Устройство контроля качества угля на ленте конвейера

 

УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЕ КАЧЕСТВА УГЛЯ НА ЛЕНТЕ КОНВЕЙЕРА, содержащее измеритель отношений, последовательно расположенные источник гамма-излучения с коллиматором, ленту , экран и детектор, установленный над слоем угла перпендикулярно его поверхности, и блок управления, первый выход которого соединен с элекромагнитным приводом, отличающееся тем, что, с целью повышения точности контроля, оно снабжено электронным коммутатором. делителем частоты, счетчиком, реверсивным счетчиком, причем детектор выполнен в виде вставленного в трубу ц1-шиндра с осесимметричными периферийными пазами, в которые вставлены газоразрядные счетчики, труба изготовлена из материала с низким атомным номером, например из стеклопластика , фильтры вьшолнены в продольнЕзгх вставок в трубу, которые расположены против пазов цилиндра, приводной вал трубы соединен с электромагнитным приводом, второй выход блока управления соединен с управляющим входом электронного коммутатора , к входу которого подключены газоразрядные счетчики, а к выходам (Я подключены соответственно входы делителя частоты, счетчика и реверсивс ного счетчика, к суммирующему входу которого подсоединен выход делителя частоты, а к выходу подсоединен первый вход измерителя, второй вход которого соединен с выходом счетчика , при этом фильтр выполнен из материала , энергия k-скачка которого со EJ, удовлетворяет условию 0,,, СП где Е| - энергия гамма-излучения О СП источника.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11):

4 (S1) В 03 В 13/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3654472/22-03 (22) 21. 10. 83 (46) 15.02.85. Бюл.№ б (72) А.Г.Васильев, И.Л. Гейхман, А.М.Онищенко, В.М.Славинский и З.А.Черняк (71) Ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени институт горного дела им. А.А.Скочинского (53) 622.831.53(088.8) делителем частоты, счетчиком, реверсивным счетчиком, причем детектор выполнен в виде вставленного в трубу цилиндра с осесимм.тричными периферийными пазами, в которые вставлены газоразрядные счетчики, труба изготовлена из материала с низким атомным номером, например из стеклопластика, фильтры выполнены в виде продольных вставок в трубу, которые расположены против пазов цилиндра, приводной вал трубы соединен с электромагнитны приводом, второй выход блока управления соединен с управляющим входом электронного коммутатора, к входу которого подключены газоразрядные счетчики, а к выходам подключены соответственно входы делителя частоты, счетчика и реверсивного счетчика, к суммирующему входу которого подсоединен выход делителя частоты, а к выходу подсоединен первый вход измерителя, второй вход которого соединен с выходом счетчика, при этом фильтр выполнен из материала, энергия k -скачка которого удовлетворяет условию

0,9Е,<Е„а L где Š— энергия гамма -излучения

И источника. (56) ). Авторское свидетельство СССР № 816592, кл. В 03 В 13/06, 1979.

2. "Кокс .и химия", 1979, № 2, с. 37-40 (прототип). (54) (57) УСТРОЙСТВО КОНТРО11Я КАЧЕСТВА УГЛЯ НА ЛЕНТЕ КОНВЕЙЕРА, содержащее измеритель отношений, последовательно расположенные источник гамма-излучения с коллиматором, ленту, экран и детектор, установленный над слоем угла перпендикулярно его поверхности, и блок управления, первый выход которого соединен с элекромагнитным приводом, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности контроля, оно снабжено электронным коммутатором, i

В .

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ 1 :. :: ц, К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1139

Однако для известного устройства характерна низкая точность, которая обусловлена с одной стороны невозможностью получения инвариантности

Изобретение относится к горному конвейерному транспорту, а более

1 конкретно к устройствам длй автоматического непрерывного контроля качества полезных ископаемых на ленточных конвейерах шахт, карьеров, рудников, обогатительных фабрик, и может исиользоваться, например, для контроля зольности угля на угольных шахтах и углеобогатительных 10 фабриках с целью автоматизации добычи или обогащения угля.

