Способ измерения зольности и влажности угля и устройство для его осуществления

Способ измерения зольности и влажности угля и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

В.П. Довженко, В.А. Улыбин, Л.И. Комп аниец

В. С.Синепольский, Е.П. Новиков, В. В. Ковалев и В.В.Брокаренко с с

Ворошиловградский филиал Государственного проектно1 4 конструкторского и научно-исследовательекк го института по автоматизации угольной промышленности ----.«1 (72) Авторы изобретения (7!) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ 30ЛЬНОСТИ И ВЛАЖНОСТИ

УГЛЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к технике измерения параметров качества продуктов углеобогащения и может быть использовано для контроля зольности и влажности, например концентрата отсадочной машины, непосредственно в транспортном потоке.

Известен диэлькометрический способ и устройство контроля параметров качества, в частности влажности угля, основанный на использовании ре10 зонансных свойств измерительных контуров, в состав которых входят конденсаторные датчики, заполненные исследуемым материалом. При этом ем15 кость датчиков имеет функциональную связь с контролируемым параметром качества материала Pl), Чувствительность диэлькометрического метода измерения влажностьг на порядок выше, чем зольности, а реализация проще, Связано это, с тем, что чувствительность метода определяется величиной диэлектрической проницаемости, которая для воды равна 81 ед., т.е. на порядок больше, чем средняя величина ее (7,5) для золообразующих элементов угля.

Однако известный способ контроля относится к дискретным, не позволяет производить измерение параметров качества непосредственно в транспорт-. ном потоке. Низкая точность измерений вызвана зависимостью результатов контроля от многих мешающих факторов, влияние которых особенно трудно учесть при осуществлении контроля качества угля в потоке. В первую очередь это такие мешающие факторы, как величина активной проводимости контролируемого материала, его плотность укладки, химсостав и др., например, зольность материала при контроле влажности и, наоборот, .влажность — при контроле зольности.

Известен также способ измерения зольности и влажности угля, включающий облучение угля переменньм полем

891149

30

ЗФ

lq) 43 высокой частоты, измерение на двух фиксированных частотах емкостей измерительных контуров дифференциального датчика, сравнение измеренных емкостей, а устройство при этом содержит дифференциальный емкостной датчик и два частотных канала измерения, включающих генератор высокой частоты, измерительный контур, детектор, один масштабный усилитель, схему сравнения и регистрирующий прибор f2).

Сущность известного способа заключается в следующем.

Контролируемый материал — уголь данной марки с заданной для данного технологического потока веЛичиной зольности и произвольной величиной влажности — вводят в датчик. На материал воздействуют переменным полем высокой частоты, производят уравновешивание системы измерительных контуров, первой — на фиксированной частоте Г.1,. второй — на f, при заполнении дифференциального датчика . углем заданной для данного технологического потока зольности.

Уравновешивание осуществляется вручную путем изменения величины подстроечных реактивных элементов измерительного контура таким образрм, чтобы импеданс каждого измерительного контура при подключении модулирующих элементов и их отключения по модулю оставался неизменным, но меняя при этом фазу (знак) .

При таком уравновешивании контуров модуляция напряжения на них отсутствует, т.е. выполняются условия где Rl, R2 — активное сопротивление материала на двух фиксированных частотах;

1 1, L2 — опорные индуктивности измерительных контуров; ч),1 > ж>> — фиксированные частоты;

С1 > С2 — подстроечные емкости контуров;

С3, С4 - эталонные емкостиу

См1, См2 " модулирующие емкости;

С11„, С„ - емкость датчика, эаполФ k ненного углем с заданной для данного техно" логического потока величиной зольности и произвольной величиной влажности на каждой из фиксированных частот.

В датчик вводят контролируемый материал с текущими значениями параметров качества (зольности и влажности) и опять воздействуют на него полем высокой частоты. При этом получают текущие значения емкостей дифференциального датчика. При отличии этих параметров качества угля (зольности, влажности или того и другого вместе) по отношению к заданным величинам или их отклонении от заданных в процессе движения угольного потока равенство (1) нарушается и будет иметь место модуляция выходного напряжения измерительных контуров.

В дальнейшем измеряют глубину модуляции (разность амплитудных значений напряжения на каждом из измерительных контуров при подключенном и отключенном модулирующем элементе

С1>1 или См ), голученный сигнал по каждому иэ частотных каналов детектируют, усиливают и сравнивают между собой путем вычитания. По усредненному значению полученного таким образом разностного сигнала судят только о зольности угля.

Известный способ контроля зольности позволяет-исключить влияние мешающего фактора — влажности, так как долевое влияние этого фактора на глубину модуляции напряжения на контурах на каждой из фиксированных частот одинаково, а следовательно, на величине разностного сигнала влияние этого фактора не скажется. Это вытекает из того, что диэлектрическая проницаемость воды не зависит от частоты вплоть до 10 мГц.

