Устройство для контроля подачи эрлифта

 

Изобретение относится к области регулирования и предназначено для контроля подачи длинных эрлифтов, у которых отношение общей длины трубы к эквивалентному диаметру больше 200 в зоне регулировочной емкости зумпфа, и может быть использовано в системах гидротранспорта угля, например, на угольных гидрошахтах. Цель изобретения - повышение надежности контроля. В устройство для контроля подачи эрлифта дополнительно введены датчик плотности, второй уровнемер, два сумматора , пять блоков умножения, четыре расчетных модуля, два вычитателя, функциональный преобразователь и два индикатора . Повышение надежности контроля достигается тем, что в заявляемом устройстве определяется как ожидаемая подача (т.е. та подача, которая должна быть при заданных параметрах эрлифта), так и фактическая. Их сравнение дает возможность оперативно оценить технические отклонения, влияюшие на подачу эрлифта. 3 ил. (Л ГС 00 00 О5

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (su 4 G 05 В 23 02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BT0PGKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ г. с

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (2! ) 386759?/24-24 (22) 05.03.85 (46) 23.12.86. Бюл. № 47 (71) Донецкий ордена Трудового Красного

Знамени политехнический институт (72) В. И. Груба, А. В. Аксенов, Ф. А. Папаяни, М. Н. Федорушенко, А. Д. Тихонов.и В. В. филатов (53) 621.503.55 (088.8) (56) Куприн А. И. Безнапорный гидротранспорт. — М.: Недра, 1969, с. 160., Верлань А. Ф. и др. Электронные функциональные преобразователи систем автоматики.— Киев, 1981, с. 41 — 46.

Щербаков В. И. и др. Электронные схемы на функциональных операционных ус ил ител я x. — Киев:. Тех ника, 1983, с. 99.

Авторское свидетельство СССР № 830324, кл. G 05 В 23/02, G 01 F 1/00, 1981.

Авторское свидетельство СССР № 1094023, кл. G 05 В 23/02, 1982.

ÄÄSUÄÄ 1278816 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПОДАЧИ ЭРЛИФТА (57) Изобретение относится к области регулирования и предназначено для контроля подачи длинных эрлифтов, у которых отношение общей длины трубы к эквивалентному диаметру больше 200 в зоне регулировочной емкости зумпфа, и может быть использовано в системах гидротранспорта угля, например, на угольных гидрошахтах.

Цель изобретения — повышение надежности контроля. В устройство для контроля подачи эрлифта дополнительно введены датчик плотности, второй уровнемер, два сумматора, пять блоков умножения, четыре расчетных модуля, два вычитателя, функциональный преобразователь и два индикатора. Повышение надежности контроля достигается тем, что в заявляемом устройстве определяется как ожидаемая подача (т.е. та подача, которая должна быть при заданных параметрах эрлифта), так и фактическая.

Их сравнение дает возможность оперативно оценить технические отклонения, влияющие на подачу эрлифта. 3 ил.

1278816

h, где а —,,— 9

Изобретение относится к области регулирования и предназначено для контроля подачи длинных эрлифтов, у которых отношение общей длины трубы к эквивалентному диаметру больше 200 в зоне регулировочной емкости зумпфа, и может быть использовано в системах гидротранспорта угля, например, на угольных гидрошахтах.

Цель изобретения — повышение надежности контроля.

На фиг. 1 представлена функциональная 10 схема устройства и контролируемого объекта; на фиг. 2 — — схемы расчетных блоков; на фиг. 3 — схема расчетного модуля.

Эрлифт состоит из всаса 1, смесителя

2, трубы 3 длиной Н и воздухоотделителя 4. Турбокомпрессоры 5 нагнетают под давлением воздух по .воздуховоду 6 в смеситель. СжатыH воздух устремляется вверх по трубе, захватывая находящиеся в зумпфе

7 частицы 8 угля с водой. В воздухоотделителе происходит отделение воздуха, и гидросмесь далее самотеком направляется по трубе 9 на обработку.

Устройство для контроля подачи эрлифта содержит датчик 10 расхода воздуха, уровнемеры 11 и 12, датчик 13 плотности. расчетные блоки 14 — 16, вычитатель 17, функциональный преобразователь 18 и индикаторы 19.

Нз—

Ч г(. ф= 0,04

Расчетный блок 14 содержит блоки 20— умножения и сумматоры 23 — 25. Рас30 четный блок 16 содержит расчетные модули

26 29, сумматор 30, блоки 31 — 33 умноже;!! я,и выч итател ь 34. Расчетный блок 15 содержит блоки 35 и 36 умножения и суммнзор 37.

