Способ и устройство автоматического измерения расхода пульпы в открытых каналах


 


Владельцы патента RU 2535652:

Совместное предприятие в форме Закрытого акционерного общества "Изготовление, Внедрение, Сервис" (RU)

Способ автоматического измерения расхода пульпы в открытых каналах включает измерение скорости и высоты потока материала, причем скорость потока пульпы определяют по скорости вращения полого мерного колеса, выполненного в виде свободно подвешенного поплавка и приводимого в движение силой сцепления рельефной поверхности колеса с верхним слоем потока пульпы. Устройство для автоматического измерения расхода пульпы в открытых каналах содержит вычислительный блок, приспособление для измерения скорости потока и уровнемер. Указанное приспособление для измерения скорости потока выполнено в виде полого мерного колеса, при этом ось вращения мерного колеса подвижно закреплена во втулках, расположенных на нижнем конце вильчатого рычага, на котором дополнительно установлены форсунки для подачи воды, а на верхнем конце вильчатого рычага горизонтально размещена отражающая площадка. Ось вращения мерного колеса связана с крыльчаткой датчика импульсов. Вильчатый рычаг при помощи параллелограммного механизма закреплен на неподвижной Г-образной стойке. Технический результат - повышение надежности и точности измерений расхода пульпы в открытых каналах за счет устранения влияния на результаты измерений абразивного воздействия пульпы и физических свойств измеряемого материала. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к способам и устройствам для измерения объемного расхода пульпы в лотках, ненапорных трубопроводах и может быть использовано в области обогащения руд полезных ископаемых, а также в горно-металлургической, строительной и других областях промышленности.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предложенному способу, является способ автоматического измерения расхода потока жидкости в открытых каналах, включающий измерения скорости и высоты потока материала (Справочник «Измерения в промышленности» в 3-х книгах, кн.2. «Способы измерения и аппаратура» «Расходомер с поворотной лопастью», изд-во М. «Металлургия», 1990 г., параграф 3.6.2.4.3., стр.197).

В известном способе измерение объемного расхода осуществляют путем измерения скорости по углу отклонения поворотной лопасти, погруженной в жидкость, а высоту потока определяют по высоте подъема поплавка.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предложенному устройству является устройство автоматического измерения расхода жидкости в открытых каналах, содержащее вычислительный блок, приспособление для измерения скорости потока и уровнемер («Расходомеры-счетчики безнапорных потоков СТРИМ». Руководство по эксплуатации ТТ12.00.000 РЭ, 2004 г.).

Устройство содержит рычаг с жестко закрепленным поплавком сферической формы. Второй конец рычага жестко соединен с осью подшипника подвески. На этой же оси закреплен датчик угла отклонения рычага относительно абсолютной вертикали к линии горизонта. Дополнительно устройство содержит поворотную лопасть, один конец которой жестко закреплен на оси подшипника подвески, а второй конец свободно опущен в жидкость. На оси подшипника также жестко закреплен датчик угла отклонения лопасти относительно абсолютной вертикали к линии горизонта.

Недостатками известного способа и устройства автоматического измерения расхода пульпы в открытых каналах являются низкие надежность и точность измерений в условиях измерения расходов абразивных жидкостей, каковыми являются пульпы обогатительного производства, влияние на величину отклонения чувствительного элемента физических параметров состояния жидкости, таких как плотность, вязкость, температура, а также непрямая зависимость между углом отклонения и скоростью потока.

Влияние абразивных свойств пульпы проявляется в износе и деформации воспринимающей давление потока кромки поворотной лопасти, вследствие чего ее сопротивление потоку будет уменьшаться, что с течением времени приведет к изменению характеристики зависимости угла отклонения лопасти от скорости потока.

Колебания плотности и вязкости материала также приводят к появлению погрешностей в измерении скорости потока, так как при одной и той же скорости, но различных значениях параметров плотности и вязкости, сила давления на измерительную лопасть, а следовательно, и угол ее отклонения будут различными.

