Способ обнаружения электропроводящих тел в потоке и устройство для его осуществления

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советски кСфциалистичесииеРеспублик ц)900855(5)М, Кл, В 03 С 1/30 с присоелинением заявки М еаеударетеениые квинтет СССР ав деиам язеаретеник и атерытвя(23)Приоритет Опубликовано 30.01. 82 Бюллетень яв ч Дата опубликования описания 30 0 1, 82(72) Авторы изобретения В.Г.Шкилев, Т.Н.Шкилева, В.Г.Шкилев, Л.и Ю. Е. Царегородцев Нирнинское управление Научно-производстиСибцветметаавтоматика Министерства цветм) Заявител т.ал ургии р(т ОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЦИХ ТЕ В ПОТОКЕ РУДЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЦЕСТВЛЕНИЯ Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых, а именно к способам и устройствам для автоматического обнаружения металлических предметов в потоке руд, в том числе магнитных и может быть применено в металлургической, горнодобывающей промышленности, где необходима защита, например дробильного оборудования, от попадания металлических предметов с основным потоком материала, а также может быть применено в качестве самородкоулавливателя на драгах.Известен способ и устройство для обнаружения металлов, состоящее в основном из катушек возбуждения и набора измерительных катушек, причем катушка возбуждения запитывается от генератора переменного тока, а приемная катушка соединена с блоком регистрации, в котором осуществляется измерение амплитуды или фазы компо" нент вторичного поля 13,Основными недостатками иэвестногустройства являются низкая чувствительность и стабильность работы.Известен способ обнаружения электропроводящих тел в потоке руды, путем облучения руды электромагнитнымполем, задания порога чувствительности, измерения вторичного поля и сранения его с заданным порогом.Известный способ значительно повытошает точность обнаружения электропроводящих тел при выполнении следующих условий: правильного выбора ра"бочей частоты в зависимости от 15реальных характеристик материала,необходимости контроля правильности фазовой компоненты вторичногоэлектромагнитного поля, выбора наиболее благоприятного для обнаружениятела направления первичного поля,наблюдения в наиболее благоприятном направлении вторичного поля,вызванное обнаруживаеьм телом, инеобходимости правильно определятькоз ффици ент у с иле ни я уст рой ст ва регистрации в зависимости от характеристики потока материала.Известно также устройство, содержащее генератор переменного тока спередающей катушкой, приемные катуш"ки соединенные с усилителем, пороговый элемент.Принцип работы этого устройстваоснован на облучении исследоваемогоматериала переменным электромагнитным полем и регистрации суммы сигналов амплитуд и фаз наведенных отметаллического тела в излучающей иприемных катушках.Это позволяет увеличить чувствительность и избирательность обнаружения металлических тел в потоке сла"бопроводящих и непроводящих материалах 21 и 33Основным недостатком известныхспособов и устройств является низкаяэффективность обнаружения электропроводящих тел, которое объясняется следующим образом,Как правило в горной промышленности при обогащении очень часто попадаются магнитные руды, которые приводят к ложным срабатываниям металлоискателейКусок руды, обладая собственныммагнитным моментом, наводит на приемных и передающих катушках электродвижущую силу значительной величины,При этом распознать сигнал от металла не представляется возможным. Величина этой электродвижущей силыпропорциональна - произведению составляющей магнитного момента на косинус угла между его направлениеми продольной осью катушки. Изменятьили выбирать необходимую частоту излучающего поля (для исключения ложных срабатываний) не предоставляетсявозможным, так как параметры магнитной руды, как правило, неизвестныи изменяются в зависимости от локальных участков мест добычи и шихты,апоэтому заранее изменять частоту первичного электромагнитного поля,а вместе с тем параметры и ориентацию передающей и приемных катушекневозможно, так как направлениесоставляющей вектора магнитного момента неизвестно и представляет собой случайный процесс,Таким образом, при наличии магнитной руды, возникают ложные срабатывания, которые приводят к час 10 15 Ло 25 30 35 40 45 50 55 тым остановкам конвейеров подающихруду в обогатительный процесс, Пляисключения ложных срабатываний отмагнитной руды, приводящих к простою технологического оборудованияначинают уменьшать чувствительностьустройства регистрации до тех пор,пока сигнал от кусков магнитной руды не будет вызывать ложных срабатываний устройства обнаружения,Уменьшение чувствительности (например, с помощью изменения коэффициента усиления усилитель в сторону уменьшения или порога регистрации) исключает ложные срабатывания от магнитной руды, но не позволяет обнаруживать металлические предметы зубья ковшей, траки гусеницэкскаваторов, шарошки и т,д.) откликот которых меньше сигнала магнитнойруды.