Расчетный модуль содержит резисторы 35

М„, 38!,..., 38;, 39„..., 39;. 40„... 40Ä Ä!,...., 40„„„операционный усилитель 41 и диоды

42о, 42!,..., 42;.

Подача эрлифта косвенно определяется выражением а а! а2 ремэкс

40 где K! — К вЂ” постоянные коэффициенты при аппроксимации выражением (1) зависимости

45 со.С.К0 ь

ll полиномом вида

55 2 ) ю= R (— — arcsin " " )(R- — h„R — h„

/а

)< cos (arcsir! ") ); и — 11„

М

Я = (K!Q + K ) ) .+ (КА. + K )> (1) м =1/2 — (о)ь д ) К< (" Р"" (2)

М Р25К где q — ускорение свободного падения, м/c ;

Д -- эквивалентный диаметр трубы эрлифта, м;

Q . — модельная подача эрлифта, м c;

Qs — подача воздуха в смеситель эрлифта, мз/с; относительное погружение; уровень от смесителя до зерк»вЂ” ла воды, м; длина подъемной трубы от смесителя 2 до воздухоотделителя 4, м; удельный расход воздуха; приведенный расход воздуха; сопротивление проточной части;

q:. 60е ", q==q„(1+(P +0,5р gh, где Р;. — атмосферное давление. Па; р — плотность воды, кг/м .

Для эрлифта с D=: 0,84 м, а= 0,14

0,2 значения коэффициентов следующие:

К = 0,00675; К = 0,00026; К",= — -0,00064;

К вЂ” — 0,6369.

В трубе 9 может быть измерена фактическая подача эрлифта. В результате обобщения известных данных и исследований установлено, что зависимость для определения расхода потока гидросмеси в трубе 9 имеет вид

9 (a! — a р ) (аз+;>4h<+aeh +аг(з.), (3) где h„— уровень гидросмеси в трубе 9, м; а, = i+ а (i — уклон русла, рад);

0,75i (р — плотность воды, p, --p т/мз); фактическая подача эрлифта, м"/с; коэффициент, зависящий от i и аз; коэффициент, зависящий от i u р макс, плотность гидросмеси предельно нагруженного потока, кг/м", pã м1 ê-ñ= =(pò+ q ) (1+ ч ° p ) где р. — — плотность транспортируемого твердого, кг/м ;

q — удельный расход воды, кг/м, В!, В постоянные эмпирические коэффии Вз циенты; аз. а — постоянные коэффициенты квадраа;, и а6 тичной аппроксимации выражения з е

К,= 2. a„ ch„, В=г где 1х — радиус трубы;

1278816

)О (>,, к 11>.

R» —,.— i .Х= — . ) R, г< < () --,, ); . < < >(R» I I ((>. м; (» — (Е> < НИ((i )ТГ>f

Х вЂ” — смО>I< Ill> . l: : T!) pvcла, м;

С -- сK()p<)(нои vi!I(>SKI»< (ь для д; и»()

R и зя IO! О(> коэ(1)<1)ициеь) 1)

POXOH;)TО(Tli И> ж(ЛООсl, ОПРЕ;)(;l>iсмый II() I()p ..и А. Н.!1авловско(О.

Нап!>Нм(>), для ) р) бы с и = 0,0135;

R= 0,3 м, К, = (0,084--2,774 h»+ 59,66;><, ;к,)) -, - — 60„6! !),, в . ;Напазон«0,2 1(<()» ; 1,6!2 максимальн;)51 llol рен:ность аппроксимации

6(,<5%, а в ря >Очем диапазоне 0,5R

< 1,6R 6)>- 0,7%.

Устройст((о работает следу(о(цим образом.

Сигналы с датчика 10 расхода ))Оз,(,.х(1 и от уровнемера 1 поступают на расчс(н((Й блок 14, на другие входы которого поступают сигналы К(и К(от соответствующих задатчиков. Блок 14 определяет величину

Q." по математической модели (1), т е. определяется, какова должна быть подача эрлифта для измеренных h u <.,). при полнои технологической исправности объекта. Сигналы с уровнемера 12 и датчика 13 плотности поступают на расчетный блок 16, куда введены также сигналы А(— аб от соответствующих задатчиков. Блок 15 определяет величину Qфпо зависимости (3), что соответтвует значению фактической подачи эрлифта.

Значения Q." и ЯР поступают на блок 15, определяющий величину максимальной абсолютной погрешности л величины Q; -Q,.

6 .gy+ 6 q») (4) где 6 62 — максимальные относительные погрешности определения подачи эрлифта соответственно по зависимостям (1) и (3). 6>= 0,08;

6 = 0,05.