Таким образом, как геометрические параметры измерительного элемента, так и физические свойства измеряемого потока приводят к неоднозначности, или непрямой зависимости между углом отклонения поворотной лопасти и скоростью потока.

Технический результат, на достижение которого направлено настоящее изобретение, заключается в повышении надежности и точности измерений расхода пульпы в открытых каналах за счет устранения влияния на результаты измерений абразивного воздействия пульпы и физических свойств измеряемого материала.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе автоматического измерения расхода пульпы в открытых каналах, включающем измерение скорости и высоты потока материала, согласно изобретению скорость потока пульпы определяют по скорости вращения полого мерного колеса, выполненного в виде свободно подвешенного поплавка и приводимого в движение силой сцепления рельефной поверхности колеса с верхним слоем потока пульпы.

В части устройства указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для автоматического измерения расхода пульпы в открытых каналах, содержащем вычислительный блок, приспособление для измерения скорости потока и уровнемер, согласно изобретению приспособление для измерения скорости потока выполнено в виде полого мерного колеса, при этом ось вращения мерного колеса подвижно закреплена во втулках, расположенных на нижнем конце вильчатого рычага, на котором дополнительно установлены форсунки для подачи воды, а на верхнем конце вильчатого рычага горизонтально размещена отражающая площадка, причем ось вращения мерного колеса связана с крыльчаткой датчика импульсов, а вильчатый рычаг при помощи параллелограммного механизма закреплен на неподвижной Г-образной стойке.

Кроме того, технический результат достигается тем, что параллелограммный механизм дополнительно снабжен демпфером и противовесом.

А также тем, что бесконтактный уровнемер установлен над отражательной площадкой вильчатого рычага, а оси форсунок для подачи воды направлены перпендикулярно плоскости вращения полого мерного колеса по касательной к его наружной поверхности.

Реализация предлагаемого способа осуществлена в устройстве автоматического измерения расхода пульпы в открытых каналах.

На чертеже изображено устройство автоматического измерения расхода пульпы в открытых каналах.

Устройство автоматического измерения расхода пульпы в открытых каналах содержит Г-образную стойку 1, параллелограммный механизм 2, снабженный демпфером 3 и противовесом 4, вильчатый рычаг 5 с втулками 6 и осью 7 вращения, на которой размещено полое мерное колесо 8, форсунки 9 для подачи воды, крыльчатку 10 датчика 11 импульсов, бесконтактный уровнемер 12 и вычислительный блок 13. В верхней части вильчатого рычага 5 размещена отражательная площадка 14, а Г-образная стойка 1 неподвижно закреплена относительно стенок открытого канала 15 с движущимся потоком пульпы 16.

Способ автоматического измерения расхода пульпы в открытых каналах осуществляют следующим образом:

Г-образную стойку 1 закрепляют относительно стенок открытого канала 15 таким образом, чтобы полое мерное колесо 8 при помощи параллелограммного механизма 2 могло быть опущено до касания с поверхностным слоем потока пульпы 16. Силу сцепления рельефной поверхности полого мерного колеса 8 с поверхностным слоем пульпы 16 регулируют положением противовеса 4. При соприкосновении рельефной поверхности полого мерного колеса 8 с поверхностным слоем потока пульпы 16 полое мерное колесо 8 за счет сил сцепления будет приведено в движение с окружной скоростью V, равной скорости движения потока пульпы, при этом скорость вращения полого мерного колеса 8 не зависит от физических свойств пульпы.

Очистку поверхности полого мерного колеса 8, находящегося в соприкосновении с пульпой, осуществляют подачей воды через форсунки 9. Вследствие расположения осей форсунок 9 перпендикулярно плоскости вращения колеса 8 по касательной к его наружной поверхности струи воды скользят по поверхности в поперечном направлении и вымывают налипший материал по кратчайшему пути, не оказывая существенного влияния на скорость вращения мерного колеса 8.