Известно устройство для анализа качества угля иа ленте конвейера, содержащее два огранич14вающих борта и шарнирную подвеску с установленными на противоположных ее концах противовесами и разравнивателем и датчик качества угля, в котором для повышения точности анализа имеют- 20 ся последовательно соединенные дат« чик угла наклона подвески,,вычисли" тельный блок, экстремальный регулятор и перпендикулярные к краям ленты конвейера валы с приводами, к которым йрикреппены ограничивающие борты. Каждый ограничивающий борт выполнен в виде прямого геликоида, осью которого является прилегающая к поверхности ленты сторона борта (!).

Недостатками известного устройст- " ва являются сложность и низкая надежность. Эти недостатки не позво- ляют эффективно использовать устройство для контроля зольности угля.

Известно устройство контроля качества угля на ленте конвейера, содержащее измеритель отношений, последовательно расположенные источник. гамма-излучения с коллиматором, ленту, экран и детектор, установленный

40 над слоем угля перпендикулярно его поверхности, и блок управления, первый выход которого соединен с элек,тромагнитным приводом. Устройство

45 может содержать также стабилизатор блока питания и цифропечатающее устройство. В известном устройстве выход детектора соединен со входом формирователя импульсов, а электромагнит ный привод соединен со шторкой, перекрывающей поток излучения от дополнительного контрольного источника к детектору (2) .

505 2 к колебаниям плотности и влажности угля в широких пределах, а с другой стороны обусловлена сильным влиянием изменения химсостава эолы угля на результат измерения.

Цель изобретения — повышение точности контроля качества угля.

Поставленная цель достигается тем, что устройство контроля качества угля на ленте конвейера, содержащее измеритель отношений, последовательно расположенные источник гамма-излучения с коллиматором, ленту, экран и детектор, установленный .над слоем угля перпендикулярно его поверхности, и блок управления, первый выход которого соединен с электромагнитным приводом, снабжено электронным коммутатором, делителем частоты, счетчиком, реверсивным счетчиком, причем детектор выполнен в виде вставленного в трубу цилиндра с осеснмметричными периферийными пазами, в которые вставлены газораэрядные счетчики, труба изготовлена из материала с низким атомным номером, например из стеклопластика, фильтры выполнены в виде продольных вставок в трубу, которые расположены против пазов цилиндра, приводной вал трубы соединен с электромагнитным приводом, второй выход блока управления соединен с управляющим входом электронного коммутатора, к входу которого подключены гаэоразрядные счетчики,,а к выходам подключены соответственно входы делителя частоты, счетчика и реверсивного счет-; чика, к суммирующему входу которого подсоединен выход делителя частоты, а к выходу подсоединен первый вход измерителя, второй вход которого соединен с выходом начетчика, при этом фильтр выполнен иэ материала, энергия К-скачка которого Е удовК летворяет условию ОФ9EИ(Rk< Еи у где Š— энергйя гамма-излучения источника.

Такое конструктивное выполнение дает возможность компенсировать влияние колебаний плотности и влажности угля в широких пределах и одновременно устранить влияние изменений химсостава золы угля и результат контфэля его зольности, что позволяет значительно повысить точность.

Не влияет на повышение точности наличие индикатора и регистратора, 3 1139 На фиг.l схематически изображено .устройство контроля качества угля на ленте конвейера (c иэображением ленты в разрезе и источника гаммаизлучения с контейнером-коллимато5 ром) на фиг.2 — разрез А-А на фиг.l (детектор с фильтром, на фиг.3— зависимость массового коэффициента ослабления гамма-излучения {в см /rj фильтром из тулия. !О

Устройство контроля качества угля, на ленте конвейера состоит из источника гамма-излучения I,.вмонтированного в контейнер-коллиматор 2, На ленте 3 конвейера находится слой угля

4. Протяженный детектор состоит из цилиндра 5, в пазах которого установлены газоразрядные счетчики 6.

Внизу к детектору прикреплен экран 7 иэ материала с высоким атомным номером, например из свинца или воль- фрама.Труба 8 снабжена осью с приводом 9 для вращения трубы.

