22

Г

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОУСЙЮМУ CBHAETEllbCTBV

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

BIO ДЕДАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2l) 3690101/25 (22) 31.01.84 (46) 30 .05. 85. Бюл. 11» 20 (72) А.И; Апуховский, М.Н. Евсеев, В.В. Платонов, А.А. Преэ и А.Н. Щербань (71) Институт технической теплофизики АН УССР и Опытное конструкторскотехнологическое . бюро с экспериментальным производством теплофизического приборостроения Института технической теплофизики АН УССР (53) 551..508.7(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

1) 166983» кл. F 123 М 5/12» 1964.

2. Авторское свидетельство СССР

И 375442» кл. F 23 И 5/24, 1973 (нрототип), (54)(57) УСТРОЙСТВО Д. 1Я ОПРЕДЕЛЕНИЯ

УГЛЕРОДА В ЗОЛЕ УНОСА ПЫЛЕУГОЛЬНЫХ

КОТЛОАГРЕГАТОВ» содержащее емкостной датчик в виде вертикальной трубки с электродами, подключенными к индикатору, и столик, закрепленный с зазором у нижнего торца трубки датчика, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и уменьшения инерционности путем осуществления виброожиженного состояния золы, оно снабжено вибратором горизонтальных с круговой поляризацией ко- . лебаний, жестко присоединенным к трубке емкостного датчика, и вибра-. тором вертикальных колебаний, жестко присоединенным к столику, а входы вибраторов подключены к соответствующим выходам управляемого источника питания, к входу которого под- Я ключен управляющий вычислительный блок, на вход которого через аналого-цифровой преобразователь подсоеди:— нены акселерометры, жестко закрепленные на трубке смкостного датчика и столика.

I 1 589! l

Изобретение относится к измери тельной технике, и частности к ис-. следованию физических свойств сыпучих материалов путем измерения, электрической емкости отобранной 5 пробы, и может быть использовано в горно-обогатительной технике, технике строительных материалов, в теплоэнергетике для контроля содержания углерода н летучей эоле. 10

Известно устройство для определения углерода н золе, содержащее емкостной датчик в виде трубки с накладными электродами, входное отверстие которой подсоединено к шнеко- t5 ному питателю, и аналоговый преобразователь типа емкость-электричес, кий сигнал с индикатором на выходе jI).

В известном устройстве плотность эолы н датчике со шнековым питателем 20 зависит от коэффициента трения между частицами эолы и стенками датчика и поэтому меняется. от содержания угле-, рода, а также от влажности эолы. А изменение плотности эолы н емкостном датчике. приводит к пропорциональному изменению электрического сигнала на выходе, т.е,i снижению точности измерений. Кроме того, шнековый питатель устойчиво работает лишь при максималь30 ном уплотнении золы, когда предельно понижена ее подвижность из-эа высокой вязкости в уплотненном состоянии, а это снижает быстродействие устройства. 35

Наиболее близким к изобретению является устройство определения углерода в золе уноса, пылеугольных котлоагрегатон, содержащее емкоетной датчик н .виде вертикальной трубки с

40 электродами, сверху и снизу которого размещены столики н ннде вращающихся от прибора дисков и индикатор, под-, ключенный к выходу емкостного датчика, Вращающиеся диски регулируют дви45 жение насыпной золы через трубку емкостного датчика (2).

Недостатком известного устройства является то, что вращающиеся диски 50 не позволяют достичь одинаковой ско1 рости движения частиц по.сечению датчика из-за наличия сухого трения час- тиц золы как друг о друга, так и о стенки датчика. Кроме того, насыпная 55 зола меняет свою плотность в зависи-. мости от скорости движения через се; чение датчика, что приводит к сниже нию точности определения содержания углерода в золе, Цель изобретения — повышение точности и уменьшение инерционности пут тем осуществления ниброожиженного ! состояния эолы.

Цель достигается тем, что устройство для определения углерода в золе уноса пылеугольных котлоагрегатов, содержащее емкостной датчик в виде вертикальной трубки с электродами, подключенными к индикатору, и столик, закрепленный с зазором у нижнего торца трубки датчика,, снабжено вибратором горизонтальных с круговой поля риэацией колебаний, жестко присоединенным к трубке емкостного датчика, и вибратором вертикальных колебаний, жестко присоединенным к столику, а входы вибраторов подключены к соот.ветствующим выходам управляемого источника питания, к входу которого подключен управляющий вычислительный блок, на вход которого через аналого" цифровой преобразователь подсоединены акеелерометры; жестко закрепленные на трубке емкостного датчика и столика.

