Способ ультразвукового контроля параметров потока пульпы в пульпопроводе и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 19) (11) 151)4 С 0 Т ВИДЕТ ВТОРСКОМ тельнойЦель иэои информполнител пульпо звуков сирующимоси, пе44. Кроке пуль звуковыефнксирукнцвдоль пулпопроводны Лэмбаводу 44 пи в двухпульпопро СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Криворожский горнорудный институт(56) Авторское свидетельство СССРУ 1135495, кл, В 02 С 25/00, 1983,(54) СПОСОБ УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯПАРАМЕТРОВ ПОТОКА ПУЛЬПЫ В ПУЛЬПОПРОВОДЕ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к бесконтактным методам контроля технологических потоков и может быть использовано в рудообогатительной и строи 13 13, фдцГЕН астях промышленности.тения - повышение точност ативности путем измерения доьных параметров, На стенке овода 44 располагают ультра- преобразователи 4 и 6 с фики призмами 5 и 7 на одной пендикулярной пульпопроводутого, располагают на стен- провода совмещенные ультрапреобраэователи 16 и 18 на их призмах 17 и 19 на оси ьпопровода, В стенке пульвозбуждают и принимают волперпендикулярно пульпопрори наличии пульпы и без нее встречных направлениях вдоль вода, измеряют затухание1370543волн Лэмба в выбранных направлениях 40 умножения определяют значенияи по значениям затуханий с помощью уровня, скорости и расхода пульпы.блоков 12 и 36 вычитаний и блока 2 с.п. ф-лы, 1 ил,15 Изобретение относится к области измерения параметров технологическихпотоков бесконтактным ультразвуковым методом и может быть использовано в горно-обогатительной, строительной, химической и других отраслях промышленности.Целью изобретения является повышение точности контроля и информативности путем измерения дополнительных параметров.На чертеже приведена блок-схемаустройства для осуществления способа ультразвукового контроля,Устройство для ультразвуковогоконтроля параметров потока пульпысодержит последовательно соединенные мультивибратор 1, первый формирователь 2 импульсов, первый генератор 3 зондирующих импульсов, первыйультразвуковой преобразователь 4, установленный на первой формирующейпризме 5, второй ультразвуковой преобразователь 6, установленный на вто 25рой формирующей призме 7, первый приемный усилитель 8, выход которогоподключен к первому входу первого блока 9 селекции, второй вход которогочерез первый времяэадающий блок 10соединен с выходом мультивибратора301, а выход первого блока 9 селекциичерез третий интегратор 11 подключенк первому входу первого блока 12 вычитания, второй формирователь 13 импульсов, выход которого через второй З 5генератор 14 зондирующих импульсовподключен к первому входу электронного коммутатора 15, второй вход которого соединен с третьим ультразвуковым преобразователем 16, укреплен Оным на третьей формирующей призме 17,третий вход соединен с четвертымультразвуковым преобразователем 18,укрепленным на четвертой формирующейпризме 19, а выход электронного коммутатора 15 подключен к второму приемному усилителю 20, выход которого соединен с вторым входом второго блока 21 селекции, первый вход которого через второй времязадающий блок22 подключен к выходу мультивибратора 1, а выход второго блока 21 селекции соединен с вторыми входами первого 23 и второго 24 электронных ключей, счетчик 25, вход которого соединен с четвертым входом электронногокоммутатора 15, входом втОрого формирователя 13 импульсов и выходоммультивибратора 1, а выход счетчика25 подключен к входу дешифратора 26,первый выход которого через последовательно соединенные первый одновибратор 27, дифференциатор 28 и первыйамплитудный ограничитель 29 подключен к первому входу первого электронного ключа 23, а второй выход дешифратора 26 через последовательно соединенные второй одновибратор 30,второй дифференциатор 31, четвертый амплитудный ограничитель 32 соединенс первым входом второго электронного ключа 24, выход которого подключен к второму входу второго амплитудного детектора 33, первый вход которого через третий амплитудный ограничитель 34 соединен с выходом второгодифференциатора 31, а выход второгоамплитудного детектора 33 через второй интегратор 35 подключен к второму входу блока 36 вычитания, первыйвход которого через первый интегратор 37 соединен с выходом первогоамплитудного детектора 38, первыйвход которого подключен к выходу первого электронного ключа 23, а второйвход первогО амплитудного детектора 38 через второй амплитудный ограничитель 39 подключен к выходупервого дифференциатора 28, выходвторого блока 36 вычитания соединенс первым входом блока 40 умножения ивходом масштабирующего блока 41,выход масштабирующего блока 41 подключен к второму входу первого блока 12313вычитания, третий вход которого соединен с первым задатчиком 42, а выход первого блока 12 вычитания подключен к третьему входу блока 40 умножения, к второму входу которогоподключен второй задатчик 43,Первая 5 и вторая 7 формирующиепризмы закреплены на стенке технологического пульпопровода 44 по оси,которая перпендикулярна основаниютехнологического пульпопровода 44, атретья 17 и четвертая 19 формирующиепризмы - по оси, которая параллельна этому основанию,Способ осуществляют следующим образом,Сформированные ультразвуковые колебания с помощью формирующих призм преобразовываются в волны Лэмба и вводятся в стенку технологического пульпопровода. Производится одновременное измерение затухания волн Лэмба, распространяющихся по стенке технологического пульпопровода подвум осям, одна из которых параллельна, а вторая перпендикулярна основанию технологического пульпопровода.