Попадание этих предметов в основное технологическое оборудование ( например, дробилки, мельницы самоизмельчения и т,д.) вызывает его поломки и другие аварии,Так например в алмазодобывающейпромышленности, попадание металлических тел в мельницу самоизмель"чения приводит к повр"ждению граней алмазов, что резко снижает ихстоимость после добычи.К недостаткам данного способаи известных устройств следует также отнести низкие эксплуатационныехарактеристики, обусловленные частой,наладкой и настройкой, иэ-за изменения параметров передающих и приемных катушек, настроенных в резонансс частотой излучающего переменногоэлектромагнитного поля, от изменения температуры внешних магнитных иэлектромагнитных полей, металлических масс конструкций и оборудованияи т.д., требующих постоянного внимания высококвалифицированного персонала.Цель изобретения - повышение эффекти вности обнаружения эле ктропроводящих тел в потоке руд, в том числеи ма гнит ных.Поставленная цель достигаетсятем чт о облу чение руды осущ ест вляют периодически постоянным электромагнитным полем, запоминают величину вторичного поля, изменяют порогчувствительности пропорциональновеличине вторичного поля, прерываютоблучение электромагнитным полем при90085 50 5достижении макси мал ь ной вели чи нывторичного поля, повторно измеряютвеличину вторичного поля, сравниваютее с измененной величиной порогаи по разности измеренных величинвторичного поля и порога судят о наличии электропроводящих тел.Поставленная цель достигается такжетем, что устройство снабжено электронным ключом, запоминаоцим элементом, 10блоком нахождения максимума, двумялогическими схемами И, при этомвыход усилителя подключен ко входузапоминающего элемента, первомувходу первой логической схемы И и кО 15входу блока нахождения максимума,выход которого подключен к управляющему входу электронного ключа, ковторому входу первой логической схеМы И и к первому входу второй логической схемы И, ко второму входукоторой подключен вход пороговогоэлемента, входы которого соединены с выходами первой логическойсхемы Ии запоминающего элемента, а выход электронного ключа соединен с передаоцей катушкой,Генератор тока выполнен в видеисточника постоянного тока,На чертеже изображена блок-схема З 0устройства для реализации электромагнитного способа обнаружения электропроводящих тел в потоке магнитных руд.Устройство содержит источник 135постоянного тока, соединенный черезэлектронный ключ 2 с передающейкатушкой 3, двух приемных катушек4 и 5, соединенных последовательновстречно между собой и соединенныхс входами усилителя 6, выход которого соединен с входами блока 7 нахождения максимума, логической схемы И 8 и запоминаоцего элемента 9,причем выход блока 7 соединен с управляющим входом электронного клю"ча 2 и с входами логических схемИ 8 и И 10, пороговый элемент 11включенный между входом логическойсхемы И 8 и одним из входов логи"цеской схемы И 10, причем управляемый вход порогового элемента 11соединен с выходом запоминающего элемента 9, а выход логической схемыИ 10 является выходом устройства55Электромагнитный способ обнаружения электропроводящих тел в потоке руд, в том числе магнитных, осуществляется следуоцим образом. 5 6Поток руды облучают постоянным электромагнитным полем, создаваемым передаоцей катушкой 3, запитываемой от источника 1 тока через открытый электронный ключ 2, приэтом величина ампервитков передающей катушки 3 выбирается такой, чтобы осуществлялась надежная регистрация проводящего тела (металла) заданного минимального размера. При пересечении постоянного электромагнитного поля проводящим телом в последнем возникает вторичное поле, которое усиливается усилителем 6 и за" поминается на запоминающем элементе 9, затем устанавливается порог, пропорционально амплитуде отклика, в пороговом элементе 11 и при достижении максимальной величины вторичного поля блок 7 отключает через электронный кпюч 2 электромагнитное поле и разрешает прохождениевновь полученного отклика с усилителя 6 через логическую схему И 8на вход порогового элемента 11, если сигнал от отклика после выключенияполя меньше порогового значения,то логическая схема 10 выдает команду, что обнаружен металл.