Устройство управления (блок управления} 10 первым выходом соединено со входом привода 9 для вращения трубы 8, .второй выход блока уп- равления 10 соединен с управляющим входом электронного коммутатора 11 °

Информационный вход электронного ком30 мутатора 11 соединен с выходами газоразрядных счетчиков 6, а к первому выходу электронного коммутатора подключен вход делителя частоты 12, ко второму - суммирующий вход реверсивного счетчика импульсов 13; к третьему - вход счетчика импульсов

14. Выход делителя частоты 12 соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика 13, выход которого соединен со счетчиком 14 и из- О мерителем соотношений 15.

Детектор установлен перпендикулярно основанию ленты 3 и, следовательно, перпендикулярно слою угля 4.

На оси детектора, только по другую сторону слоя угля 4, установлен источник гамма-излучения из америция-241, который вмонтирован в контейнер-коллиматор 2, Между источником 1 ,и детектором расположен экран 7, практически полностью перекрывающий прямой пучок гамма-квантов от источника к детектору.

Труба 8 изготовлена из материала с низким атомным номером, например из стеклопластика, имеет фильтры из тулия, которые выполнены из тулия в

505 4 виде продольных вставок в трубу 8. Раз1 меры, количество и расположение фильтров выбраны из условия перекрытия пути гамма-квантов (рассеянных впе- .. ред в контролируемом слое угля 4) на газоразрядные счетчики 6 (когда соответствующим образом повернута труба 8) .

Устройство работает следующим образом.

При включении сигналом с устрой.ства управления 10 с помощью электронного коммутатора 11 выход газоразрядных счетчиков 6 соединяется со

l входом счетчика импулвсов 14 и через делитель частоты 12 соединяется с суммирующим входом реверсивного счетчика импульсов 13. Сигналов с блока управления !О привод 9 поворачивает трубу 8 таким образом, что фильтры

16 устанавливаются перед выступами цилиндра 5. При этом коллимированный пучок гамма-квантов от источника I попадает на слой угля 4. Рассеянные в направлении вперед гамма-кванты через тонкую стенку трубы 8 попадают на газоразрядные счетчики б (сплошные линии co,ñTðeëêàìèна фиг.1) .

Частота следования импульсов со счетчиков 11 !пропорциональна! плотности потока когерентно рассеянных гамма-квантов 9< и плотности потока некогерентно рассеянных гамма-квантов Ф . В течение первого такта дли" тельностью 41 секунд в счетчике 14 записывается число П, =1, ° 11 импуль1 сов, а в счетчике 13 число tn =- 1

2 импульсов. Учитывая, что 1! пропорциональна Ч и „можно записать

К приближенное равенство

IIg = (к 1 н1, 1 где g — коэффициент пропорцнональHOCTHв

По истечении времени 1! сигналом с устройства управления 10 с помощью электронного коммутатора ll выход газоразрядных счетчиков б соединяется с вычитающим входом реверсивного счетчика импульсов 13, с управляющего выпрямителя подается ток на привод 9, и труба 8 поворачивается таким образом, что фильтры . 6 устанавливаются перед газоразрядными счетчиками б (фиг.2). При этом рассеянные вперед гамма- кванты попа1139505 дают на счетчикй 6 только через фильтры 16. Ло диаграмме, изображенной на фиг.3, определяем,:,что для когерентно рассеянных гаммаквантов (с энергией 59,6 кэВ)

111„=14,5 см /г, а для некогерентно рассеянных гамма-квантов с энергией не более 59,39 кэВ Pg-3 см /r. Г!ри этом плотность потока когерентно рассеянных .гамма-квантов на счетчики составляет Ф„6Х о (- p „ 3 ) =О, 5Ф» .

За время второго такта в 4

2»15

+0,033 ц 9,, импульсов.

По истечению второго такта на выходе счетчика 14 остается и 1импульсов, а на выходе реверсивного счетчика 13 20

1 г-Л =0,467 а,<К импульсов. Эти числа импульсов 111 и

11 < считываются измерителем соотношений 15. Следующий алгоритм их обработки может быть, например, таким

115 П „г 0,467-n4=0,467 g Фк +0,467 "u "

0 467 ар 4» =..0 467 0 <Рн

Числа й4 и д < являются линейныЗО ми функциями соответственно плотностей потоков когерентно и некогерентно рассеянных гамма-квантов Ф» и Ф„

Теперь по значениям A4è п5, пропорциональным плотностям потоков q и Ф„, устанавливают искомый состав .смеси. Алгоритм установления состава смеси С может быть, например, следующий (4)

45 где A и В - коэффициенты градуироI вочного уравнения, С вЂ” относительное содержание тяжелого компонента в смеси.