Однако известный способ и устройство имеют низкую точность контроля зольности угля и не позволяют одновременно и непрерывно осуществлять наряду с зольностью контроль влажнос-, ти одного и того же потока угля °

89)149

Низкая точность контроля в известном устройстве обусловлена влиянием активной проводимости контролируемого материала, которое, как подтвердили экспериментальные исследования, не исключается известным методом контроля и влиянием межэлементного эффекта материала, которое в известном устройстве также не учитывается.

Первое связано с тем, что для получения раэностного сигнала в известном устройстве используют глубину модуляции напряжения на каждом иэ измерительных контуров, величина которой зависит не только от величины полезного сигнала (емкостей датчика Сх„и С ), но и от величины активных потерь R1 и R2, которые иэ;меняются в значительных пределах и нелинейно зависят от влажности материала, частоты питающего напряжения и концентрации химических элементов в анализируемом продукте углеобогащения. Следовательно, сравнение сигналов, характеризующих глубину модуляции по каждому из частотных каналов, всякий раз будет осуществ.— ляться на различных уровнях, что свидетельствует о наличии влияния активной проводимости на разностный сигнал. Это же следует из полученного выражения для сигнала, характеризующего глубину модуляции на каждом из измерительных контуров (выражение записано только для первого контура) из которого очевидно, что при таком способе отбора полезной информации величина активного сопротивления R1 (потерь) при вычитании не исключается (R — сопротивление, через которое получает питание измерительный контур) .

Кроме того, простое вычитание двух сигналов на выходе измерительных контуров, даже для случая однозначной связи последних с наступившими изменениями диэлектрических свойств контролируемого угля эа счет изменения зольности и влажности, исключает возможность учета влияния второго мешающего фактора — межэлектроДного эффекта в анализируемом продукте углеобогащения, представляющим

Э собой гетерогенную смесь угля технологической воды, применяемой в данном угольном потоке в качестве оборотной, и породы. Связано это с тем, что упомянутые сигналы до их сравнения не корректируются в соответствии с показателями, характеризующими данный технологический поток угля как гетерогенной смеси.

Цель изобретения - повышение точ15 ности измерения зольности и влажности угля.

Поставленная цель достигается тем, что емкости измерительных контуров дифференциального датчика изме26 ряют с углем максимальной и минимальной зольности и технологической водой и зольность углей определяют по соотношению Õ 1 СХ1

33 г с С"- с Е с с 31 41 ъ СЗК М

" =" — с с „ „с (1 — .Fn — "-Ln 5n — су C „ а влажность по соотношению с„с„c+ с„„-" .Дп 6n — 3n

% K 11,(4) .Х Ъ

Sn Sn 8п

С„

33 где С1,, С>, С,, (;, Г„, С,„— емкости датчика с сухим углем, минимальной зольности и сухим углем мак° 0 симальной зольности и технологической водой соответственно;

С, С вЂ” текущие значения емкос1„ тей датчика, заполненного контролируемым углем с текущими значениями параметров качества на каждой из двух фиксированных частот.

Кроме того, в устройстве каждый из частотных каналов измерения дополнительно снабжен блоком непрерывного

ЗФ уравновешивания, узлом сравнения, четырьмя масштабными усилителями, логическим блоком, интегрирующим элементом, при этом в каждом частотном канале выход блока непрерывного уравновешивания соединен с узлом сравнения, выход которого связан со вторым масштабным усилителем, соединенньм с лЬгическим блоком, выход послед891149 него соединен через третий масштабный усилитель со схемой сравнения ,второго частотного канала, третий масштабный усилитель второго частотного канала соединен со схемой сравнения первого частотного канала, выход схемы сравнения каждого частотного канала соединен с последовательно подключенными интегрирующим элементом, пятым масштабным усилителем и регистрирующим прибором, а вход блока непрерывного уравновешивания с первым масштабным усилителем.

На чертеже приведена функциональная схема устройства, реализующего способ.

Устройство состоит из питающих высокочастотных генераторов 1 и 2, именицих фиксированную частоту uJ и щ, измерительных контуров 3 и 4, которые составлены из индуктивностей

L1 и L2, уравновешивающих емкостей

Сl и С2, измерительных ячеек С и

С дифференциального емкостного преобразователя 5 и активных сопротивлений (потерь материала) R1 и R2 соответственно, резисторов R, через которые подается напряжение питания от генераторов I и 2 на измерительные контуры 3 и 4, коммутирующих устройств б и 7 с модулирующимд реактивными элементами С1, С, детекторов 8 и 9, масштабных усилителей

10-17, блоков непрерывного уравновешивания 18 и 19 с эталонными емкостями С3 и С4, логарифмирующих блоков

20 и 21, схем сравнения 22 и 23, интегрирующих устройств 24 и 25,масштабных усилителей 26 и 27, регистрирующих приборов 28 и 29 и узлов суммирования 30 и 31.

Устройство работает следующим образом.

