Способ ультразвукового контроля параметров потока пульпы в пульпопроводе и устройство для его осуществления

Способ ультразвукового контроля параметров потока пульпы в пульпопроводе и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к бесконтактным методам контроля технологических потоков и может быть использовано в рудообогатительной и строительной областях промышленности. Цель изобретения - повьппение точности и информативности путем измерения дополнительных параметров. На стенке пуль попровода 44 располагают ультразвуковые преобразователи 4 и 6 с фиксирующими призмами 5 и 7 на одной оси, перпендикулярной пульпопроводу 44. Кроме того, располагают на стенке пульпопровода совмещенные ультразвуковые преобразователи 16 и 18 на фиксирующих призмах 17 и 19 на оси вдоль пульпопровода. В стенке пульпопровода возбуждают и принимают волны Лэмба перпендикулярно пульпопроводу 44 при наличии пульпы и без нее и в двух встречных направлениях вдоль пульпопровода, измеряют затухание (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (11) (51) 4 С 01 N 29/00 (E

13 131

<®» ° ГЕ1(А

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АSTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4058146/25-28 (22) 21.02.86 (46) 30.01.88. Бюл. И- 4 (71) Криворожский горнорудный институт (72) В.С.Моркун и Ю.М.Жильцов (53) 620.179.16(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1135495, кл. В 02 С 25/00, 1983. (54) СПОСОБ УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ

ПАРАМЕТРОВ ПОТОКА ПУЛЬПЫ В ПУЛЬПОПРОВОДЕ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к бесконтактным методам контроля технологических потоков и может быть использовано в рудообогатительной и строительной областях промышленности.

Цель изобретения — повышение точности и информативности путем измерения дополнительных параметров. На стенке пульпопровода 44 располагают ультразвуковые преобразователи 4 и 6 с фиксирующими призмами 5 и 7 на одной оси, перпендикулярной пульпопвоводу

44. Кроме того, располагают на стенке пульпопровода совмещенные ультразвуковые преобразователи 16 и 18 на фиксирующих призмах 17 и 19 на оси вдоль пульпопровода. В стенке пульпопровода возбуждают и принимают волны Лэмба перпендикулярно пульпопроводу 44 при наличии пульпы и без нее и в двух встречных направлениях вдоль пульпопровода, измеряют затухание

1370543 волн Лэмба в выбранных направлениях 40 умножения определяют значения и по значениям затуханий с помощью уровня, скорости и расхода пульпы. блоков 12 и 36 вычитаний и блока 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области измерения параметров технологических потоков бесконтактным ультразвуковым методом и может быть использовано в горно-обогатительной, строи- 5 тельной, химической и других отраслях промышленности.

Целью изобретения является повышение точности контроля и информативности путем измерения дополнительных параметров.

На чертеже приведена блок-схема устройства для осуществления способа ультразвукового контроля.

Устройство для ультразвукового контроля параметров потока пульпы содержит последовательно соединенные мультивибратор 1, первый формирователь 2 импульсов, первый генератор 3 зондирующих импульсов, первый ультразвуковой преобразователь 4, установленный на первой формирующей призме 5, второй ультразвуковой преобразователь 6, установленный на вто25 рой формирующей призме 7, первый приемный усилитель 8, выход которого подключен к первому входу первого блока 9 селекции, второй вход которого через первый времяэадающий блок 10 соединен с выходом мультивибратора

1, а выход первого блока 9 селекции через третий интегратор 11 подключен к первому входу первого блока 12 вычитания, второй формирователь 13 импульсов, выход которого через второй генератор 14 зондирующих импульсов подключен к первому входу электронного коммутатора 15, второй вход которого соединен с третьим ультразвуковым преобразователем 16, укреплен- 40 ным на третьей формирующей призме 17, третий вход соединен с четвертым ультразвуковым преобразователем 18, укрепленным на четвертой формирующей призме 19, а выход электронного ком- 45 мутатора 15 подключен к второму приемному усилителю 20, выход которого соединен с вторым входом второго блока 21 селекции, первый вход которого через второй времязадающий блок

