Назад в библиотеку

Контроль влажностипродуктов обогащения

Сеньковский С.А.

Донецкий национальные технический университет


Источник: Реферат по дисцеплине "Основы автоматизации горного производства", ДонНТУ, 2011, 26 с.


Введение

В настоящее время в области автоматизации обогатительных фабрик происходят существенные положительные сдвиги, связанные с разработкой математических моделей технологических процессов и систем управления, совершенствованием их математического и программного обеспечения.

Фактором, сдерживающим интенсивное развитие автоматизации, является ограниченность источников надежной первичной информации и автоматических средств воздействия на ход технологического процесса. Именно такая информация при стабильной работе исполнительных устройств, как известно, предопределяет устойчивое и эффективное функционирование систем управления. Трудность заключается в жестких условиях эксплуатации средств автоматизации, непосредственно контактирующих с сырьем и продуктами его переработки. Испытывая влияние агрессивной и абразивной сред, вибрационным нагрузкам, эти средства также подвержены воздействию температурно-влажностного режима окружающей среды.

Для достижения высоких технико-экономических показателей необ­ходим контроль качественного состава сырья и продуктов переработки. Получение этой информации в едином темпе с процессом является особенно трудной задачей.

Требования к средствам контроля

Основное требование, которое предъявляется к первичным средствам контроля: - достоверное отображение состояния технологических процессов производства. По этим данным формируется информационная база, определяющая уровень и возможности создаваемых систем. Другим важным условием является работоспособность источников информации в течение длительного времени, иначе говоря, их надежность должна быть достаточно высокой. В противном случае, они могут привести к значительным производственным потерям и во многом подорвать доверие работников фабрики к самой автоматизированной системе.

Отбор оперативной технологической информации о ходе производст­венного процесса по возможности должен производиться непрерывно, без значительных затрат, а главное не требовать постоянного наблюдения со стороны обслуживающего персонала.

С другой стороны, первичные преобразователи должны быть легкодоступны для профилактического обслуживания и проведения при необходимости оперативного их ремонта либо замены. Поэтому так важен обоснованный и проверенный на практике выбор приборов, а также способов и условий их установки и монтажа.

Эти средства должны удовлетворять общим техническим требованиям: иметь необходимую точность, чувствительность, стабильность показаний и устойчивость к помехам, вызываемым внешними факторами, хорошие динамические качества, стандартные выходные сигналы.

Первичные преобразователи, располагаемые в помещениях обогатительных фабрик и находящиеся в непосредственном контакте с технологическими средами, должны иметь исполнение, защищенное от агрессивности среды и попадания внутрь изделия воды и быть устойчивыми к воздействию температуры окружающего воздуха в широких пределах влажности (до 100 %) и вибраций.

Еще одним условием является надлежащее метрологическое обслуживание средств измерений.

Очень важно, особенно при реализации управляющих задач, чтобы погрешности, неизбежно возникающие в процессе измерений, были определены заранее с заданной вероятностью. Пренебрежение этим требованием может в определенных условиях привести даже к абсурдным результатам при управлении.

Развитие вычислительной техники стимулировало появление «интел­лектуальных» датчиков, включающих в свой состав микропроцессоры. При этом открываются возможности улучшения метрологических ха­рактеристик преобразователей, реализации алгоритмов измерения лю­бой сложности, предварительной обработки информации и передачи ее в вычислительные системы более высокого уровня.

Инфракрасные влагомеры

Относятся к группе оптических анализаторов. Принцип действия инфракрасных влагомеров основан на способ­ности поглощения водой, содержащейся в контролируемом материале, энергии светового потока с длинами волн, лежащими в ближней инфра­красной области. В инфракрасных влагомерах для контроля влажности сыпучих материалов используется метод отражения.

Достоинство данных влагомеров – отсутствие непосредственного контакта первичного датчика с измеряемым материалом.

Основной недостаток заключается в том, что они являются измерителями только поверхностной влаги.
          Влагомер «Анакон» (Великобритания):

влагомер «Анакон»

Рис. 1. Схема установки инфракрасного влагомера «Анакон»

1 – источник излучения; 2, 5 – линзы; 3, 6, 8 – зеркала; 4 – светофильтры; 7 – фоторезистор; 9 – двигатель; 10 – блок оптического анализатора влажности; 11 – защитный кожух; 12 – форсунка подачи сжатого воздуха; 13 – формирователь потока материала.

Нейтронные влагомеры

Нейтронный метод измерения влажности основан на потере энергии быстрых нейтронов при их столкновении с атомами водорода, содержащимися в молекуле воды.

          При столкновении нейтронов с ядрами других элементов потеря энергии значительно меньше. В данном влагомере источник нейтронного излучения (1) и блок детектирования медленных нейтронов (2) помещены в защитном кожухе (3), около которого непрерывно проходит контролируемый материал. Сигнал от блока детектирования поступает на промежуточный преобразователь (Пр) и далее на измерительный прибор (ИП).

Масса материала в контролируемом объеме должна быть постоянной, данное требование – основной недостаток влагомера.

Еще значительный недостаток применения таких влагомеров – это необходимость защиты персонала фабрики от воздействия нейтронного излучения.

нейтронный влагомер

Рис. 2. Схема нейтронного влагомера

Емкостные высокочастотные влагомеры

Принцип действия влагомеров данной группы основан на зависимости диэлектрической проницаемости контролируемого материала, находящегося в высокочастотном электрическом поле, от его влажности. В качестве первичного датчика здесь могут использоваться различные конструкции устройств типа электрических конденсаторов, где между его обкладками располагается контролируемый материал, диэлектрическая проницаемость которого в большой зависимости находится от его влажности.

На углеобогатительных фабриках получил распространение емкостный влагомер ВАК-4, разработанный институтом УкрНИИуглеобогащение. Датчик имеет форму "лыжи", опирающейся с постоянным усилием на транспортируемый материал. Чувствительный элемент датчика, закрепленный на дне "лыжи", представляет собой плоскую ячейку с кольцевыми (2) или прямоугольными электродами, укрепленными на диэлектрическом основании (1) и имеющими односторонний контакт с контролируемым материалом. Измерительная система влагомера содержит корректирующую схему, ликвидирующую чувствительность выходного сигнала преобразователя (Пр) к изменению активного сопротивления контролируемого материала. В качестве измерительного прибора (ИП) использован вторичный прибор – автоматический потенциометр.

емкостный влагомер ВАК-4

Рис. 3 Высокочастотный емкостный влагомер ВАК-4

                а - внешний вид датчика влажности; б – чувствительный  элемент;

             Пр - преобразователь; ИП – измерительный прибор

Источники

1. Папушин Ю.Л., Білецький В.С. Основи автоматизації гірничого виробництва. – Д., 2007.

2. Головков Б.Ю. Системы и средства автоматизации обогатительных фабрик. – М., 1990.

3. Прокофьев Е.В. Автоматизация обогатительных фабрик. – Е., 2006.