На чертеже схематически изображено устройство определения углерода в эоле уноса пылеугольных котлоагрегаI ( тов. . Устройство состоит из емкостного датчика .в виде вертикально установленной диэлектрической трубки l, например стеклянной, имеющей воронкообразный верхний вход для удобства насыпания золы, с накладными электродами 2, подключенными к входу индикатора 3, столика 4, закрепленного с зазором у нижнего торца трубки датчика, вибраторов 5 и 6, жестко закрепленные соответственно на трубке l u столике 4.

К входу управляемого источника питания 7 вибраторов подключен управляющий вычислительный блок 8, на вход . которого через аналого-цифровой преобразователь 9 подсоединены акселерометры IO u ll и отдалении от вибраторов., Устройство работает следующим образом.

Наполняют золой трубку l и вклю-. чают вибратор 5, Меняя напряж ние источника питания 7, вибратора 5, увеличивают или уменьшают интенсивность

его колебаний, добиваясь максимальной скорости поступательного движения

1158911 4

I роднигателе, но с вялом, параллельным поверхности столика 4, на коя тором он закреплен.

Источником питания 7 являются понижающие трансформаторы (ЛАТР-1), подключенные к сети 220 В (50 Гц).

Поочередно меняя напряжение питания вибраторов 5 и 6 в пределах 5-10 В, настраивают их частоту вращения, а

- f0 значит, и вибрацнонное ускорение стенок трубки 1 н поверхности столика 4 на режим, соответствующий минимальной вязкости эолы динамическая вязкость примерно 2 Н с/м )

Прн этом стенки трубки и столика испытывают вибрационное ускорение в пределах 10-16 м/с . В приведенном примере устройства зола движется через трубку I со скоростью, соот2б ветствуняцей расходу золы 10 4 кг/с, а величина емкости датчика меняется от 7 до 9 пФ при изменении концентрации углерода в. золе от О до

25 вес.X. .д В качестве индикатора 3 используют мост переменного тока Р589.

:Тогда эа нулевой уровень показаний ,индикатора принимают 7 пФ. !

Направленная по радиусу кольцевого сечения трубки составляющая ско" рости. его точек при столкновении с частицами золы передается им по законам столкновения упругйх тел. Благодаря круговой поляризации колеба® ний дебалансного груза вибратора 5 частицы золы равномерно возбуждаются по всей поверхности их соприкосновения с вибрирующей трубкой, что обеспечивает наиболее эффективное виброожижение эолы во всем объеме емкост I ного датчика, 3 золы через трубку !скорость поступательного движения золы контролируют, .например, по времени заполнени бункера заданного объема)..Затем включают вибратор 6 и меняют его нап ряжение от источника питания 7, увеличивая или уменьшая интенсивность его колебаний, добиваясь дальнейшего увеличения скорости поступательного движения эолы через устройство. Окон . чательно подстраивают режим вибратора 5 при работающем вибраторе 6, добиваясь движения: эолы с.максимальной .скоростью.

Настройка режимов работы вибраторов закончена. Прн этом. стенки;трубки 1 емкостного датчика испытывают внбрационное ускорение с горизонталь ной круговой поляризации колебаний . (каждая точка тела трубки 1 вращает" ся в горизонтальной плоскости по малому радиусу с частотой. колебаний виб ратора), а поверхность столика 4 испытывает вибрационное ускорение вер. тикальных колебаний, интенсивность которых обеспечивает виброожиженное с минимальной вязкостью состояние золы с равномерным распределением углерода в ней, При.движении золы через емкостной датчик его емкость, а значит, и показания индикатора 3 меняются в зависимости от содержания углерода s эоле, 3а нулевой уровень отсчета принимают показания индикатора 3, соответствующие отсутствию углерода в: эоле. По приращению показаний индикатора 3 относительно нулевого уровня в момент измерения исследуемой золы н градуировочному графику, предварнтельнб построенному по пробам эолы с известной концейтрацией углерода, определяют относительное содержание углерода в золе., Например, устройство для опреде- - 45 лення углерода в золе уноса подключают в систему транспортировки эолы, отбираемой иэ газохода для гравнметрического анализа. Заполнив трубку I, включают вибратор 5, соб- 56 ранный на микродвнгателе ДПИ-20-Н10,4, на валу которого закреплен с эксцентрнснтетным радиусом 5 мм де. балансный груз О, 5 г, жестко закрепленный на трубке 1 с валом, па-. 55 раллельным оси трубки, и затем включают вибратор 6, в качестве которого можно применить ту же схему на микЕстественное ухудшениЕ виброожи" женного состояния золы у выходного нижнего отверстия трубки l компенси" руется дополнительным возбуждением частиц посредством вертикальной вибрации столика 4, снабженного вибратором. Амплитуда колебаний столика выбирается так же иэ условия удвоенной амплитуды частиц золы в зазоре, между трубкой н столиком 4, причем круговая частота колебаний частиц для лучшего ожижения эолы на краях столика должка быть не ниже частоты, возбуждаемой вибратором 5.