22 подключен к выходу мультивибратора 1, а выход второго блока 21 селекции соединен с вторыми входами первого 23 и второго 24 электронных ключей, счетчик 25, вход которого соединен с четвертым входом электронного коммутатора 15, входом второго формирователя 13 импульсов и выходом мультивибратора 1, а выход счетчика

25 подключен к входу дешифратора 26, первый выход которого через последовательно соединенные первый одновибратор 27, дифференциатор 28 и первый амплитудный ограничитель 29 подключен к первому входу первого электронного ключа 23, а второй выход дешифратора 26 через последовательно соединенные второй одновибратор 30,второй дифференциатор 31, четвертый амплитудный ограничитель 32 соединен с первым входом второго электронного ключа 24, выход которого подключен к второму входу второго амплитудного детектора 33, первый вход которого через третий амплитудный ограничитель 34 соединен с выходом второго дифференциатора 31, а выход второго амплитудного детектора 33 через второй интегратор 35 подключен к второму входу блока 36 вычитания, первый вход которого через первый интегратор 37 соединен с выходом первого амплитудного детектора 38, первый вход которого подключен к выходу первого электронного ключа 23, а второй вход первогд амплитудного детектора 38 через второй амплитудный ограничитель 39 подключен к выходу первого дифференциатора 28, выход второго блока 36 вычитания соединен с первым входом блока 40 умножения и входом масштабирующего блока 41,выход масштабирующего блока 41 подключен к второму входу первого блока 12

70543

13 вычитания, третий вход которого соединен с первым задатчиком 42, а выход первого блока 12 вычитания подключен к третьему входу блока 40 умножения, к второму входу которого подключен второй задатчик 43.

Первая 5 и вторая 7 формирующие призмы закреплены на стенке технологического пульпопровода 44 по оси, которая перпендикулярна основанию технологического пульпопровода 44, а третья 17 и четвертая 19 формирующие призмы — по оси, которая параллельна этому основанию.

Способ осуществляют следующим образом.

Сформированные ультразвуковые колебания с помощью формирующих призм преобразовываются в волны Лэмба и вводятся в стенку технологического пульпопровода. Производится одновременное измерение затухания волн Лэмба, распространяющихся по стенке технологического пульпопровода по двум осям, одна из которых параллельна, а вторая перпендикулярна основанию технологического пульпопровода.

Вычисляется разность затуханий волн Лэмба, распространяющихся по оси, параллельной основанию технологического пульпопровода, в направлении движения технологического потока и в противоположном направлении для измерения скорости движения технологического потока. Вычисляется разность затуханий волн Лэмба, распространяющихся по оси, перпендикулярной основанию технологического пульпопровода, при наличии в нем потока и без него для измерения уровня потока в пульпопроводе.

По разности затуханий встречных волн Лэмба вдоль пульпопровода судят о скорости потока пульпы.

Вычисляется произведение вычисленных разностей, величина которого представляет собой массовый расход технологического потока.

Устройство для осуществления способа ультразвукового контроля параметров технологических потоков работает следующим образом.

Мультинибратор 1 генерирует импульсы постоянной длительности, которые первым формирователем 2 импульсов преобразовываются в запускающие импульсы большой скважности и включают первый генератор 3 зондирующих

l0

?5

ЗО

55 импульсов, работающий в ждущем режиме, Первый генератор 3 зондирующих импульсов генерирует радиоимпульсы прямоугольной формы, поступающие на первый ультразвуковой преобразователь 4, который преобразует электрические колебания в упругие ультразвуковые колебания среды. Эти колебания преобразуются первой формирующей призмой 5 в волны Лэмба, распространяющиеся в стенке технологического пульпопровода 44 по оси, перпендикулярной основанию технологического пульпопровода. Волны Лэмба, пройдя фиксированное расстояние по стенке пульпопровода, поступают на вторую формирующую призму 7, преобразующую их в продольные ультразвуковые колебания, поступающие затем на второй ультразвуковой преобразователь 6.