При этом значение отношений Й4/Aq, 50 не зависит от колебаний плотности и влажности смеси в значительных пределах, а также не зависит от крупности частиц-.. Вместе с тем чувствительность величины отношения A4 / 05

55 к составу смеси С достаточно высока, так как с ростом среднего атомного номера смеси отношение одновременно увеличивается на 8% при увеличении зольности на 1% (тогда как рg увели" чивается на 4%, à g5 уменьшается лишь на 2% при увеличении зольности угля на 1%). Еще одним достоинством предлагаемого способа является его простота — для спектрометрии гаммаизлучения с разрешением D:21 кэВ используется фильтр из тулия и газоразрядный счетчик.

Если устройство используется, например, для контроля состава смеси в отобранных высушенных пробах со стабилизированной насыпной плотностью (что может быть достигнуто, например, засыпкой стандартной массы пробы в стандартную измерительную кювету), то алгоритм обработки полученных чисел й4 и 115 может быть другим; При контроле содержания трехкомпонентной смеси с содержанием средней компоненты С и тяжелой компоненты С в качестве алгоритма может быть рекомендовано решение системы трех линейных уравнений где Ъ, — Ъ, — коэффициенты градуировочных уравнений.

Решение системы уравнений позволяет с высокой точностью определить состав трехкомпонентной смеси. Это объясняется хорошей обусловленностью (близкой к идеальной) системы уравнений C,5j, так как д увеличивается, а Н5 уменьшается с ростом содержания средней и тяжелой компонент в контролируемои смеси.

Таким образом, дополнительное измерение интенсивности когерентно рассеянного вперед гамма-излучения и определение интенсивности некогерентного рассеянного вперед гаммаизлучения позволяют повысить точность при контроле состава бинарной смеси или проводить контроль состава трехкомпонентных смесей, фильтрация рассеянного вперед гамма-излучения с помощью фильтра из материала энергия К-скачка которого близ) ка снизу к энергии первичного гаммаизлучения источника, позволяет упростить контроль состава и обеспечить четкое разделение гамма-кванта на

1139505 когерентные и некогерентные, применяя при этом простые и надежные интегральные (неспектрометрнческие, счетные) детекторы.

При контроле состава со значитель" 5 ным диапазоном изменения содержания компонентов в смеси вместо линейных,используются нелинейные rpa" дуировочные уравнения,.коэффициенты которых, как и в линейных уравнениях, могут быть определены известными методами (наименьших квадратов, конфлюэнтного анализа, максимума правдоподобия и т.п.) .

В течение первого такта измерения труба 8 повернута так, чтобы рассеянные вперед в слое угля гамма-кванты попадали на счетчики б через тонкую стеклопластиковую стен- 20 ку трубы 8. При этом скорость счета импульсов с детектора прямо пропорциональна суммарному потоку когерентно и некогеречтно рассеянных гамма-квантов, В течение втого такта, когда труба 8 поворачивается на угол 360 /m (. где Yll — число газоразрядных счетчи" ков, расположенных симметрично относительно оси цилиндра), фильтры 16 становятся против газораэрядных счетчиков 6 и рассеянные вперед гамма-кванты сначала проходят через фильтры, претерпевая в них поглощение, на счетчики. Работа устройства описана на примере использования фильтра из тулия (К1,=59,39 кэИ). с поверхностной плотностью p J

=0,233-см /r, в Качестве делителя частоты 12 используется обычный триггер с коэффициентом деления 2, а в качестве источника используется америций-241 (Е„=59,6 кэВ).

Предлагаемое устройство позволяет повысить точность контроля качества угля на ленте конвейера.

1139505

)139505

Фиг.2

Составитель И.Назаркина

Редактор М.Парфенова Техред А.Бабинец . Корректор C.hleKMBP

Заказ 170/7 Тираж 525 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4