Вычитателем 17 определяегся величина разности Q — < .,)-.. Величина Л устанавливает ф М I зону нечувствительности в функциональном преобразовят<.;«18, на выходе которого появляется сигнал разности Л фактического и чОделируемого значений расходов с учетом погрешности метода. Величина Л позволяет судить о степени пре. :пения

Q», над (,)-,, что дает возможно . èìî

Ф более достоверного контроля, . v . (Остировать объект.

Блок 14 работает следую!цим образом.

Сигнал с датчика 10 расхода воздуха поступает на блоки 20 и 21 умножения, иа другие входы которых поступают заданные 3Н3чения коэффициентов Кi и Кз. С уровнемера

11 значение уровня гидросмеси поступает в блок 22 умножения, осуществляющий вычисление функции f = (К,Q,+К )) и полученный сигнал направляется в сумматор 25, где складывается с функцией f, = К, ߄— К, .

Блок 16 работает следующим образом.

Сигнал h„c уровнемера 12 поступает:(я входы расчетных модулей 26- 28, ня другие с

25 30

45 >

55!

)Х« :; K<)TOPI>iX, " i 1 (I II . <. >ОТИ(! (! < I "till" ко = I " „ч <); И„. Р()> ч(.Tlil>i<

> .1 O !, I! I Оll!)(;!(,,: » . ji !>" (. l, .,i (1,,- . !1

C ill I!3, I 1>! КО I OP!>! X !, >» !1(1 I("; i. > . >> I;i(Т<> l;X !»

IlI ÈE BXO !1>! С Х(>i;!ТО > (» . > !IP(И,(51K)ll>< I О

31l;)ч(ftö )< Вых ;,;;;);), I >> (i;iò>tи„ i

13 ti. i )Ò !O". I .((«, II I у>(НО>ни)<х((» I, О И П С. C«1 >1 IO I l i l l l! B «. I I f I I I f < 1) <» .. ) . ОТ С И (Н;(Л

Иост > 1: 3 С Т 113 в Ы >! > I i . I i < . i K >4, O ll p E де. 1 H IO I I l ll I l знач< иис „» <) > . 11О«,<едний сигнал преобразует:> расчет(ы)1 модулем 29 в величии) (» (а(: р ) . (.Нгн;(л(((расчетного чО Ix. I>l

2,> I! <. чx(x13Toi)11 3(1 I!o(I xи31От ня Bxo, 11>:l

1(Ож lтеля 32, <>ii,><.д(.,зяю!цего значени((>)-, Блок 5 работа T следующим обрязОм.

Сн: иял g- < «х ччя(>и; ;) иоступя T и;1 вход

>). << (»,я 3() VXI IIO>K(>I I! H. Ii!1 Bt>I XO )(. KOT()p()i О

Определяется значение абсолютной Ilot p< IIIИОст и Л .= 6(. ()". Аналогично блок 3.) > i((i<)женил определяет Л(= 6Я,. Cxx>I >(;) I.<) j) 37

Определяет Bcличину Л 110 зависимое)и !4).

Р )счетные. модули могут быть реялизО!Иаlihl, lf3(1p1Ix(cp, иа схемах диодных фуliKI(lloнальных преобразований, настройка которых на необходиму(О функцию ocy«(ccTBляется установкой сопротивлений в ценя.; диодных элементов, величины которых по известным коэффициентам аппроксимации находятся ра< чет(ыч путем.

Каждый р !счетный модуль реализует функцию apl;(r h --- переменная (уровень); я и Ь вЂ” постоянные коэффициенты.

Расчетный модуль осуществляет кусочИО-линейную аппроксимацию выражения а h, и в зависимости от 3 и Ъ определяются величины сопротивлений.

Для каждого диода 42„, 42!,...,42j рас.читывается входное напряжение, при которОМ t)poHcxoдит егo отключение в зависимости От аппроксимирусчой фун(;(,ии. НО< ле опред(ления коли(ества одновр(чеиио работающих диодов производится расчет резисторов для каждого линеаризованного участка аппроксимирующей функции.

Расчетный модул ь 29 реал изует функцию Х" ", где Х =а -а р, выражение (3).

Выражение Х"" является чя«тиым случаем выражения а"Х", где 3" =- 1, Ь = 0,5.

Однако в отличие от других коэффициентов (зависящих От конкре(иых конструктивных п,(раметров эр )it. >I(>, < )ь 29 Одиоп.;О (Овыи.