Наличие демпфера 3 предотвращает отрыв полого мерного колеса 8 от поверхности потока из-за резких перепадов уровня вследствие турбулентного характера движения потока, а наличие противовеса 4 обеспечивает достижение минимально необходимой силы сцепления поверхности полого мерного колеса 8 с пульпой, достаточной для приведение во вращательное движение полого мерного колеса 8 с окружной скоростью, равной скорости движения потока пульпы, что существенно снижает абразивный износ поверхности полого мерного колеса 8. Вращение от полого мерного колеса 8 через ось вращения 7 передается крыльчатке 10, лепестки которой при попадании в зону действия датчика 11 импульсов приводят к срабатыванию последнего и появлению на его выходе одиночного импульса. Таким образом, количество импульсов в единицу времени пропорционально окружной скорости V движения мерного колеса 8. Одновременно бесконтактным уровнемером 12 измеряется расстояние h между поверхностью отражательной площадки 14 и излучающей поверхностью бесконтактного уровнемера 12. Сигналы с выходов бесконтактного уровнемера 12 и датчика 12 импульсов заводятся в вычислительный блок 13, в котором производятся следующие операции:

- определяют высоту H потока из выражения

H=Hмакс-(h-ho) (м), где

Hмакс - максимальная высота потока (м);

h - измеренное расстояние между поверхностью отражательной площадки 14 и излучающей поверхностью бесконтактного уровнемера 12;

ho - начальное значение расстояния между поверхностью отражательной площадки 14 и излучающей поверхностью бесконтактного уровнемера 12, измеренное при максимальной высоте потока Hмакс;

- вычисляют площадь S поперечного сечения АВСД канала по известным геометрическими параметрам для найденной высоты H потока пульпы (м2);

- вычисляют окружную скорость мерного колеса

2πr (м/сек), где

Ni - количество импульсов в единицу времени (1/сек); Nмакс - количество лепестков крыльчатки; 2πr - длина окружности мерного колеса радиусом r (м);

- вычисляют объемный расход потока по формуле:

P=S×V (м3/сек).

Как следует из вышеизложенного, дополнительным отличием предложенного способа автоматического измерения расхода пульпы в открытых каналах от известного является прямое измерение скорости потока и отсутствие необходимости градуировки устройства.

Таким образом, измерение расхода пульпы по скорости и высоте потока путем измерения скорости потока по скорости вращения полого мерного колеса, выполненного в виде свободно подвешенного поплавка и приводимого во вращение силой сцепления рельефной поверхности колеса с поверхностным слоем потока пульпы, и бесконтактное измерение высоты потока по высоте подъема поплавка позволяют повысить надежность и точность измерений расхода в условиях абразивного воздействия пульпы на измерительные элементы и колебаний физических свойств пульпы.

1. Способ автоматического измерения расхода пульпы в открытых каналах, включающий измерение скорости и высоты потока материала, отличающийся тем, что скорость потока пульпы определяют по скорости вращения полого мерного колеса, выполненного в виде свободно подвешенного поплавка и приводимого в движение силой сцепления рельефной поверхности колеса с верхним слоем потока пульпы.

2. Устройство для автоматического измерения расхода пульпы в открытых каналах, содержащее вычислительный блок, приспособление для измерения скорости потока и уровнемер, отличающееся тем, что приспособление для измерения скорости потока выполнено в виде полого мерного колеса, при этом ось вращения полого мерного колеса подвижно закреплена во втулках, расположенных на нижнем конце вильчатого рычага, на котором дополнительно установлены форсунки для подачи воды, а на верхнем конце вильчатого рычага горизонтально размещена отражающая площадка, причем ось вращения мерного колеса связана с крыльчаткой датчика импульсов, а вильчатый рычаг при помощи параллелограммного механизма закреплен на неподвижной Г-образной стойке.

