Устройство для определения углерода в золе уноса пылеугольных котлоагрегатов

ЯО СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН Ю О 01 И 27/22 К ен- есНИЯЫХ н с Г 0 СУДЮ СтВЯННцй Н 0 МИтыт СССЕ00 ДЕДЮИ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ИСАНИЕ ИЭОБРЕ ТОУСЙСМУ 0 ВИДЕТЕЛЬСТВу(71) Институт технической теплоФки АН УССР и Опытное конструктортехнологическое бюро с эксперимтальным производством теплофизичкого приборостроения Института тнической теплоФизики АН УССР(56) 1. Авторское свидетельствоВ 166983, кл.Р 23 М 5/12, 19642. Авторское свидетельство ССВ 375442, кл, Р 23 И 5/24, 1973(нрототип),(54)(57) УСТРОЙСТВО Д.1 Я ОПРЕДЕЛЕУГЛЕРОДА В ЗОЛЕ УНОСА ПЫЛЕУГОЛЬНКОТЛОАГРЕГАТОВ, содержащее емкосдатчик в виде вертикальной трубк электродами, подключенными к индикатору, и столик, закрепленный с зазором у нижнего торца трубки датчика, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повывения точности и уменьшения инерционности путем осуществления виброожиженного состояния золы, оно снабжено вибратором горизонтальных с круговой поляризацией ко- . лебаний, жестко присоединенным к трубке емкостного датчика, и вибра-, тором вертикальных колебаний, жестко присоединенным к столику, а входы вибраторов подключены к соответствующим выходам управляемого источника питания, к входу которого под- Я . ключен управляющий вычислительный блок, на вход которого через аналого-циФровой преобразователь подсоеди: - Сфв иены акселерометры, жестко закреплен. ные на трубке смкостного датчика и столика,Изобретение относится к измерительной технике, в частности к ис-. следованию физических свойств сыпучих материалов путем измерения, электрической емкости отобранной 5 пробы, и может быть использовано в горно-обогатительной технике, технике строительных материалов, в теплоэнергетике для контроля содержания углерода н летучей эоле. 1 ОИзвестно устройство для определения углерода н золе, содержащее емкостной датчик в ниде трубки с накладными электродами, входное отверстие которой подсоединено к шнеко ному питателю, и аналоговый преобразователь типа емкость-электричес, кий сигнал с индикатором на выходе.В известном устройстве плотность эолы н датчике со шнековым питателем 20 зависит от коэффициента трения между частицами эолы и стенками датчика и поэтому меняется от содержания угле-, рода, а также от влажности эолы. А изменение плотности эолы н емкостномдатчике. приводит к пропорциональному изменению электрического сигнала на выходе, т.е, снижению точности измерений. Кроме того, шнековый питатель устойчиво работает лишь при максималь 30 ном уплотнении золы, когда предельно понижена ее подвижность из-эа высокой вязкости в уплотненном состоянии, а это снижает быстродействие устройства, 35Наиболее близким к изобретениюявляется устройство определения угле.рода в эоле уноса, пылеугольных котлоагрегатон, содержащее емкоетнойдатчик н виде вертикальной трубки с40электродами, сверху и снизу которогоразмещены столики в ннде вращающихсяот прибора дисков и индикатор, под-,. ключенный к выходу емкостного датчика, Вращающиеся диски регулируют дви 45жение насыпной золы через трубку емкостного датчика 2,Недостатком известного устройства является то, что вращающиеся диски 50 не позволяют достичь одинаковой скорости движения частиц по сечению датчика из-за наличия сухого трения час- тиц золы как друг о друга, так и о стенки датчика. Кроме того, насыпная 55 зола меняет свою плотность в зависи-.мости от скорости движения через се чение датчика, что приводит к сниже нию точности определения содержанияуглерода в золе,Цель изобретения - повышение точности и уменьшение инерционности путтем осуществления ниброожиженногосостояния эолы.Цель достигается тем, что устройство для определения углерода в золеуноса пылеугольных котлоагрегатов,содержащее емкостной датчик в видевертикальной трубки с электродами,подключенными к индикатору, и столик,закрепленный с зазором у нижнего торца трубки датчика снабжено вибратором горизонтальных с круговой поля.риэацией колебаний, жестко присоединенным к трубке емкостного датчика,и вибратором вертикальных колебаний,жестко присоединенным к столику, авходы вибраторов подключены к соот.ветствующим выходам управляемого источника питания, к входу которогоподключен управляющий вычислительныйблок, на вход которого через аналого"цифровой преобразователь подсоединеныакеелерометры; жестко закрепленные натрубке емкостного датчика и столика.