Кроме того, требование равномерного ожижения золы на выходе ограничивает зазор между трубкой 1 н столиком 4, 1158911

Р

ВНИИХИ Заказ 3578/43 Тираж 897 Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Óæãoðîä, ул.Проектная, 4 расстоянием меньше половины внутреннего радиуса трубки.

При условии выполнения выщеописанных условий { конструктивных соотношений, размеров емкостного датчи- S ка и требуемого ускорения частиц) зола со скоростью, близкой к оптимальной, движется вниз IIo трубке 1.

Дальнейшая корректировка режима движения золы проводится во время

Ю работы, по скорости поступательного движения золы добиваются максимальной ее величины регулированием амплитуды вибраторов (или их частоты ), Как малая, так и излишняя интенсивность колебаний вибраторов приводят к уменьшению скорости поступательного движения золы. При малой интенсивности эффект виброожижения, очевидно, недостаточен, а при излишней интенсивности колебаний в золе возникает виброкипение, резко уменьшающее ее подвижность.

Как при недостаточной величине ускорения частиц золы, так и в состоянии виброкипения в золе наблюдает . ся сепарация частиц по размеру, которая снижает точность измерений.

Когда же скорость движения золы максимальна,т,е. минимальна ее вяз- 30 кость, частицы золы имеют наибольшую свободу хаотического передвижения, среди них найбольшую скорость имеют частицы углерода, как наиболее легкие среди всех частиц золы. Под влиянием хаотических соударений с тяжелями частицами окислов частицы углерода равномерно рассеиваются по всему объему золы, чем и достигается hoвышение точности определения их концентрации в золе.

Поступательное движение виброожиженной золы с максимально возможной . скоростью тоже является необходимым уСловием для получения высокой точности. При малой поступательной скорости (или при ее отсутствии, как в закрытом сосуде) частицы виброожиженной золы стремятся к максимально" му, уплотнению, при котором хаотичес- у кое движение частиц углерода зат. руднено. В движущейся эоле участки с максимальной плотностью разрушаются как от .взаимного трения, так н трения о стенки трубки 1 емкостного пЯт ика, и в его объеме устанавли- . вается вполне определенная эадаваемгя минимальной вязкости плотность золы, которая может быть повторена любое количество раз с высокой по сравнению с насыпной плотностью точностью.

Виброожиженную до минимальной вяэ. кости (и устойчивой плотности) золу пропускают через емкостной датчик, величина емкости которого меняется в зависимости от относительной концентрации углерода в золе. Калибров" ку емкостного датчика проводят по эталонным пробам золы, концентрация углерода в котором определена в предварительных опытах, например, гравиметрическим анализом. Результаты определения углерода в золе уноса, например, в весовых процентах

Ч регистрируются индикатором 3, Контроль возникновения виброожиженного состояния в эоле может быть осуществлен посредством акселерометров 10 и 11. С уменьшением вязкости золы энергия акустических колебаний с большей легкостью проникает в среду, а уменьшенная доля энергии достигает по поверхности трубки столика акселерометров. Поэтому в режиме минимальной вязкости золы показания акселерометров будут тоже минимальны. На чертеже акселерометры 10 и ll через аналого-цифровой преобразователь подключены на вход управляющего вычислительного блока, выход которого подсоединен к управляющему входу источника литания 7 вибраторов.

В простейшем случае вибраторы 5 и 6 могут -быть собраны на микродвигателе, например ДПИ-20 с эксцентриком, Их источником питания могут быть, например, тиристорнь|е выпрямители с широтно-импульсным управлением времени открывания тиристоров, В постоянное запоминающее устройство управляющего вычислительного блока Ы введен алгоритм, минимизирующий посредством изменения скорости вращения микродвигателя вибраторов 5 и 6 уровень электрических сигналов акселерометров 10 и 11.