5.3. Обладнання для контролю параметрів насипних матеріалів

Пристрої для контролю витрат матеріалів.

Транспортні операції на збагачувальних підприємствах тісно пов'язані з необхідністю регулювання витрат сипучих матеріалів при завантаженні технологічного устаткування.

Фізичні принципи, покладені в основу вимірів витрати, досить різноманітні: механічні, електрометричні, на основі випромінювань. Найбільше поширення одержали витрато-міри, засновані на вимірі сил гравітації, тобто такі, що використовують зважування матеріалу.

Автоматичне зважування насипного транспортованого вантажу здійснюється або на окремо встановлених вагових агрегатах, або безпосередньо на конвеєрі.

На рис. 5.3 показаний ваговий пристрій переривчастої дії у вигляді обертового барабана із двома відділеннями. Вантаж спочатку подається в проміжну посудину із секторним затвором, що встановлена над барабаном. При обертанні барабана по годинниковій стрілці виступом на його окружності відводиться затвор і вміст посудини зсипається у верхнє на даний момент відділення барабана. При подальшому обертанні барабана затвор проміжної посудини звільняється й закривається, а з нижнього, раніше завантаженого відділення барабана вантаж висипається. У цей момент ваги, на яких висить барабан, зважують вантаж, що перебуває у верхнім відділенні барабана.

Конвеєрні ваги безперервної дії являють собою раму з роликоопорами, установлену під вантажною гілкою конвеєра. Одна сторона рами закріплена шарнірно (або опирається на призми), друга підвішена на тягах вагового пристрою. Конвеєрна стрічка при русі опирається на роликоопори рами. Ваговий пристрій фіксує масу вантажу на стрічці між двома роликоопорами, а лічильний - множить її на швидкість стрічки, що вимірюється датчиком швидкості, який входить до складу ваг. У результаті визначається масова продуктивність конвеєра. Погрішність ваг не більше 1-2%, однак вони досить складні конструктивно й відрізняються значними габаритами.

Рис. 5.3. Ваговий пристрій переривчастої дії

Більш компактні й прості електронні ваги, здатні миттєво зважувати вантаж на стрічці й інтегрувати показання маси за часом. У таких пристроях є звичайно вагова роликоопора, що сприймає тиск вантажу, який перебуває на стрічці, і передає його опорним елементам. Напруження й пружні деформації цих елементів фіксуються датчиком, за сигналами якого встановлюється маса вантажу на довжині 1 м у момент виміру. Одночасно замірюється швидкість стрічки й підраховується масова продуктивність конвеєра. Використовуються датчики індукційного, магнитоупорного й тензометричного типів.

На рис. 5.4 показана схема електронного вагового пристрою з індукційним датчиком. Прогинання під вагою вантажу роликоопори 1, установленої на пружинах 2, приводить осердя 3 у рух відносно двох котушок 4. Зміна індуктивного опору котушок і сили струму в системі реєструється вимірювальним приладом 5.

Рис. 5.4. Схема електронного вагового пристрою:

1 – вагова роликоопора; 2 – плоскі пружини; 3 – сталеве осердя; 4 – котушки; 5 – вимірювальний прилад

Можна відзначити також використання випромінювань для виміру товщини шару матеріалу, що перебуває на стрічці.

Вимір маси матеріалу можливий не тільки шляхом обробки сигналів швидкості руху стрічки й кількості матеріалу на конвеєрі, але й на основі виміру кількості руху, повідомленого матеріалу конвеєром.

На рис. 5.5 наведені схеми безперервних вимірників масової витрати сипучих матеріалів, заснованих на вимірі швидкості руху конвеєра з урахуванням кінетичної енергії матеріалу. Схеми відрізняються конструкцією ударних датчиків.