Перед установкой дифференциального емкостного преобразователя (датчика) в поток контролируемого угля, в датчик поочередно вводят сухой уголь данной марки, минимальной для данного потока зольности, сухой уголь той же марки максимальной золь4 ности, технологическую воду и, воздействуя на каждую из компонентов полем высокой частоты, производят разовые измерения соответствующих емкостей датчика на фиксированных частотах о и о По полученным данным, вручную устанавливают соответствующие коэффициенты усиления масштабных усилителей 12-17. При этом интенсивность усиления усилителей будет различной и определяется из выражений сь„ — Вп

С „ ф

,С С, Sh C gnC 06

М ю 5 Ь Я 17 где К11-К т коэффициенты усиления соответствующих масштабных усилителей, а а,," .е е 31 1„ „ 1

15 где  — постоянный коэффициент про30 порциональности.

Затем в датчик вводят контролируемый материал данной марки с заданной величиной зольности, которую необходимо поддерживать постоянной в хо25 де ведения технологического процесса, и произвольной, но известной величиной влажности. Воздействуя на материал полем высокой частоты, производят исходное уравновешивание

5р системы контуров с помощьш подстроечных реактивных элементов С1 и С2, так так как это было описано. Фиксируют значения емкости С „ и С11 датчика и данные об их величинах вводят в

)Э соответствукнцие узлы 30 и 31 суммирования. Это позволяет получить на выходе узлов суммирования .текущие значения емкостей С и С датчика, входящих в формулы (3) и (4) и не зависящих от величин активных потерь.

11pH >Т<> Сх 0y + Ь Сд. и

Ф . С1,+дСХ,".

После этого в датчик вводят контролируемый уголь с текущими значениями параметров качества и регист45 рируют показания приборов 28 и 29.

Использование изобретения позволяет вести одновременно одним и тем же устройством контроль как зольности, так и влажности одного и тогп же технологического потока контролируемого угля. При этом точность контроля повышается не только эа счет исключения влияния на результат контI роля активных потерь материала и та55 ких мешающих факторов, как зольность при контроле влажности и наоборот, но также за счет учета влияния межэлементного эффекта контролируемого

891149

10 материала и одновременности контроля влажности и зольности одного и того же потока материала.

Последний фактор важен, например, для осуществления коррекции показаний влажности по зольности, так как различие времен контроля каждого из этих параметров, что имеет место в существующих сегодня системах контроля, свидетельствует об анализе различных потоков материала, а это чревато более существенным влиянием температуры окружающей среды, материала и других факторов на результат коррекции, а следовательно, и контроля.

Формула изобретения

1. Способ измерения зольности и влажности угля, включающий облучение угля переменным полем высокой частоты, измерение на двух фиксированных частотах емкостей измерительных контуров дифференциального датчика, сравнение измеренных емкостей, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения зольности и влажности угля, емкости измерительных контуров дифференциального датчика измеряют с углем максимальной и минимальной зольности н технологической водой, и зольность угля определяют по соотношению

С С„

С

С С „С„„: СЗ «1

С cg c С I 1 -6n — - .Sn— с c,,„с, с а влажность по соотношению

С С С

3п — - Ь вЂ” -М вЂ” 3n—

n< н

С С„С „

C С

ng 1)1 п„Ъе

И вЂ” — fn -Rn -Sn

С, С,„ С, С

45 где А — зольность измеряемого угля

W — влажность измеряемого угля1

C>, C, С и С, Cg>, Cy>- eMкости датчика с сухим углем минимальной зольности, сухим углем максимальной зольности и технологической воды соответственно

С 1, С - текущие значения емкости датчика, при введении в него контролируемого угля с текущими параметрами качества, на каждой из двух фиксированнь.х частот.

2. Устройсчво измерения зольности и влажности угля, содержащее дифференциальный емкостной датчик и два частотных канала измерения, включающий генератор высокой частоты, измерительный контур, детектор, один масштабный усилитель, схему сравнения и регистрирующий прибор, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что каждый из частотных каналов измерения дополнительно снабжен блоком непрерывного уравновешивания, узлом сравнения, четырьмя масштабными усилителями, логическим блоком, интегрирующим элементом, при этом в каждом частотном канале выход блока непрерывного уравновешивания соединен с узлом сравнения, выход которого связан со вторым масштабным усилителем, соединенным с логическим блоком, выход последнего соединен через третий масштабный усилитель со схемой сравнения второго частотного канала, третий масштабный усилитель второго частотного канала соединен со схемой сравнения первого частотного канала, выход схемы сравнения каждого частотного канала соединен с последовательно подключенными интегрирующим элементом, пятым масштабным усилителем и регистрирующим прибором, а вход блока непрерывного уравновешивания с первым масштабным усилителем.

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1. Берлинер И.А. Измерение влажности. M., "Энергия", 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

11- 436274, кл. В 03 В !3/00, G 0l и 27/22, 1971 (прототип).

891149

Составитель В.Персиц

Техред С. Мигунова Корректор О.Билак

Редактор Л.Гратилло

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 11074/8 Тираж 628 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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