Если величина вторичного поля после выключения электромагнитного поля больше, то логическая схема 10 не выдает выходной сигнал, цто свидетельствует о прохождении кускамагнитной руды.При регистрации металла возникают различные ситуации, Наиболее характерными из них являются следующие;а. в потоке материала находятся куски руды, обладающие магнитными свойствами (магнитным моментом),б, в потоке материала находятся только электропроводящие телаф,в. в потоке материала одновременно находятся электропроводящее тело и кусок магнитной руды (с магнитным моментом).В случае (а при пересечении кус" ком руды (обладаоцим магнитным моментом) приемных катушек 4 и 5, в них наводится электродвижущая сила, величина которой пропорциональна произведению величины магнитного момен" та на косинус угла между его направ" лением и продольной осью приемных катушек 4 и 5, Электрический сигнал с приемных катушек 4 и 5 усиливает" ся усилителем 6 и подается с его5 1 О 15 го г 5 зо 35 4 о 45 5 О 55 выхода на:входы блока 7, логической схемы И 8, запоминающего элемента 9.При достижении максимального значения напряжения от куска магнитной руды, срабатывает блок 7, выходной сигнал которого выдает команду на управляющий вход электронного ключа 2, который прекращает подачу тока через передающую катушку 3 и выключает постоянное электромагнитное поле. Срабатывание блока 7 снимает "Запрет" с логических схем И 8 и И 10.Максимальная величина ЭДС от куска магнитной руды с выхода усилителя б (до выключения электромагнитного поля) запоминается на запоминающем элементе 9который может быть выполнен в виде обычной интегрирующей емкости) и устанавливает порог в пороговом элементе 11, пропорционально сигналу от куска магнитной руды.Так как величина ЭДС наведеннаяв приемных катушках 4 и 5, практически не зависит от ампервитков передающей катушки, а зависит только отнаправления магнитного моментаи его величины, то выключение электромагнитного поля практически не вызовет уменьшение ЭДС от магнитнойруды.Таким образом, выходной сигнал,нв измененный после выключенияэлектромагнитного поля, с усилителя б, пройдя через логическую схему И 8 попадает на пороговый элемент11, который срабатывает, так каквеличина входного сигнала превышаетпорог и выдает импульс, который подается на вход логической схемы И 10.Логическая схема И 10 построенатаким образом, что при срабатыванииэкстрематора 7, снимающего "Запрет"с логической схемы И 10, наличиесигнала с порогового элемента 11 невызывает его срабатывание и выдачуовыходного сигнала, что свидетельствует только о прохождении куска магнитной руды.В случае 1,б) при пересечении металлических предметов постоянного электромагнитного поля, создаваемого передающей катушкой 3 происходит его деформация, которая регистрируется приемными катушками 4 и 5,выходной сигнал которых усиливается усилителем 6 и подается, как и в предыдущем случае, на вход блока 7,вход логической схемы И 8 и входзапоминающего элемента 9, Запоминающий элемент 9 также фиксируетмаксимальное значение напряжения свыхода усилителя 6 и устанавливаетпорог несколько меньше его максимальной величины, но пропорционально ей,При достижении максимальногозначения отклика от металла блок 7срабатывает и через электронныйключ 2 отключает электромагнитноеполе.После выключения электромагнитного поля величина отклика от металлического тела практическиравна нулю.Блок 7 срабатывая снимает запретс логических схем И 8 и И 10 и нулевой сигнал с выхода усилителя 6через логическую схему И 8 попадаетна вход порогового устройства 11.Так как сигнал с выхода усилителя 6 не превышает порог, то на выходе порогового элемента 11 сигналанет и по входам логической схемыИ 10 происходит совпадение, что вызывает появление сигнала на выходелогической схемы И 10,"свидетельствующего об прохождении электропроводящего тела (металла) приемныхкатушек 4 и 5,В случае ( в) при совместном прохождении эоны регистрации кускоммагнитной руды и металлическоготела величина ЭДС наведенная в приемных катушках, определяется суммарнымэффектом воздействия от магнитногокуска руды и от деформации постоянного электромагнитного поля металли"ческим предметом. Вели чи на ЭДС наведения от куска магнитной руды пропорциональна направлению магнитного момента и его величины, а деформация постоянного электромагнитного поля пропорциональ" на ампервиткам передающей катушки 3,Работа устройства обнаружения аналогична описанной. Только в этом случае при выключении электромагнитного поля величина ЭДС на приемных катушках 4 и 5 упадет на значение той составляющей, которую вносил металл, облучаемый постоянным элект" ромагнитным полем. Сигнал с выхода усилителя 6 не вызовет срабатывание порогового элемента 11, так как15 этот сигнал стал меньше порога запоминающего элемента 9.