Рис. 5.5. Безперервні вимірники масової витрати сипучих матеріалів з ударними датчиками різних конструкцій:

а – з вертикальною дефлекторною пластиною; б – з горизонтальною дефлекторною пластиною; в – з похилим жолобом; г – з прийомним конвеєром

1 – конвеєр; 2 – вікно; 3 – ударний датчик (короб); 4 – чутливий елемент; 5 – пружини; 6 – вертикальні дефлекторні пластини; 7 – горизонтальні дефлекторні пластини; 8 – похилий жолоб; 9 – прийомний конвеєр

Матеріал, що розвантажується з конвеєра 1, який рухається із заданою швидкістю (рис. 5.5, а), через вікно 2 потрапляє на ударний датчик (короб) 3, постачений вертикальними дефлекторними пластинами 6. При взаємодії з матеріалом короб поглинає його кінетичну енергію й сприймає силу, горизонтальна складова якої характеризує масову витрату матеріалу. Короб установлюється на пружинах 5 і горизонтальна складова сили удару вимірюється чутливим елементом 4.

Датчик може мати вигляд короба з горизонтальними пластинами 7 з отворами або решіткою (рис. 5.5, б).

Матеріал може діяти на чутливий елемент через завантажувальне вікно 2 так, щоб горизонтальна складова швидкості була спрямована під прямим кутом до площини рисунка (рис. 5.5, в). Матеріал висипається з короба по похилому жолобу 8.

Нарешті, матеріал з конвеєра може подаватися на другий прийомний конвеєр 9 під прямим кутом (рис. 5.5, г). Прийомний конвеєр і дефлекторна пластина можуть переміщатися в поперечному напрямку завдяки пружинам 5. Чутливий елемент вимірює при цьому поперечну силу, що виникає при зіткненні матеріалу з конвеєром.

У деяких випадках виконавчими механізмами, що здійснюють спрямовану зміну (регулювання) витрати, є регульовані живильники. У системах автоматизації вони використовуються як регулюючі органи у вигляді розвантажувальних пристроїв бункерів або складів сипучого матеріалу, одночасно будучи затворами, що перешкоджають довільному висипанню матеріалів з ємності.

Пристрої для контролю рівня матеріалу.

На збагачувальних фабриках існує багато точок обов'язкового контролю рівня сипучих матеріалів: у бункерах, на конвеєрах, грохотах і т.п.

Контроль заповнення бункерів здійснюється за допомогою датчиків рівня вантажу, заснованих або на механічному впливі на них вантажу, або на дії фотоелектричних і радіоактивних елементів.

Найпростішим механічним датчиком рівня матеріалу є лопатевий індикатор (рис. 5.6). Він має обертову лопату 1, що взаємодіє з матеріалом в бункері. Індикатор реєструє опір, що здійснює матеріал на лопату. Остання гофрована, має шаблеподібну форму й закріплена в обертовому валу 2 індикатора. Існують й інші аналогічні конструкції, які сприймають обертаючі зусилля при наявності достатнього опору на різних крильчатках.

Рис. 5.6. Лопатевий індикатор рівня:

1 – лопата; 2 – вал

Це також можуть бути прилади, засновані на впливі насипного матеріалу на робочі елементи, що поміщають усередину бункера (датчики). Вони виконані у вигляді висячих шарнірних важелів, які відхиляються матеріалом, що заповнює бункер (датчики маятникового типу), або пристроїв типу мембран, вмонтованих у стінки бункера, що приводяться у дію тиском сипучого вантажу.

Робочі елементи цих пристроїв замикають або розмикають контакти електричного ланцюга й передають на пульт керування відповідні сигнали.

Маятниковий покажчик рівня зображений на рис. 5.7, а. Він постачений маятником (поплавцем) у вигляді шарнірного стрижня з укріпленою на його кінці порожньою кулею. Датчик установлюється в районі найвищого припустимого рівня заповнення бункера. При його досягненні вантаж натискає на кулю й відводить її убік до стінки, внаслідок чого відбувається замикання контакту в захисному ковпаку над точкою підвісу маятника. У результаті замикання електричного сигналь-ного ланцюга керуючий імпульс передається на транспорт-ний пристрій, що подає вантаж, і останній або припиняє подачу вантажу, або починає завантажувати інший осередок бункера.

Покажчик мембранного типу монтують на різних рівнях внутрішньої стінки бункера (рис. 5.7, б). Коли вантаж у бункері досягає рівня розташування датчика, він починає давити на мембрану, деформує її або відхиляє, змушуючи замикати відповідний контакт і передавати сигнал.