На чертеже схематически изображеноустройство определения углерода вэоле уноса пылеугольных котлоагрега(тов.. Устройство состоит из емкостногодатчика .в виде вертикально установленной диэлектрической трубки 1, например стеклянной, имеющей воронкообразный верхний вход для удобства насыпания золы, с накладными электродами 2, подключенными к входу индикатора 3, столика 4, закрепленного сзазором у нижнего торца трубки датчя.ка, вибраторов 5 и 6, жестко закрепленные соответственно на трубке 1 истолике 4.К входу управляемого источникапитания 7 вибраторов подключен управляющий вычислительный блок 8, на вход,которого через аналого-цифровой преобразователь 9 подсоединены акселерометры 1 О и 11 в отдалении от вибраторов.,Устройство работает следующим образом.Наполняют золой трубку 1 и включают вибратор 5, Меняя напряжение источника питания 7, вибратора 5, увеличивают или уменьшают интенсивностьего колебаний, добиваясь максимальнойскорости поступательного движения1158911 4роднигателе, но с вялом, параллельным поверхности столика 4, на коя тором он закреплен,Источником питания 7 являются понижающие трансформаторы (ЛАТР),подключенные к сети 220 В (50 Гц).Поочередно меняя напряжение питаниявибраторов 5 и 6 в пределах 5-10 В,настраивают их частоту вращения, а0 значит, и вибрацнонное ускорениестенок трубки 1 н поверхности столика 4 на режим, соответствующийминимальной вязкости эолы динамическая вязкость примерно 2 Н 1 с/м )5 Прн этом стенки трубки и столикаиспытывают вибрационное ускорение впределах 10-16 м/с. В приведенномпримере устройства зола движетсячерез трубкусо скоростью, соот 2 О ветствующей расходу золы 10 4 кг/с,а величина емкости датчика меняетсяот 7 до 9 пФ при изменении концентрации углерода в. золе от О до25 вес,Е.. 25 В качестве индикатора Э используют мост переменного тока Р 589,Тогда эа нулевой уровень показаний,индикатора принимают 7 пФ.Направленная по радиусу кольцевого сечения трубки составляющая ско"рости. его точек при столкновении счастицами золы передается им по законам столкновения упругйх тел, Благодаря круговой поляризации колеба ний дебалансного груза вибратора 5частицы золы равномерно возбуждаютсяпо всей поверхности их соприкосновения с вибрирующей трубкой, что обеспечивает наиболее эффективное виброожижение эолы во всем объеме емкостного датчика,3золы через трубку (скорость поступательного движения золы контролируют, .например, по времени заполненибункера заданного объема), .Затемвключают вибратор 6 и меняют его напряжение от источника питания 7, увеличивая или уменьшая интенсивностьего колебаний, добиваясь дальнейшегоувеличения скорости поступательногодвижения эолы через устройство. Окончательноподстраивают режим вибратора 5 при работающем вибраторе 6, добиваясь движения: эолы с.максимальной.скоростью.Настройка режимов работы вибраторов закончена. Прн этом, стенки;трубки 1 емкостного датчика испытываютвнбрационное ускорение с горизонтальной круговой поляризации колебаний .(каждая точка тела трубки 1 вращает"ся в горизонтальной плоскости по малому радиусу с частотой. колебаний вибратора), а поверхность столика 4 ис"пытывает вибрационное ускорение вер. тикальных колебаний, интенсивностькоторых обеспечивает виброожиженноес минимальной вязкостью состояниезолы с равномерным распределениемуглерода в ней, При.движении золычерез емкостной датчик его емкость,а значит, и показания индикатора 3меняются в зависимости от содержанияуглерода в эоле, За нулевой уровеньотсчета принимают показания индикатора 3, соответствующие отсутствиюуглерода в эоле. По приращению показаний щщикатора 3 относительнонулевого уровня в момент измеренияисследуемой золы и градуировочномуграфик, предварительно построенному по пробам эолы с известнойконцейтрацией углерода, определяютотносительное содержание углеродав золеНапример, устройство для опреде" - 45лення углерода в золе уноса подключают в систему транспортировкиэолы, отбираемой иэ газохода длягравиметрического анализа. Заполнивтрубку 1, включают вибратор 5, собранный на микродвигателе ДПИ-81"0,4, на валу которого закреплен сэксцентрнснтетным радиусом 5 мм дебалансный груз О,5 г, жестко закрепленный на трубке 1 с валом, па-, 55раллельным оси трубки, и затеи включают вибратор 6, в качестве которогоможно применить