Автор: Степаненко А.Д., Ошовский В.В., Швец И.И.
Источник: Материалы XI Международной научно-технической конференции «Автоматизация технологических объектов и процессов. Поиск молодых»
Степаненко А.Д., Ошовский В.В., Швец И.И. УСТАНОВКА ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СВОЙСТВ УГЛЕРОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ В ПРОЦЕССЕ ПИРОЛИЗА В ходе работы разработана лаборатонрная установка для более детального изучения процесса пиролиза углеродных материалов.
Автоматизированные системы научных исследований (АСНИ) в настоящее время получили широкое распространение, однако для задачи определения изменений электрических характеристик шихты в процессе коксования не применялись.
Процесс прохождения угля через все стадии образования кокса можно исследовать, наблюдая изменения электрических свойств угля. Фиксация сопротивления через короткие промежутки времени дает дополнительную информацию о стадии деструкции угля.
Зависимость между электропроводными свойствами угля и его влажностью, зольностью, выходом летучих и другими характеристиками до сих пор остается неисследованной в достаточном для практического применения объеме. Отсутствие широкого практического применения определяется, прежде всего, отсутствием единой обоснованной методики определения сопротивления. Определение электрических параметров каменного угля связано с рядом трудностей методологического характера, в числе которых подготовка угольных образцов до исследования.
Определение удельного сопротивления кокса имеет большое прикладное значение и должно быть внедрено в практику работы коксохимических и металлургических заводов как экспресс метод для определения качества кокса и контроля за режимом коксования. Несмотря на ценность указанного параметра, его определение в настоящее время не проводится. Это объясняется исключительно тем, что лаборатории не располагают стандартным методом [2].
Исходя из специфики измерения электрического сопротивления во время пиролиза каменного угля, следует заметить, что прибор должен обеспечивать равномерность прогрева по всему слою навески угля и возможность контроля температуры в процессе пиролиза.
Измерение электрического сопротивления выполнялось с помощью мультиметра UT70D, имеющего возможность подключаться к компьютеру через СОМ-порт и протоколировать данные.
Измерение температуры происходило с использованием термопары, подключенной к устройству контроля температуры ОВЕН УКТ38-Щ4. Прибор ОВЕН УКТ38-Щ4 предназначен для контроля температуры, давления, влажности, уровня или другой физической величины в нескольких зонах одновременно (до 8-ми) и аварийной сигнализации о выходе контролируемых параметров за заданные пределы, а также для регистрации измеренных параметров на ЭВМ.
Рисунок 1 – Функциональная схема устройства контроля температуры восьмиканального с аварийной сигнализацией ОВЕН УКТ38-Щ4.
Программным обеспечением, предназначенным для осуществления связи ПК с приборами производства фирмы ОВЕН, подключенными через адаптер сети АС2 или преобразователь RS-232 - RS-485, является SCADA-система OWEN PROCESS MANAGER (OPM).
ОРМ используется для разработки описаний технологических процессов, сохранения этих описаний для дальнейшего использования. Исполнение предусматривает опрос всех приборов с периодичностью, отдельно задается для каждого прибора, отображение результатов этого опроса, а также сохранение указанных пользователем значений в файлы протокола.
OPM предоставляет возможность моделирования сети, сбор информации, ведения постоянного контроля работы приборов и регистреции данных на ПК,, отображения текущих показаний приборов в цифровом или графическом виде.
Для подключения приборов с интерфейсом RS-485 используется преобразователь RS-232/RS-485 Ас3. Без использования средств усиления сигнала преобразователя Ас3 к нему можно подключать до 32 приборов, с использованием усилителя - до 256.
Таким образом, созданная установка, за счет автоматизации процесса получения и обработки данных повышает эффективность процесса исследования, хотя и имеет пока только лабораторное применение, но даже это открывает широкие возможности для более детального исследования процесса коксования, что дает возможность для внесения изменений в процесс производства и, как следствие, повышение экономической эффективности.
Разработанная установка по изучению электрических и теплофизических свойств а также методика их измерения позволила более детально изучить стадии процесса пиролиза углеродных материалов и на основе полученных данных создать модель коксования шихты, которая хорошо согласовывается с практическими результатами.
1. 1. Агроскин А.А., Петренко И.Г. Электросопротивление сланцев и углей при нагревании// Изв. АН СССР. ОТН. –1950. –№1. С.89-100.
2. 2. Обуховский Я.М. Об определении электропроводности кокса//Заводская лаборатория. – 1945. Т. 11. № 9. С.822-825.