Способ измерения зольности и влажности угля и устройство для его осуществления

,ЪсВороанловградский филиал Государственного проектно-1 3конструкторского и научно-исследовательекагоинститута по автоматизации угольной промышленности"-.1(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЗОЛЬНОСТИ И ВЛАЖНОСТИ УГЛЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Изобретение относится к технике измерения параметров качества продуктов углеобогащения и может быть использовано для контроля зольности и влажности, например концентрата отсадочной машины, непосредственно в транспортном потоке.Известен диэлькометрический способ и устройство контроля параметров качества, в частности влажности угля, основанный на использовании ре 10 зонансных свойств измерительных контуров, в состав которых входят конденсаторные датчики, заполненные исследуемым материалом. При этом ем 15 кость датчиков имеет функциональную связь с контролируемым параметром качества материала 11,Чувствительность диэлькометрического метода измерения влажностьг на порядок выше, чем зольности, а реализация проще, Связано это, с тем, что чувствительность метода определяется величиной диэлектрической проницаемости, которая для воды равна 81 ед., т.е. на порядок больше, чем средняя величина ее (7,5) для золообразующих элементов угля.Однако известный способ контроля относится к дискретным, не позволяет производить измерение параметров качества непосредственно в транспорт-. ном потоке. Низкая точность измерений вызвана зависимостью результатов контроля от многих мешающих факторов, влияние которых особенно трудно учесть при осуществлении контроля качества угля в потоке. В первую очередь это такие мешающие факторы, как величина активнойпроводимости контролируемого материала, его плотность укладки, химсостав и др., например, зольность материала при контроле влажности и, наоборотвлажность - при контроле зольности.Известен также способ измерения зольности и влажности угля, включающий облучение угля переменньм полем,) 43 высокой частоты, измерение на двух фиксированных частотах емкостей измерительных контуров дифференциального датчика, сравнение измеренных емкостей, а устройство при этом содержит дифференциальный емкостной датчик и два частотных канала измерения, включающих генератор высокой частоты, измерительный контур, детектор, один масштабный усилитель, схему сравнения и регистрирующий прибор 21.Сущность известного способа заключается в следующем.Контролируемый материал - уголь данной марки с заданной для данного технологического потока веЛичиной зольности и произвольной величиной влажности - вводят в датчик. На материал воздействуют переменным полем высокой частоты, производят уравновешивание системы измерительных контуров, первой - на фиксированной частоте Г, . второй - на Гпри заполнении дифференциального датчика . углем заданной для данного технологического потока зольности.Уравновешивание осуществляется вручную путем изменения величины подстроечных реактивных элементов измерительного контура таким образрм чтобы импеданс каждого измерительного контура при подключении модулирующих элементов и их отключения по модулю оставался неизменным, но меняя при этом фазу (знак).При таком уравновешивании контуров модуляция напряжения на них отсутствует, т,е, выполняются условияг- ю (С 1 фС 3+С +с 1+ . -СХф И+С + где В 1В 2 - активное сопротивлениематериала на двух фиксированных частотах;.1, .2 - опорные индуктивностиизмерительных контуров;щ ,и - фиксированные частоты; 4С 1 С 2 - подстроечные емкостиконтуров;С 3 С " эталонные емкости;См 1, См 2 " модулирующие емкости; С, Сх - емкость датчика, эапол- Ф Фненного углем с заданной для данного техно" логического потока величиной зольности и произвольной величиной влажности на каждой из фиксированных частот.В датчик вводят контролируемый материал с текущими значениями параметров качества (зольности и влажности) и опять воздействуют на него полем высокой частоты. При этом получают текущие значения емкостей дифференциального датчика. При отличии этих параметров качества угля (зольности, влажности или того и другого вместе) по отношению к заданным величинам или их отклонении от заданных в процессе движения угольного потока равенство (1) нарушается и будет иметь место модуляция выходного напряжения измерительных контуров.В дальнейшем измеряют глубину модуляции (разность ампгртудных значений напряжения на каждом из измерительных контуров при подключенном и отключенном модулирующем элементе С 1, или См) голученный сигнал по каждому иэ частотных каналов детектируют, усиливают и сравнивают между собой путем вычитания. По усредненному значению полученного таким образом разностного сигнала судят только о зольности угля.Известный способ контроля зольности позволяет исключить влияние мешающего фактора - влажности, так как долевое влияние этого фактора на глубину модуляции напряжения на контурах на каждой из фиксированных частот одинаково, а следовательно, на величине разностного сигнала влияние этого фактора не скажется, Это вытекает из того, что диэлектрическая проницаемость воды не зависит от частоты вплоть до О мГц.Однако известный способ и устройство имеют низкую точность контроля зольности угля и не позволяют одновременно и непрерывно осуществлять наряду с зольностью контроль влажнос-, ти одного и того .же потока углянего соединен через третий масштабный усилитель со схемой сравнения ,второго частотного канала, третий масштабный усилитель второго частотного канала соединен со схемой сравнения первого частотного канала, выход схемы сравнения каждого частотного канала соединен с последовательно подключенными интегрирующим элементом, пятым масштабным усилителем и регистрирующим прибором, а вход блока непрерывного уравновешивания с первым масштабным усилителем.На чертеже приведена функциональная схема устройства, реализующего способ.