Контроль влажностипродуктов обогащения
Источник: Реферат по дисцеплине "Основы автоматизации горного производства", ДонНТУ, 2011, 26 с.
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.
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.
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):
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.
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.
Рис. 2. Схема нейтронного влагомера
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.
Рис. 3 Высокочастотный емкостный влагомер ВАК-4
а - внешний вид датчика влажности; б – чувствительный элемент;
Пр - преобразователь; ИП – измерительный прибор
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.