Устройство для комплексного автоматического контроля параметров потока текучей технологической среды

 

Изобретение относится к контролю горно-обогатительного производства и может быть использовано для измерения параметров пульпы, промывочных растворов и т.п. Техническим результатом изобретения является повышение точности, надежности и представительности контроля текучей технологической среды. Устройство содержит зону измерения, выполненную в виде фрагмента продуктопровода, через который проходит поток контролируемой среды. К зоне измерения присоединен рентгенофлюоресцентный анализатор элементного состава посредством механизма крепления, содержащего рентгенопрозрачную перегородку, снабженного запорным приспособлением для перекрытия рентгенопрозрачной перегородки с исполнительным механизмом. Механизм крепления выполнен наклоненным к оси потока под углом 115-125^o. Изолирующая рентгенопрозрачная перегородка выполнена в виде полой кассеты с рабочими стенками из пластичного материала и снабжена датчиком герметичности полости кассеты, связанным электрическими цепями через блок управления с исполнительным механизмом запорного приспособления. Использование устройства в системах автоматического управления технологическими процессами позволяет за счет повышения точности и надежности измерения повысить точность регулирования и достичь снижения потерь ценных компонентов и сокращения расхода флотационных реагентов. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к контролю горно-обогатительного производства и может быть использовано для комплексного автоматического измерения параметров потока текучей технологической среды: пульпы, промывочных растворов и т.п.

Известно устройство для анализа потока текучей среды в трубе. Устройство позволяет производить анализ потока, образованного при смешивании нефти с водой и газом, в результате чего получается трехфазная текучая среда, и определить, в какой степени поток текучей среды образуется каждой из этих трех фаз. Устройство содержит источник излучения, расположенный так, что радиоактивное излучение от источника проходит через стенку трубопровода и через анализируемый поток, детектор излучения, расположенный так, чтобы воспринимать упомянутое радиоактивное излучение, прошедшее сквозь поток, и выдающий сигнал, соответствующий дозе радиации, прошедшей сквозь поток, на процессорное средство. Устройство может содержать смеситель, средство для обнаружения перепада давления в смесителе, средство обнаружения задержки жидкости и позволяет проводить определение фазового состава, типа потока и расхода потока [1].

Однако это устройство не позволяет проводить анализ многокомпонентного потока текучей среды, т.к. детектор не может зарегистрировать вторичное характеристическое излучение элементов, содержащихся в исследуемой среде.

Известно устройство для комплексного автоматического контроля текучей технологической среды, включающее зону измерения, выполненную в виде фрагмента трубопровода или технологической емкости, через которые проходит поток контролируемой среды, рентгенофлюоресцентный анализатор элементного состава, присоединенный к зоне измерения посредством механизма крепления, содержащего рентгенопрозрачную перегородку, блок управления. Устройство позволяет измерять в текучей среде (рудной фазе пульпы) содержания металлов [2].

Недостатками известного устройства являются: - невысокая точность измерений, обусловленная налипанием шламистых фракций на рентгенопрозрачную перегородку; - невысокая надежность работы, обусловленная отсутствием систем слежения за работоспособностью устройства; - затрудненность использования в системах автоматического регулирования технологических процессов из-за отрыва точки контроля состава от точек контроля других свойств потока технологической среды.

Цель изобретения - повышение точности, надежности и представительности контроля текучей технологической среды, Указанная цель достигается тем, что в устройстве для комплексного автоматического контроля текучей технологической среды, включающем зону измерения, выполненную в виде фрагмента продуктопровода (трубопровода или технологической емкости), через который проходит поток контролируемой среды, содержится рентгенофлюоресцентный анализатор элементного состава, присоединенный к зоне измерения посредством механизма крепления, имеющего рентгенопрозрачную перегородку, блок управления. Механизм крепления анализатора снабжен запорным приспособлением для перекрытия рентгенопрозрачной перегородки с исполнительным механизмом и выполнен наклоненным к оси потока под углом 115-125 градусов, изолирующая рентгенопрозрачная перегородка выполнена в виде полой кассеты с рабочими стенками из пластичного материала и снабжена датчиком герметичности полости кассеты, связанным электрическими цепями через блок управления с исполнительным механизмом запорного приспособления. Устройство снабжено датчиком расхода технологической среды и датчиком концентраций ионно-молекулярных компонентов в жидкой фазе технологической среды; датчиками давления и температуры.

Выполнение механизма крепления наклоненным к оси потока под углом 115-125 градусов, а изолирующей рентгенопрозрачной перегородки в виде полой кассеты с рабочими стенками из пластичного материала обеспечивает за счет торможения потока контролируемой среды создание микротурбулентных приповерхностных пульсаций потока, вызывающего микровибрации рабочих стенок, предотвращающих налипание на них шламистых фракций твердой фазы контролируемой среды. Выполнение механизма крепления наклоненным к оси потока под углом менее 115 градусов снижает интенсивность микровибраций турбулентных стенок и ускоряет зарастание рабочих стенок. Выполнение механизма крепления наклоненным к оси потока под углом более 125 градусов вызывает нарушение ламинарности анализируемой текучей среды, образование макротурбулентных стратифицирующих потоков, приводящих к нарушению представительности анализа.

Кроме того, выполнение рентгенопрозрачной перегородки в виде полой кассеты с рабочими стенками из пластичного материала уменьшает изменение оптических свойств системы вследствие предотвращения абразивного износа или трещинообразования.