Вычисляется разность затуханий волн Лэмба, распространяющихся по оси, параллельной основанию технологического пульпопровода, в направлении движения технологического потокаи в противоположном направлении для измерения скорости движения технологического потока. Вычисляется разность затуханий волн Лэмба, распространяющихся по оси, перпендикулярной основанию технологического пульпопровода, при наличии в нем потока и без него для измерения уровня потока в пульпопроводе.По разности затуханий встречных волн Лэмба вдоль пульпопровода судят о скорости потока пульпы.Вычисляется произведение вычисленных разностей, величина которого представляет собой массовый расход технологического потока.Устройство для осуществления способа ультразвукового контроля параметров технологических потоков работает следующим образом,Мультинибратор 1 генерирует импульсы постоянной длительности, которые первым формирователем 2 импульсов преобразовываются в запускающие импульсы большой скважности и включают первый генератор 3 зондирующих70543 5 10 15 70 5 ЗО 35 40 45 50 55 импульсов, работающий в ждущем режиме,Первый генератор 3 зондирующихимпульсов генерирует радиоимпульсыпрямоугольной формы, поступающие напервый ультразвуковой преобразователь 4, который преобразует электрические колебания в упругие ультразвуковые колебания среды. Эти колебанияпреобразуются первой формирующейпризмой 5 в волны Лэмба, распространяющиеся в стенке технологическогопульпопровода 44 по оси, перпендикулярной основанию технологическогопульпопровода. Волны Лэмба, пройдяфиксированное расстояние по стенкепульпопровода, поступают на вторуюформирующую призму 7, преобразующуюих в продольные ультразвуковые колебания, поступающие затем на второйультразвуковой преобразователь 6.Второй ультразвуковой преобразователь 6 осуществляет преобразованиеупругих ультразвуковых колебаний вэлектрические колебания, которыеусиливаются первым приемным усилителем 8 и поступают на первый входпервого блока 9 селекции. При прохождении по стенке технологического пульпопровода 44 волной Лэмбафиксированного расстояния (от первой 5 до второй 7 формирующих призм)величина ее затухания зависит отуровня технологического потока впульпопроводе 44 (чем выше уровень,тем больше ее затухание) и плотности пульпы.Для того, чтобы отстроиться от помех, вызванных, например, сигналом,отраженным от основания технологического пульпопровода 44, первыйвремязадающий блок 10 формирует управляющий импульс, сдвинутый на время й относительно импульса мультивибратора 1. Сформированный первымвремязадающим блоком 10 управляющийимпульс открывает первый блок 9 селекции и электрические колебания,усиленные первым приемным усилителем 8, поступают на третий интегратор 11, который усредняет поступившийна его вход сигнал. Выходной сигналтретьего интегратора 11 поступаетна первый вход первого блока 12 вычитания, на третий вход которого поступает сигнал 3 с первого задатчика 42. Величина задания 1 первогоозадатчика 42 определяется значением5 13705 затухания волны Лэмба, распространяющейся по стенке технологического пульпопровода 44 от первой 5 до второй 7 формирующих призм при отсут 5 ствии в нем технологического потока На второй вход первого блока 12 вычитания с масштабирующего блока 41 с масштабным коэффициентомпоступает сигнал, пропорциональный скорости ч движения технологического потока в пульпопроводе 44. Результат вычисления разности первым блоком 12 вычитания пропорционален уровню Ь технологического потока в пульпопроводе 44, т.е,: СкороСть движения технологического 2 потока в пульпопроводе 44 определяется следующим образом.Импульсы постоянной длительности с мультивибратора 1 вторым формирователем 13 импульсов преобразовываются в запускающие импульсы большой скважности, которые включают второй генератор 14 зондирующих импульсов, работающий в ждущем режиме. Второй генератор 14 зондирующих импульсов генерирует радиоимпульсы прямоугольной формы, поступающие на первый вход электронного коммутатора 15, который при каждом импульсе мультивибратора 1, поступающем на его четвертый вход,35 подключает к выходу второго генерато-ра 14 зондирующих импульсов третий 16 или четвертый 18 ультразвуковые преобразователи. При этом четвертый 28 или третий 16 соответственно ультразвуковые преобразователи подключаются к входу второго приемного усилителя 20.