3. Устройство для автоматического измерения расхода пульпы в открытых каналах по п.2, отличающееся тем, что параллелограммный механизм дополнительно снабжен демпфером и противовесом.

4. Устройство для автоматического измерения расхода пульпы в открытых каналах по п.2 или 3, отличающееся тем, что бесконтактный уровнемер установлен над отражательной площадкой вильчатого рычага.

5. Устройство для автоматического измерения расхода пульпы в открытых каналах по п.2 или 3, отличающееся тем, что оси форсунок для подачи воды направлены перпендикулярно плоскости вращения полого мерного колеса по касательной к его наружной поверхности.



 

Похожие патенты:

Измерительное устройство кориолисова типа дополнительно снабжено возбудителем крутильных колебаний, приемником крутильных колебаний, блоком вычисления передаточной функции крутильных колебаний с подключенным к его выходу блоком аппроксимации передаточной функции крутильных колебаний, а также блоком вычисления температуры.

Изобретение относится к области сельского хозяйства, а именно к почвоведению и экологии, в частности к способам измерения эмиссии парниковых газов из почвы и растений с использованием камер для отбора проб.

Изобретение относится к области расходометрии и может быть использовано для определения расхода жидкости, например, в ядерных энергетических установках. .

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в расходометрии электропроводных жидкостей, например кислот, щелочей, растворов солей, в химической, фармацевтической, фармацевтической, пищевой и других областях промышленности и жилищно-коммунальном хозяйстве.

Изобретение относится к устройствам очистки сточных вод ливневой канализации от нефтепродуктов. .

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения направления и величины скорости потока жидкости или расплава в областях науки и техники, где необходимы исследования гидродинамических процессов, может применяться при определении распределений полей скоростей потока расплава алюминия при электролизе, что имеет первостепенное значение при разработке энергосберегающих технологий получения металла.

Изобретение относится к измерительной технике и прикладной метрологии и может быть использовано для передачи размера единицы расхода материальной среды от расходомера, являющегося предметом настоящего изобретения, рабочему расходомеру, стационарно установленному на трубопроводе.

Изобретение относится к приборостроению и может использоваться в химической, нефтяной, нефтехимической отраслях промышленности, а также в ядерной энергетике и медицине.

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано для измерения расходов жидкости, газа или пара в энергетике, на транспорте, в нефтяной, нефтехимической, химической, пищевой промышленности, а также медицине.

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для измерения расходов жидкости, газа или пара в энергетике, на транспорте, в нефтяной, нефтехимической, химической, пищевой промышленности, а также в медицине.

Изобретение относится к способам контроля объёмного расхода и плотности пульпы в напорных трубопроводах и может быть использовано в области обогащения руд полезных ископаемых, а также в горно-металлургической, строительной и других областях промышленности. Способ автоматического контроля расхода и плотности пульпы в напорных трубопроводах включает измерение плотности по перепаду давления в восходящем потоке материала. Согласно изобретению на восходящей части напорного трубопровода выделяют два равновеликих участка, геометрические центры которых разнесены по ходу потока на величину, не превышающую 3 расстояния между нижней и верхней границами первого по ходу потока участка измерения. На нижней и верхней границах выделенных участков осуществляют отбор давления, для каждой пары границ участков измеряют перепады давлений, вычисляют взаимнокорреляционную функцию случайных сигналов, характеризующих изменение величин измеренных перепадов давлений во времени, находят абсциссу τ максимума взаимнокорреляционной функции, определяющую время взаимного сдвига по фазе полученных случайных сигналов. По величине расстояния между геометрическими центрами участков и времени τ определяют скорость потока и по известной площади внутреннего сечения трубопровода и найденной скорости потока вычисляют его расход. Технический результат - повышение надёжности и точности измерений расхода пульпы в закрытых трубопроводах за счёт устранения влияния на результаты измерений абразивного воздействия пульпы, физических свойств измеряемого материала и осуществления прямого измерения скорости потока. 3 ил.
Наверх