До класу механічних пристроїв контролю рівня можна віднести вібраційний вимірник, що представляє собою трос, вертикально опущений у бункер і закріплений на його дні. Трос підтримується під постійним натягом на ділянці між закріпленим кінцем і нерухомою точкою, розташованою вище максимального рівня матеріалу. При заповненні бункера матеріалом залишають вільною частину троса, у якій збуджуються вібраційні коливання. Ці коливання реєструються датчиком, сигнал якого є функцією відносного коливання вібратора на одній з обраних резонансних частот.

Рис. 5.7. Маятниковий (а) та мембранний (б) покажчики рівня вантажу у бункері:

1 – контакт

Механічні пристрої не гарантують надійної роботи, тому що їхні робочі елементи, що перебувають у бункері, можуть ушкоджуватися ударами шматків матеріалу, що завантажується в бункер. При зберіганні в бункерах матеріалів, що містять глинисті вологі домішки, можливі випадки затиснення елементів сигналізаційних пристроїв у шарі зпресованого матеріалу, що утворюється у стінок бункера, і ці пристрої дають помилкові показання.

Більш надійними пристроями для виміру рівня матеріалу в бункерах є датчики, що не мають безпосереднього контакту з вимірюваним середовищем. До них відносяться радіоактивні рівнеміри.

Такий радіоактивний рівнемір містить гамма-індикатори 1 і гамма-випромінювачі 2 (рис. 5.8). Вони встановлюються таким чином, щоб фіксувати верхній, середній і нижній рівні матеріалу в бункері.

Рис. 5.8. Схема радіоактивного рівнеміра:

1 – гамма-індикатори; 2 – гамма-випромінювачі

Контакти вхідного реле установки вмикають або вимикають пристрої, що сигналізують (світлові сигнали), і можуть впливати також на прилади автоматичного керування механізмами завантаження й розвантаження бункера. Так, наприклад, при досягненні максимального рівня матеріалу в бункері автоматично припиняється його завантаження, а при повнім вивантаженні матеріалу автоматично вимикається живильник, установлений під бункером.

Проміжні положення рівня матеріалу в бункері можуть контролюватися, якщо це потрібно, сигнальними пристро-ями, установлюваними на різних рівнях по висоті бункера, що дозволяє диспетчерові мати повну інформацію про ступінь заповнення бункера.

Для цієї ж мети використовуться радіоактивні рівнеміри безперервної дії, у яких джерело й приймач випромінювань автоматично переміщаються слідом за рівнем матеріалу в бункері. Це дозволяє безупинно стежити за ходом завантаження або розвантаження бункера.

Контроль товщини шару матеріалу на конвеєрній стрічці можна здійснювати за допомогою фотоелектрич-ного датчика (рис. 5.9). Конструкція індикатора являє собою джерело 5 і приймач 1 випромінювання, установлені на важелях 2, прикріплених до обертового вала 3. Вал приводиться в дію реверсивним двигуном, що повертає важелі вниз доти, поки на приймач надходить сигнал, і піднімає їх, коли промінь перекривається матеріалом. Електричний аналог кута повороту формується потенціометром 4.

Пристрої для контролю фізичних параметрів матеріалу.

Мова йде в основному про контроль гранулометрич-ного складу й вологості насипного матеріалу.

Методи й засоби виміру крупності матеріалу діляться на дві групи: дискретної дії й аналогового виміру в потоці.

Використовуються розсів матеріалу на ситах, взаємодія матеріалу з електромагнітним й оптичним випромінюван-нями.

Вимірники вологості матеріалу відрізняються великою конструктивною розмаїтістю, обумовленою конкретними вимогами технології: місцем виміру (у бункері, на конвеєрі), характером подання даних (аналоговий, дискретний), а також метою виміру (абсолютний або відносний вміст вологи).

Рис. 5.9. Схема фотоелектричного вимірювача

висоти завантаження стрічки:

1 – приймач випромінювання; 2 – важілі; 3 – вал; 4 – потенціометр; 5 – джерело випромінювання

Застосовуються різні методи виміру вологості: від відносно простих електрометричних, заснованих на вимірі опору певної зони контрольованого матеріалу (наприклад, ємнісний метод з реєстрацією зміни опору або діелектричної проникності середовища залежно від вологості продукту), до методів, що використовують ефекти ядерної взаємодії.