Снабжение механизма крепления запорным приспособлением для перекрытия рентгенопрозрачной перегородки с исполнительным механизмом, датчиком герметичности полости кассеты, связанным электрическими цепями через блок управления с исполнительным механизмом запорного приспособления обеспечивает постоянное слежение за работоспособностью устройства и предотвращает выход из строя рентгенофлюоресцентного анализатора при механическом повреждении рабочих стенок рентгенопрозрачной перегородки. Кроме того, выполнение механизма крепления наклоненным к оси потока под углом 115-125 градусов и снабжение устройства запорным приспособлением для перекрытия рентгенопрозрачной перегородки обеспечивает возможность оперативной замены рентгенопрозрачного окна без съема рентгенофлюоресцентного анализатора.

Снабжение устройства датчиками расхода технологической среды и концентраций ионно-молекулярных компонентов в жидкой фазе технологической среды, а также датчиками давления и температуры технологической среды позволяет повысить точность и надежность измерений за счет использования межпараметрических связей для корректировки измеряемых параметров, что становится возможным при расположении всех датчиков в одной зоне измерения. Все это позволяет повысить эффективность использования устройства в системах автоматического управления технологическими процессами за счет повышения точности расчета балансовых показателей разделительных операций.

На фиг. 1 представлена одна из возможных форм выполнения устройства для комплексного автоматического контроля параметров потока текучей технологической среды - общий вид; на фиг.2 - узел I на фиг.1.

Устройство для комплексного автоматического контроля параметров текучей технологической среды, содержащее зону измерения 1, представляющую собой фрагмент трубопровода с сопрягающими фланцами 2, врезанную в трубопровод с восходящим потоком контролируемой среды 3. В зоне измерения находится наклонно установленный механизм крепления 4 рентгенофлюоресцентного анализатора элементного состава 5, имеющий сквозное отверстие в контролируемую среду в зоне измерения, перекрывающееся кассетой 6. Кассета предназначена для разделения рентгенофлюоресцентного анализатора элементного состава 5 и контролируемой среды и изготовлена из плоской резины с отверстием, перекрытым с двух рабочих сторон тонкой лавсановой пленкой 7. Внутри окна расположен датчик герметичности окна 8, выполненный в виде двух электрических контактов, срабатывающий в случае превышения порогового значения влажности во внутреннем пространстве окна при возникновении микротрещин в лавсановой пленке. Для профилактической смены кассеты и при возникновении аварийной ситуации предусмотрено запорное приспособление 9, состоящее из штока 10 с заглушкой 11, соответствующей размеру отверстия в механизме крепления рентгенофлюоресцентного анализатора элементного состава, и приводного пневмоцилиндра 12, в котором предусмотрено торможение хода поршня при приближении к окну рентгенофлюоресцентного анализатора элементного состава.

В зоне измерения размещены датчик кислотности 13, датчик температуры 14, датчик давления 15, расходомер 16. Электрическая связь между датчиками зоны измерения, блоком управления 17 и системой автоматического управления 18 осуществляется с помощью комплекта соединительных кабелей.

Устройство для комплексного автоматического контроля параметров текучей технологической среды работает следующим образом. Восходящий поток контролируемой среды с давлением до 3 атмосфер проходит через зону измерения. Датчики зоны измерения: рентгенофлюоресцентный анализатор элементного состава 5, датчик кислотности 13, датчик температуры 14, датчик давления 15, расходомер 16, регистрируют первичную информацию, характеризующую параметры контролируемой среды. Полученная информация преобразуется в электрические импульсы и по электрическим кабелям передается в блок управления 17 и систему автоматического управления 18.

Испытания предлагаемого устройства, проведенные на одной из обогатительных фабрик, показали, что по сравнению с ранее используемой системой СРМ-13 удается снизить погрешность измерений с 8 до 3%, уменьшить задержку измерений с 18 до 5 минут, увеличить период между профилактическим обслуживанием с 30 до 60 суток.

Использование устройства в системах автоматического управления технологическими процессами позволяет за счет повышения точности и надежности измерений повысить точность регулирования и достичь снижения потерь ценных компонентов и сокращения расхода флотационных реагентов.

Источники информации: 1. Российский патент 2145708, G 01 N 23/12, 1995.

2. Сорокер Л.В., Швиденко А.А. Управление параметрами флотации. М.: Недра, 1979.1

Формула изобретения

1. Устройство для комплексного автоматического контроля текучей технологической среды, включающее зону измерения, выполненную в виде фрагмента продуктопровода, через который проходит поток контролируемой среды, рентгенофлюоресцентный анализатор элементного состава, присоединенный к зоне измерения посредством механизма крепления, содержащего рентгенопрозрачную перегородку, снабженного запорным приспособлением для перекрытия рентгенопрозрачной перегородки с исполнительным механизмом, блок управления, причем механизм крепления выполнен наклоненным к оси потока под углом 115-125^o, изолирующая рентгенопрозрачная перегородка выполнена в виде полой кассеты с рабочими стенками из пластичного материала и снабжена датчиком герметичности полости кассеты, связанным электрическими цепями через блок управления с исполнительным механизмом запорного приспособления.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем что, снабжено датчиками расхода технологической среды и концентраций ионно-молекулярных компонентов в жидкой фазе технологической среды.

3. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем что, снабжено датчиками температуры и давления технологической среды.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2