Третий 16 (четвертый 18) ультразвуковой преобразователь, подключенный электронным коммутатором 15 к выходу второго генератора 14 зондирующих импульсов, преобразовывает электрические колебания в упругие ультразвуковые колебания среды. Эти колебания преобразуются третьей 17 четвертой 19) формирующей призмой в волну Лэмба и вводятся в стенку технологического пульпопровода 44, Причем коммутация третьего 16 и четвертого 18 ультразвуковых преобразователей электронным коммутатором 15 позволяет сформировать волны Лэмба,распространяющиеся как в направлении движения технологическогопотока, так и противоположно последнему.Волна Лэмба, распространяющаяся по стенке технологического пульпопровода 44 в направлении, совпадающем с направлением движения технологического потока, поступает на третью формирующую призму 17, а в пров тивоположном направлении - на четвертую формирующую призму 19, которые осуществляют преобразование ее в продольные ультразвуковые колебания. Полученные ультразвуковые продольные колебания преобразовываютсятретьим 16 или четвертым 18 соответственно ультразвуковым преобразователем в электрические колебания, которые усиливаются вторым приемнымусилителем 20 и поступают на второйвход второго блока 21 селекции.Второй блок 21 селекции осуществляет временную селекцию принимаемых электрических колебаний, т.е. открывается на время Г, равное длительности импульса, сформированноговторым времязадающим блоком 22, причем сформированный импульс сдвинут на время г. относительно импульса мультивибратора 1. Проселектированный сигнал с выхода второго блока 21 селекции поступает на вторые входыпервого 23 и второго 24 электронныхключей, которые пропускают этот сигнал для вычисления затуханий 1, 1 волн Лэмба при поступлении на их первые входы импульсов управления.Импульсы с выхода мультивибратора 1 поступают на вход счетчика 2 э, где они подсчитываются, результат счета поступает на вход дешифратора26, Если сумма импульсов, поступающих на вход счетчика 25, нечетная, то дешифратор 26 формирует импульс на его первом выходе, а если сумма четная, то импульс формируется на его втором выходе.1Импульс с первого и второго выходов дешифратора 26 поступает на входпервого 27 и второго 30 одновибраторов соответственно, которые формируют прямоугольные импульсы фиксированной длительности, Сформированные первым 27 и вторым 30 одно- вибраторами прямоугольные импульсы поступают на вход первого 28 и второго 31 соответственно дифференциаторов, которые преобразовывают по 1370543пульсы управления. т,е.,1 т(д) ступающий прямоугольный импульс в два (разной полярности) - положительный, соответствующий переднему фронту, и отрицательный, соответствуВ ющий заднему фронту входного импульса, С выхода первого дифференциатора 28 полученные раэнополярные импульсы поступают на первый 29 и второй 39 амплитудные ограничители, причем амплитудный ограничитель 29 пропускает только положительный импульс (на его выходе формируется импульс открытия ), а второй амплитудный ограничитель 29. - только отрица тельный импульс (на его выходе формируется импульс сброса). С выхода второго дифференциатора 31 полученные разнополярные импульсы20 поступают на третий 34 и четвертый 32 амплитудные ограничители, которые аналогичным образом формируют на своих выходах соответствующие имПри возникновении в стенке пульпопровода волны Лэмба на нее воздействуют динамические эффекты движущегося потока. Эти эффекты, т,е, давление,вызываемое ими в зависимости от 30 того, совпадает направление их воздействия с направлением движения волны или нет, приводят к различному затуханию волн Лэмба. При этом величина затухания определяется величиной этого давления, т.е. скоростью потока.Если волна Лэмба распространяется по стенке технологического пульпопровода 44 в направлении движения 40 технологического потока, то на первый вход первого электронного ключа 23 поступает импульс открытия с выхода первого амплитудного ограничителя 29, открывающий его, и проселек Б тированный сигнал с выхода второго блока 21 селекции поступает на первый вход первого амплитудного детектора 38. Первый амплитудный детектор 38 запоминает текущее значение амплитуды электрического сигнала, которое и поступает на первый интегратор 27, вычисляющий среднее значение затухания амплитуды д . С приходом на второй вход первого амплитудного детектора 38 импульса сброса с выхода второго амплитудного ограни - чителя 39 происходит сброс ранее записанного значения амплитуды,Если же волна Лэмба распространяется по стенке технологического пульпопровода 44 в направлении, противо- положном движению технологического потока, тогда на первый вход второго электронного ключа 24 поступает импульс открытия с выхода третьего амплитудного ограничителя 34, открывающий его, и проселектированный сигнал с выхода второго блока 21 селекции поступает на первый вход второго амплитудного детектора 33. Второй амплитудный детектор 33 запоминает гекущее значение амплитуды электрического сигнала, которое и поступает на второй интегратор 35, вычисляющий среднее значение затухания амплитуды д. С приходом на второй вход второго амплитудного детектора 33 импульса сброса с выхода четвертого амплитудного ограничителя 32 происходит сброс ранее записанного значения амплитуды.