Устройство состоит из питающих высокочастотных генераторов 1 и 2, именицих фиксированную частоту и/, и Ж, измерительных контуров 3 и 4, которые составлены из индуктивностей . и 1.2, уравновешивающих емкостей С 1 и С 2, измерительных ячеек С и С дифференциального емкостного преобразователя 5 и активных сопротивлений (потерь материала) В и В 2 соответственно, резисторов й, через которые подается напряжение питания от генераторов 1 и 2 на измерительные контуры 3 и 4, коммутирующихустройств б и 7 с модулируюшими реактивными элементами С 1, С, детекторов 8 и 9, масштабных усилителей 10-17, блоков непрерывного уравновешивания 18 и 19 с эталонными емкостями СЗ и С 4, логарифмирующих блоков 20 и 21, схем сравнения 22 и 23, интегрирующих устройств 24 и 25,масштабных усилителей 26 и 27, регистрирующих приборов 28 и 29 и узлов суммирования 30 и 31.Устройство работает следующим образом.Перед установкой дифференциального емкостного преобразователя (датчика) в поток контролируемого угля, в датчик поочередно вводят сухой уголь данной марки, минимальной для данного потока зольности, сухой уголь той же марки максимальной золь 4 ности, технологическую воду и, воздействуя на каждую из компонентов полем высокой частоты, производят разовые измерения соответствующих емкостей датчика на фиксированных частотах о и о По полученным данным, вручную устанавливают соответствующие коэффициенты усиления масштабных усилителей 12-7. При этом интен сивность усиления усилителей будетразличной и определяется из выражений Сь- ВпУМ)СЬС,ф С фпМК= , К К"где К-К 7 " коэффициенты усилениясоответствующих масштабных усилителей, аь," е е" .е., :ь,Ъ 1 где В - постоянный коэффициент про- ЗФ порциональности.Затем в датчик вводят контролируемый материал данной марки с заданнойвеличиной зольности, Которую необходимо поддерживать постоянной вхо де ведения технологического процесса, и произвольной, но известной величиной влажности. Воздействуя наматериал полем высокой частоты, производят исходное уравновешиваниесистемы контуров с помощьш подстроечных реактивных элементов С и С 2, тактак как это было описано. Фиксируютзначения емкости С 1 и СХо датчикаи данные об их величинах вводят всоответствукнцие узлы 30 и 31 суммирования. Это позволяет получить навыходе узлов суммирования текущиезначения емкостей Си Сдатчика,входящих в формулы (3) и (4) и независящих от величин активных потерь.При этом СС 1 + Ь С 1, и СФ- С + дс.После этого в датчик вводят контролируемый уголь с текущими значениями параметров качества и регистрируют показания приборов 28 и 29.Использование изобретения позволяет вести одновременно одним и тем жеустройством контроль как зольности,так и влажности одного и того же ф технологического потока контролируемого угля. При этом точность контроля повышается не только за счетисключения влияния на результат конт 1роля активных потерь материала и та-ких мешающих факторов, как зольностьпри контроле влажности и наоборот,но также за счет учета влияния межэлементного эффекта контролируемогоматериала и одновременности контролявлажности и зольности одного и тогоже потока материала,Последний фактор важен, например,для осуществления коррекции показаний влажности по зольности, так какразличие времен контроля каждого изэтих параметров, что имеет место всуществующих сегодня системах контроля, свидетельствует об анализеразличных потоков материала, а эточревато более существенным влияниемтемпературы окружающей среды, материала и других факторов на результаткоррекции, а следовательно, и контроля.Формула изобретения1. Способ измерения зольности и влажности угля, включающий облучение угля переменным полем высокой частоты, измерение на двух фиксированных частотах емкостей измерительных контуров дифференциального датчика, сравнение измеренных емкостей, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения зольности и влажности угля, емкости измерительных контуров дифференциального датчика измеряют с углем максимальной и минимальной зольности н технологической водой, и зольностьугля определяют по соотношениюСС СхСССС с с С351п -- .е - -6 ь Ь -с с,с, с а влажность по соотношениюС С С3 п - - Ь - -М - Ь -С СС г., Си ЬпЬ3 п -- Вп -Вп 6 пС, СС, СЪ45где А - зольность измеряемого угля- влажность измеряемого угля С, С, С и С, С 1, С- емкости датчика с сухим углем минимальной зольности, сухим углеммаксимальной зольности и технологической воды соответственно",СХ 1, С 1- текущие значения емкости датчика, при введении в негоконтролируемого угля с текущимипараметрами качества, на каждойиз двух фиксированнь,х частот.2, Устройсво измерения зольности и влажности угля, содержащее дифференциальный емкостной датчик идва частотных канала измерения, включающий генератор высокой частоты,измерительный контур, детектор, одинмасштабный усилитель, схему сравнения и регистрирующий прибор, о т -л и ч а ю щ е е с я тем, что каждыйиз частотных каналов измерения дополнительно снабжен блоком непрерывногоуравновешивания, узлом сравнения,четырьмя масштабными усилителями,логическим блоком, интегрирующимэлементом, при этом в каждом частотном канале выход блока непрерывногоуравновешивания соединен с узломсравнения, выход которого связан совторым масштабным усилителем, соединенным с логическим блоком, выходпоследнего соединен через третиймасштабный усилитель со схемой сравнения второго частотного канала,третий масштабный усилитель второгочастотного канала соединен со схемойсравнения первого частотного канала,выход схемы сравнения каждого частотного канала соединен с последовательно подключенными интегрирующим элементом, пятым масштабным усилителеми регистрирующим прибором, а входблока непрерывного уравновешиванияс первым масштабным усилителем,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Берлинер И.А. Измерение влажности. М "Энергия", 1973.2. Авторское свидетельство СССР9436274, кл, В 03 В 3/00,6 О й 27/22, 1971 (прототип),891149 Составитель В.ПерсицТехред С. Мигунова Корректор О.Билак Редактор Л.Гратилло Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Заказ 11074/8 Тираж 628 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5