ту же схему на микЕстественное ухудшениЕ виброожи" женного состояния золы у выходного нижнего отверстия трубки 1 компенси" руется дополнительным возбуждением частиц посредством вертикальной вибрации столика 4, снабженного вибратором. Амплитуда колебаний столика выбирается так же иэ условия удвоенной амплитуды частиц золы в зазоре, между трубкойн столиком 4, причем круговая частота колебаний частиц для лучшего ожижения эолы на краях столика должка быть не ниже частоты, возбуждаемой вибратором 5. Кроме того, требование равномерного ожижения золы на выходе ограничивает зазор между трубкой 1 и столиком 4,1 158911 Р ВНИИХИ Заказ 3578/43 Тираж 897 Подписное Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул,Проектная, 4 расстоянием меньше половины внутреннего радиуса трубки.При условии выполнения выщеописанных условий 1 конструктивных соотношений, размеров емкостного датчика и требуемого ускорения частиц)зола со скоростью, близкой к оптимальной, движется вниз по трубке 1,Дальнейшая корректировка режимадвижения золы проводится во времяЮработы, по скорости поступательногодвижения золы добиваются максимальной ее величины регулированием амплитуды вибраторов (или их частоты ),Как малая, так и излишняя интенсив Зность колебаний вибраторов приводятк уменьшению скорости поступательного движения золы. При малой интенсивности эффект виброожижения,очевидно, недостаточен, а при излив- Мней интенсивности колебаний в золевозникает виброкипение, резко уменьшающее ее подвижность.Как при недостаточной величинеускорения частиц золы, так и в сос- ф 5тоянии виброкипения в золе наблюдает. ся сепарация частиц по размеру, которая снижает точность измерений.Когда же скорость движения золы максимальна,т,е. минимальна ее вязкость, частицы золы имеют наибольшуюсвободу хаотического передвижения,среди них найбольшую скорость имеютчастицы углерода, как наиболее легкие среди всех частиц золы, Под влиянием хаотических соударений с тяжелями частицами окислов частицы углерода равномерно рассеиваются по всему объему золы, чем и достигается повышение точности определения их концентрации в золе,Поступательное движение виброожиженной золы с максимально возможной. скоростью тоже является необходимымуСловием для получения высокой точности. При малой поступательной скорости (или при ее отсутствии, какв закрытом сосуде) частицы виброожиженной золы стремятся к максимально"му, уплотнению, при котором хаотичес" укое движение частиц углерода затруднено, В движущейся эоле учаСткис максимальной плотностью разрушаются как от .взаимного трения, так и трения о стенки трубки 1 емкостногопЯтчика, и в его объеме устанавли-,вается вполне определенная эадаваемгя минимальной вязкости плотностьзолы, которая может быть повтореналюбое количество раз с высокой посравнению с насыпной плотностью точностью,Виброожиженную до минимальной вяэ.кости (и устойчивой плотности) золупропускают через емкостной датчик,величина емкости которого меняетсяв зависимости от относительной концентрации углерода в золе. Калибров"ку емкостного датчика проводят поэталонным пробам золы, концентрацияуглерода в котором определена впредварительных опытах, например,гравиметрическим анализом, Результаты определения углерода в золеуноса, например, в весовых процентахрегистрируются индикатором 3,Контроль возникновения виброожиженного состояния в эоле может бытьосуществлен посредством акселерометров 10 и 11. С уменьшением вязкостизолы энергия акустических колебанийс большей легкостью проникает в среду, а уменьшенная доля энергии достигает по поверхности трубки столика акселерометров. Поэтому в режимеминимальной вязкости золы показанияакселерометров будут тоже минимальны. На чертеже акселерометры 1 О и 11через аналого-цифровой преобразователь подключены на вход управляющего вичислительного блока, выходкоторого подсоединен к управляюще.му входу источника литания 7 вибраторов.В простейшем случае вибраторы 5и 6 могут быть собраны на микродвигателе, например ДПИс эксцентриком,Их источником питания могут быть,например, тиристорные выпрямители сширотно-импульсным управлением времени открывания тиристоров,В постоянное запоминающее устройство управляющего вычислительногоблока 8 введен алгоритм, минимизирующий посредством изменения скоростивращения микродвигателя вибраторов 5и 6 уровень электрических сигналовакселерометров 10 и 11,