Вычисленные значения затухания амплитуд д, и д волн Лэмба поступают соответственно на первый и второй входы второго блока 36 вычитания. Вычисленная разность , - дпропорциональна скорости ч движения технологического потока в пульпопроводе 44.В блоке 40 умножения производится умножение трех величин, поступающих на три его входа, причем на первый вход поступает сигнал, пропорциональный скорости ч движения технологического потока, с выхода второго блока 36 вычитания, на второй вход - сигнал, соответствующий ширине 1 технологического пульпопровода 44, с выхода второго задатчика 43, а на третий вход - сигнал, соответствующий высоте Ь технологического потока в пульпопроводе 44, с выхода первого блока 12 вычитания. Вычисленное блоком 40 умножения произведение пропорционально массовому расходу Я технологического потока в пульпопроводе 44,Формула изобретения 1. Способ ультразвукового контроля параметров готока пульпы в пульпопроводе, заключающийся в том, чтодами-выходами совмещенных ультразвуковых преобразователей, и вторым приненными счетчиком и дешифратором,двуными первыми дифференциатором, входкоторого подключен к выходу первогоодновибратора, амплитудным ограничителем, электронным ключом, амплитудзан с первыми входами блока умнокения и масштабирующего блока, соединенного выходом с вторым входом первого блока вычитания, последовательно соединенными вторыми дифференциатором, вход которого подключен к выным ограничителем, электронным клю чом и интегратором, выход которогосвязан с вторым входом второго блокавычитания, третьим амплитудным ограничителем, включенным между выходом первого дифференциатора и входом"Сброс" первого амплитудного детектора, четвертым амплитудным ограничивторого амплитудного детектора, третьим интегратором, включенным мездувыходом первого блока селекции и третьим входом первого блока вычитания,подключенного к второму входу блокаумножения, связанным с его третьим40входом вторым эадатчиком выход Вто-,1рого блока селекции соединен с вторыми входами электронных ключей, выход мультивибратора подключен к входам счетчика, второго формирователяимпульсов н к управляющему входу 45электронного коммутатора, первый ивторой ультразвуковые преобразователи установлены на стенке пульпопровода перпендикулярно ему, а все ультразвуковые преобразователи выпол- ВОиены с формирующими призмами. ь Л.Кондрыкинскаяоданич Корректор С,Шекмар Редактор А.Маковская Заказ 413/43 Тирах 847 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4/5Подписное Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная,4 9 1370543возбуздают ультразвуковые колебания,принимают их и по измеренным характеристикам ультразвуковых колебаний емным усилителем, выход которогоопределяют искомые параметры о т -ф 5связан с вторым входом второго блол и ч а ю щ и й с я тем, что, с це- ка селекции, последовательно соедилью повышения точности и информативности контроля, в стенке пульпопро- мя входами соответственно подключенвода возбулщают и принимают волны ным к входам первого и второго одноЛэмба перпендикулярно пульпопроводу 1 О вибраторов, последовательно соединенпри.наличии пульпы и без нее и в двухйстречных направлениях вдоль пульпопровода, измеряют затухание волнЛэмба в выбранных направлениях, поразности затуханий волн Лэмба в на ным детектором, интегратором и вторымпавлении, перпендикулярном пульпопроводу, судят об уровне пульпы,по разности затуханий волн Лэмба внаправлении пульпопровода судят оскорости потока пульпы, а по произведению скорости потока и уровня пульпы судят о расходе2, Устройство для ультразвукового ходу второго одновибратора, амплитудконтроля параметров потока пульпы впульпопроводе,содераащее последовательно соединенные мультивибратор,первый формирователь импульсов, первый генератор зондирующих импульсов ипервыйультразвуковой преобразователь, последовательно соединенные второйультразвуковой преобразователь, первый приемный усилитель и первый блокселекции, .первый времяэадающий блок,включающий между мультивнбратором ивторым входом первого блока селекциипоследовательно соединенные второйвремяэадающий блок, вход которогосвязан с мультивибратором, и второйселектор, первый и второй одновнбраторы, последовательно соединенныепервый задатчик и первый блок вычитания, блок умножения и масштабирующий блок, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что оно снабжено двумя совме"щенными ультразвуковыми преобразователями, установленными вдоль пульпопровода, последовательно соединенными вторым формирователем импульсов,вторым генератором зондирующих импульсов, электронным коммутатором,другие входы которого связаны с вхоСоставителТехред И,Х