При этом срабатывание порогового элемента 11 не произойдет и по входам логической схемы И 10 произой" дет совпадение, при этом на выходе логической схемы И 10 появитсясигнал, свидетельствующий об прохождении металлом приемных катушек4 и 5,с потоком магнитной руды.Выходной сигнал с логической схемы И 10 может быть использован в качестве сигнала управления исгюлнительным механизмом, счетчиком или индикатором.Таким образом, устройство гюзволяет при высокой чувствительности ре" гистрировать металлические тела в потоках как обычных, так и магнитных руд, при этом ложных срабатываний не происходит.Изменение положения в пространстве металлических масс технологического оборудования около передающей катушки 3, излучающей постоянное электромагнитное поле и приемных катушек 4 и 5 (например, приперестановке оборудования и т.д,) приведет только к единичному срабатыванию устройства и не будет влиять на чувствительность и помехоза" щищенность устройства, что не требует его периодической настройки и удобно в эксплуатации.Использование электромагнитногоО ,способа обнаружения проводящих тел в потоке руд и устройства для его осуществления обеспечивает по сравнению с известными способами и устройствами высокую эффективность обнару" жения проводящих тел (металлов), достигнутую за счет исключения ложных срабатываний от кусков магнитной руды, максимальной чувствительности не- ограничиваемой сигналами от магнитной45 руды, высокой помехозащитности от раскомпенсации датчика в результате изменения его положения в прост" ранстве относительно масс технологического оборудования, удобства в50 эксплуатации (не требует периодической настройки) .Так как разработанная схема возбуждения и регистрации не имеет режимов работы использующих резонанс в переменных электромагнитных полях,55 то надежность стабильность регистрации высока. К тому же появляется возможность регистрации металла в магнитных рудах, сигнал от которых превышает отклик от металла, что уменьшает простои технологического оборудования, искпючает их поломки и связанные с ними аварии и уменьшает повреждение алмазов в мельницах самоизмельчения.Формула изобретения1.Способ обнаружения электропроводящих тел в потоке руды путем облучения руды электромагнитным полем, задания порога чувствительности, измерения вторичного поля и сравнения его с заданным порогом, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности обнаружения электропроводящих тел в потоке руд, в том числе и магнитных, облучение руды осуществляют периодически по" стоянным электромагнитным полем, запоминают величину вторичного поля, изменяют заданное значение величины порога чувствительности пропорционально величине вторичного поля, прерывают облучение электромагнит" ным полем при достижении максимальной величины вторичного поля, повторно измеряют величину вторичного поля, сравнивают ее с измененной величиной порога, и по разности измеренных величин вторичного поля и по" рога судят о наличии электропроводящих тел.2. Устройство для обнаружения электропроводящих тел в потоке руды, содержащее генератор тока с передающей катушкой, приемные катушки, соединенные с усИлителем, пороговый элемент, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что оно снабжено электронным ключом, запоминающим элементом, бло" ком нахождения максимума и двумя логическими схемами И, при этом выход усилителя подключен ко входу запоминаоцего элемента, первому входу первой логической схемы И и ко входу блока нахождения максимума, выход которого подключен к управляющему входу электронного ключа, ко второму входу первой логической схем И и к первому входу второй логической схемы И, ко второму входу которой, подключен вход порогового элемента, входы которого соединены с выходами первой логической схемы И, запоминал900855 Составитель О,ПерсицТехред Л.Пекарь КорректорС. Щомак Редактор Н. Гришанова Тираж 593 Под пи с ноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб д, 4/5 Заказ 122 35/2 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 щего элемента, а выход электронного ключа соединен с передающей катушкой. 3. Устройство по п.2, о т л ич а ю щ е е с я тем, что генератор тока выполнен в виде источника постоянного тока. 12 Источники информации принятые во внимание при экспертизе1. А в торс кое с видет ел ь ст во С С СР И 54976, кл. С 01 Ч 3/00, 1974. 2. Авторское с видет ел ьст во СССР М 377993, кл, В 03 С 1/30, 1968,3Авторское свидетельство СССР ЬГ 598010, кл. С 01 Ч 3/10, 1976.