Второй ультразвуковой преобразователь 6 осуществляет преобразование упругих ультразвуковых колебаний в электрические колебания, которые усиливаются первым приемным усилителем 8 и поступают на первый вход первого блока 9 селекции. При прохождении по стенке технологического пульпопровода 44 волной Лэмба фиксированного расстояния (от первой 5 до второй 7 формирующих призм) величина ее затухания зависит от уровня технологического потока в пульпопроводе 44 (чем выше уровень, тем больше ее затухание) и плотности пульпы.

Для того, чтобы отстроиться от помех, вызванных, например, сигналом, отраженным от основания технологического пульпопровода 44, первый времязадающий блок 10 формирует управляющий импульс, сдвинутый на время tl относительно импульса мультивибратора 1. Сформированный первым времязадающим блоком 10 управляющий импульс открывает первый блок 9 селекции и электрические колебания, усиленные первым приемным усилителем 8, поступают на третий интегратор 11, который усредняет поступивший на его вход сигнал. Выходной сигнал третьего интегратора 11 поступает на первый вход первого блока 12 вычитания, на третий вход которого поступает сигнал 1 с первого задатчика 42. Величина задания j первого о задатчика 42 определяется значением

5 13705 затухания волны Лэмба, распространяющейся по стенке технологического пульпопровода 44 от первой 5 до второй 7 формирующих призм при отсутВ ствии в нем технологического потока.На второй вход первого блока 12 вычитания с масштабирующего блока 41 с масштабным коэффициентом поступает сигнал, пропорциональный скорости ч движения технологического потока в пульпопроводе 44. Результат вычисления разности первым блоком 12 вычитания пропорционален уровню h технологического потока в пульпопроводе 44, т.е.:

c(, V )

Скорость движения технологического потока в пульпопроводе 44 определяется следующим образом.

Импульсы постоянной длительности с мультивибратора 1 вторым формирователем 13 импульсов преобразовываются в запускающие импульсы большой скважности, которые включают второй генератор 14 зондирующих импульсов, работающий в ждущем режиме. Второй генератор 14 зондирующих импульсов генерирует радиоимпульсы прямоугольной формы, поступающие на первый вход электронного коммутатора 15, который при каждом импульсе мультивибратора

1, поступающем на его четвертый вход, 35 подключает к выходу второго генерато- ра 14 зондирующих импульсов третий 16 или четвертый 18 ультразвуковые преобразователи. При этом четвертый 28 или третий 16 соответственно ультразвуковые преобразователи подключаются к входу второго приемного усилителя 20.

Третий 16 (четвертый 18) ультразвуковой преобразователь, подключенный электронным коммутатором 15 к выходу второго генератора 14 зондирующих импульсов, преобразовывает электрические колебания в упругие ультразвуковые колебания среды. Эти колебания преобразуются третьей 17 (четвертой 19) формирующей призмой в волну Лэмба и вводятся в стенку технологического пульпопровода 44.

Прич коммутация третьего 16 и четвертого 18 ультразвуковых преобразователей электронным коммутатором 15 позволяет сформировать волны

Лэмба,распространяющиеся как в на43 правлении движения технологического потока, так и противоположно последнему.

Волна Лэмба, распространяющаяся по стенке технологического пульпопровода 44 в направлении, совпадающем с направлением движения технологического потока, поступает на третью формирующую призму 17, а в прое тивоположном направлении — на четвертую формирующую призму 19, которые осуществляют преобразование ее в продольные ультразвуковые колебания. Полученные ультразвуковые продольные колебания преобразовываются третьим 16 или четвертым 18 соответственно ультразвуковым преобразователем в электрические колебания, которые усиливаются вторым приемным усилителем 20 и поступают на второй вход второго блока 21 селекции.