Ф»:(>1ТСЛЬНОСТИ И Чож .. ОЬ): I> РЕЯЛИЗОВЯН ПО (хеме расчетного модулH (фиг. 3). В этом случае выход блока > I <. >. ) подсоединен к (.„,.

В каче«TBE, )oi> (сч()3 12 (Ожег бь(ть

ИCIIO, ) ЬЗОНЯИ ИЗВ«<, ill>i if ОЕCKO!(1 3К ГН Ы и I!. <черипс.(ь либо контяк гный, и коистр> иров;:ниll кОтО!)Ого H(И1 (. :i, <. >Iотр(и ) ввс;)(!ill(1278816 каких-либо элементов с некоторым гидравлическим сопротивлением в поток l IIBIlpEIME.p, группа электродов, уoTHE!oE). Iå! Hûõ на всей окружности трубы заподлицо с нею, с последующим прсоб)>азователем сигналов контактной группы в аналоговый сигнал). В качестве датчика плотности может быть IIoпользован любой бесконтак!ный прибор, например радиоизотопный. В случае, если отклонения находятся в пределах 10% (что характ.рно для некоторых эрлифтов шахт), вменитo датчика плотности может использоватьсЯ задатчик Расчетного значениЯ Il,!Oòности.

Конструкции всех датчиков могут включать выходные блоки, задающие их инерционность с целью сглаживания мгновенных пульсаций.

Повы)нснне II3. EÐæности контроая достигается тем, гго в предлагаемом устройстве оп редел яР I.ся как ожидаемая подача (т. е. та подача, к>>торая должна быть при заданных парамс) и;>х эрлифта), так н фактическая, Иx ср„;. > Р дает возможность оперативно <)Ilcíè) I,: .";,,оги и ские отклонения, влияк>щие II)I .„> .,,,эрл 1фта.

Фортула изт> р,>>1пя ) стройств!> для контр >л: I:.> гани эрлифта, содержащее первый блс>1. м ножен и я, входы которогî:oI,EIIíoll i с >I>i 0;loM. первого уровнемсра I! выходом II!. рвого сумматора, первый вход которого 1> >дкл>очен к выходу второго о. гока ум нож IIIIH, первый вход которого сос;1!>цен с выход!>м датчика расхода воздуха и о первым входом третьего блока умножения, выход которого 1)одключен к первому входу второго сумматора, выход которого соедин H с 11 pBI>IM входом третьего сумматора, второй вход и выход которого подключены соответственно к выходу первого блока умножения и входу первого индикатора, а вторые входы второго блока умножения, первогo сумматора, третьего блока умножения и второго сумматора соединены с выходами первого — четвертого задатчиков соответственно, отличаю>цееся тем, что, с целью повышения надежности контроля, оно дополнительно снабжено датчиком плотности, вторым уровнеме l ром, двумя сумматорами, пятью блоками умножения, четырьмя расчетными модулями, двумя вычигателями, функциональным преобразователем и двумя индикаторами, причем первые входы первого, второго и треть10 его расчетных модулей подключены к второму уровнемеру, а выходы — к первому, второму и третьему входу четвертого сумматора, выход датчика плотности соединен с первыми входами, четвертого и пятого блоков умножения, выход четвертого блока умножения подключен к первому входу первого вычитателя, выход которого соединен через четвертый расчетный модуль с первым входом шестого блока умножения, второй вход которого подключен к выходу четвер20 того сумматора, а выход — к второму входу пятого блока умножения и первому входу седьмого блока умножения, выход которого соединен с первым входом пятого сумматора. выход третьего сумматора подключен к входу восьмого блока умножения, выход которого соединен с вторым входом пятого сумматора, выход которого подключен к первому входу функционального преобразователя, выход третьего сумматора соединен с первым входом второго вычитателя, второй вход которого подключен к выходу шестого блока умножения, выход второго вычитателя соединен с вторым входом функционального преобразователя, выход которого подключен к входу второго индикатора, выход пятого блока умножения соединен с входом третьего индикатора, и вторые входы первого, второго и третьего расчетных модулей, четвертый вход четвертого сумматора, вторые входы четвертого блока ум ножен и я, первого вычитате;!я, седьмого и восьмого блоков умножения подключены к выходам

40- и ятого — двенадца!.OrO задатчиков соответственно.

0m 10

Om»

Om 1Е

От 1,7

Фиг.1

um 12

um J2 —..3 2

7 7 2Й 7 Ч б 7 ИРЦ Ц,О О

1278816

b7 bq

1278816

+ on

Редактор О. Юрковенкая

Заказ 6837146

Составитель A. Исправникова

Техред И. Верес Корректор И. Эрдейи

Тираж 836 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4