Второй блок 21 селекции осуществляет временную селекцию принимаемых электрических колебаний, т.е. открывается на время Г, равное длительности импульса, сформированного вторым времязадающим блоком 22, причем сформированный импульс сдвинут на время t относительно импульса мультивибратора 1. Проселектированный сигнал с выхода второго блока 21 селекции поступает на вторые входы первого 23 и второго 24 электронных ключей, которые пропускают этот сигнал для вычисления затуханий волн Лэмба при поступлении на их первые входы импульсов управления.

Импульсы с выхода мультивибратора 1 поступают на вход счетчика 2>, где они подсчитываются, результат счета поступает на вход дешифратора

26. Если сумма импульсов, поступающих на вход счетчика 25, нечетная, то дешифратор 26 формирует импульс на его первом выходе, а если сумма четная, то импульс формируется на

его втором выходе.

Импульс с первого и второго выходов дешифратора 26 поступает на вход первого 27 и второго 30 одновибраторов соответственно, которые формируют прямоугольные импульсы фиксированной длительности. Сформированные первым 27 и вторым 30 одновибраторами прямоугольные импульсы поступают на вход первого 28 и второго 31 соответственно дифференциаторов, которые преобразовывают по1370543 пульсы управления.

25 т,е. ступающий прямоугольный импульс в два (разной полярности) — положительный, соответствующий переднему фронту, и отрицательный, соответству5 ющий заднему фронту входного импульса. С выхода первого дифференциатора 28 полученные раэнополярные импульсы поступают на первый 29 и второй 39 амплитудные ограничители, причем амплитудный ограничитель 29 пропускает только положительный импульс (на его выходе формируется импульс открытия ), а второй амплитудный ограничитель 29- — только отрицательный импульс (на его выходе формируется импульс сброса).

С выхода второго дифференциатара

31 полученные разнополярные импульсы

20 поступают на третий 34 и четвертый

32 амплитудные ограничители, которые аналогичным образом формируют на своих выходах соответствующие имПри возникновении в стенке пульпопровода волны Лэмба на нее воздействуют динамические эффекты движущегося потока. Эти эффекты, т.е. давление,вызываемае ими в зависимости от 30 того, совпадает направление их воздействия с направлением движения волны или нет, приводят к различному затуханию волн Лэмба. При этом величина затухания определяется величиной этого давления, т.е. скоростью потока.

Если волна Лэмба распространяется по стенке технологического пульпопровода 44 в направлении движения 40 технологического потока, то на первый вход первого электронного ключа

23 поступает импульс открытия с выхода первого амплитудного ограничителя 29, открывающий ега, и проселек- 45 тированный сигнал с выхода второго блока 21 селекции поступает на первый вход первого амплитудного детектора 38. Первый амплитудный детектор 38 запоминает текущее значение амплитуды электрического сигнала, которое и поступает на первый интегратор 27, вычисляющий среднее значение затухания амплитуды i . С приходом на второй вход первого амплитудного детектора 38 импульса сброса с выхода второго амплитудного ограни— чителя 39 происходит сброс ранее записанного значения амплитуды.

Если же волна Лэмба распространяется па стенке технологического пульпопровада 44 в направлении, противо- положном движению технологического потока, тогда на первый вход второго электронного ключа 24 поступает импульс открытия с выхода третьего амплитудного ограничителя 34, открывающий ега, и проселектированный сигнал с выхода второго блока 21 селекции поступает на первый вход второго амплитудного детектора 33. Второй амплитудный детектор 33 запоминает гекущее значение амплитуды электрического сигнала, которое и поступает на второй интегратор 35, вычисляющий среднее значение затухания амплитуды iä. С приходом на второй вход второго амплитудного детектора

33 импульса сброса с выхода четвертого амплитудного ограничителя 32 происходит сброс ранее записанного значения амплитуды.

Вычисленные значения затухания амплитуд i u i волн Лэмба поступают соответственно на первый и второй входы второго блока 36 вычитания.

Вычисленная разность i, — 1 пропорциональна скорости v движения технологического потока в пульпопроводе 44.

В блоке 40 умножения производится умножение трех величин, поступающих на три его входа, причем на первый вход поступает сигнал, пропорциональный скорости ч движения технологического потока, с выхода второго блока

36 вычитания, на второй вход — сигнал, соответствующий ширине 1 технологического пульпопровода 44, с выхода второго задатчика 43, а на третий вход — сигнал, соответствующий высоте h технологического потока в пульпопроваде 44, с выхода первого блока

12 вычитания. Вычисленное блоком 40 умножения произведение пропорционально массовому расходу Q технологического потока в пульпопроводе 44, 1 v h т 1 (i — i ) Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

1. Способ ультразвукового контроля параметров готока пульпы в пульпапроводе, заключающийся в том, что дами-выходами совмещенных ультразвуковых преобразователей, и вторым приненными счетчиком и дешифратором,двуными первыми дифференциатором, вход которого подключен к выходу первого одновибратора, амплитудным ограничителем, электронным ключом, амплитудзан с первыми входами блока умножения и масштабирующего блока, соединенного выходом с вторым входом первого блока вычитания, последовательно соединенными вторыми дифференциатором, вход которого подключен к выным ограничителем, электронным клю2 чом и интегратором, выход которого связан с вторым входом второго блока вычитания, третьим амплитудным ограничителем, включенным между выходом первого дифференциатора и входом

"Сброс" первого амплитудного детектора, четвертым амплитудным ограничивторого амплитудного детектора, третьим интегратором, включенным между выходом первого блока селекции и третьим входом первого блока вычитания, подключенного к второму входу блока умножения, связанным с его третьим

40 входом вторым эадатчиком выход Вто-, 1 рого блока селекции соединен с вторыми входами электронных ключей, выход мультивибратора подключен к входам счетчика, второго формирователя импульсов н к управляющему входу

45 электронного коммутатора, первый и второй ультразвуковые преобразователи установлены на стенке пульпопровода перпендикулярно ему, а все ультразвуковые преобразователи выполБО иены с формирующими призмами. ь Л.Кондрыкинская оданич Корректор С,Шекмар

Редактор А.Маковская

Заказ 413/43 Тирах 847

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óïroðoä, ул.Проектная,4

9 1370543 возбуздают ультразвуковые колебания, принимают их и по измеренным характеристикам ультразвуковых колебаний емным усилителем, выход которого определяют искомые параметры о т—

5 связан с вторым входом второго блол и ч а ю шийся тем, что, с це- ка селекции, последовательно соедилью повышения точности и информативности контроля, в стенке пульпопро- мя входами соответственно подключенвода возбулщают и принимают волны ным к входам первого и второго одноЛэмба перпендикулярно пульпопроводу 1О вибраторов, последовательно соединенпри.наличии пульпы и без нее и в двух йстречных направлениях вдоль пульпопровода, измеряют затухание волн

Лэмба в выбранных направлениях, по разности затуханий волн Лэмба в на- 1 ным детектором, интегратором и вторы павлении, перпендикулярном пульпопроводу, судят об уровне пульпы, по разности затуханий волн Лэмба в направлении пульпопровода судят о скорости потока пульпы, а по произведению скорости потока и уровня пульпы судят о расходе °

2. Устройство для ультразвукового ходу второго одновибратора, амплитудконтроля параметров потока пульпы в пульпопроводе,содержащее последовательно соединенные мультивибратор,первый формирователь импульсов, первый генератор зондирующих импульсов и первый ультразвуковой преобразователь, последовательно соединенные второй ультразвуковой преобразователь, первый приемный усилитель и первый блок селекции, .первый времяэадающий блок, включающий между мультивнбратором и вторым входом первого блока селекции последовательно соединенные второй времяэадающий блок, вход которого связан с мультивибратором, и второй селектор, первый и второй одновнбраторы, последовательно соединенные первый задатчик и первый блок вычитания, блок умножения и масштабирующий блок, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что оно снабжено двумя совме" щенными ультразвуковыми преобразователями, установленными вдоль пульпопровода, последовательно соединенными вторым формирователем импульсов, вторым генератором зондирующих импульсов, электронным коммутатором, другие входы которого связаны с вхоСоставител

Техред И.Х