Устройство автоматического контроля и регулирования режима безнапорного трубопроводного гидротранспорта

 

Союз Советских

Социалист ичесних

Республик

О П И -И-Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ о»787311

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (Ь1) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 010279 (21) 2720960/27-11 с присоединением заявки Но (23) Приоритет

Опубликовано 1 1280 Бюллетень Nо 46

Дата опубликования описания 1 SJ. 2ВО (51) М. Кл 3

В 65 С 53/66

Государственный комитет

СССР оо делам изобретений н открытий (53) МК621.867.82 (088.8) (72) Авторы изобретения

A.À. Борисов и Г.В.Мокрый

Донецкий ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт (71) Заявитель (54) JJCTPOACTBO ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ

И РЕГУЛИРОВАНИЯ РЕ:KHMA БЕЗ НАПОР НОГО

ТРУБОПРОВОДНОГО ГИДРОТРАНСПОРТА

Изобретение относится к промышленному транспорту,B частности к системам регулирования и контроля транспортных беэнапорных потоков, и может быть использовано для регулиро- 5 вания режима шахтного безнапорного гидротранспорта угля, при транспортировании сырья по желобам, на обогатительных фабриках и химических предпри.ятиях, при эолошлакоудалении, при транспортировании безнапорным потоком по трубам и желобам в строительной и пищевой промышленности, а также в системе водораспределения гидромелиоративных сооружений для контроля утечек.

Известно устройство для измерения объемной производительности беэнапорных потоков пульп и суспенэий, содер-, ф жащее контрольный горизонтальный желоб с профилированной щелью в передней стенке, датчик уровня поплавкового типа, закрепленный на вертикальном стержне шарнирного четырехэвенника, 25 напорный подвижный бачок, установлен ный на верхнем конце вертикального стержня,дифманометр с компенсирующим бачком и регулирующий прибор, выход которого через исполнительный механизм 30 связан с регулирующим органом доэирования воды в контрольный желоб (1) .

Недостатками данного устройства являются отсутствие контроля режима на всех последующих эа контрольным участках и невозможность обнаружения мест нарушения режима,вызванных утечками и забутовками.Кроме того,при транспортировании гидросмесей с кусковым материалом устройство теряет работоспособность иэ-за заштыбовывания (закупорки) профилированной щели.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для автоматического контроля и регулирования режима безнапорного трубопроводного гидротранспорта,содержащее датчики веса транспортируемой гидросмеси, размещенные в начале и конце головного участка трубопровода,стабилизирующий и корректирующий регуляторы,управляющие органом доэирования воды, соединенные с напорньпк водопроводом (2).

Недостатком данного устройства является низкая надежность иэ-эа невозможности контроля режима по всей длине трубопровода (желс.>а), выявления мест утечки и забутовок (закупорок) 787311 и их устранение, так как контролируется только головной (начальный) участок трубопровода, а режим каждого участка после головного определяется местной плотностью гидросмеси, уровнем воды в трубопроводе желоба, транспортной скоростью и может оказаться критическим, тогда как на других участках, например на головном, будет сохраняться нормальный режим. Закупорка на любом участке может появиться при наличии утечки воды иэ трубопровода и снижении транспортной скорости гидросмеси на участке ниже критической.

Цель изобретения — повышение надежности и точности контроля и регулирования режима, Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено элементами сравнения, звеньями запаздывания сигнала по тракту передачи, пороговыми элементами и управляемым органом подачи воды, причем звенья запаздывания подключены входами к выходам соответствующих датчиков веса, размещенных в начале контролируемых участков, а выходами - к первым входам эле- Я ментов сравнения этих же участков, вторые входы которых соединены с выходами датчиков веса последующих, по ходу движения гидросмеси участков, а выходы через пороговые элементы ав- $0 тономными каналами связаны с исполнительными механизмами управляемого органа подачи воды. А также тем,что уп-равляемый орган подачи воды выполнен распределенным по длине трубопровода в виде подключенных к напорному водопроводу участковых патрубков с насадками и управляемыми задвижками, связанными с исполнительными механизмами.

На чертеже изображена блок-схема устройства. 40

Устройство для автоматического контроля и регулирования режима безнапорного трубопроводного гидротранспорта нключает в себя датчики 1 веса плотности или уровня, проходящей по трубо- 4Я ,проводу 2 гидросмеси,установленные на входе и выходе каждого контролируемого

i-го участка длиной C . Число контролируемых участков определяется таким образом, чтобы охватить одновременно щ для контроля транспортный режим по всей длине трубопровода безнапорного гидротранспорта, как объекта с распределенными параметрами, и воэможностью восстановления его до расчетного при нарушениях. Выходы датчиков 1 веса, установленных в начале контролируемого

i-ro участка, подключены ко входам . соответствующих звеньев 3 запаздывания (линии задержки) для задержки выходных сигналов датчиков 1 на время 40 движения элементарного контрольного объема гидросмеси по длине i --го участка.

Выходы звеньев 3 запаздывания 1-го участка подключены к первым входам 65 элементов 4 сравнения сооfветствующих участков, вторые входы которых соединены с выходами датчиков 1 веса, установленных в конце i-го участка, являющиеся одновременно и начальными для 1+1-го участка. Выходы элементов

4 сравнения 1-го участка через пороговые элементы 5 автономными каналами подключены ко входам исполнительных механизмов 6, управляющих задвижками

7 управляемого органа для подачи воды в 1 -ый участок трубопровода.

Орган подачи воды, выполненный распределенным по всей длине L безнапорного трубопровода 2 желоба,нключает участковые патрубки 8 с насадками 9 для формирования струи, подключенные к напорному водопроводу 10.

На чертеже показаны также желоб 11 ,для подачи твердого материала (угля) датчики 12 и 13 веса твердого материала и расхода воды, выходы которых подключены ко входам стабилизирующего регулятора 14 начальной плотности (соотношения твердого к жидкому Т:Ж), вырабатывающего сигнал для подготовки гидросмеси с плотностью, равной заданной по уставке, выдаваемой эадатчиком 15, выход которого подключен к первому входу элемента 16 сравнения, второй вход которого соединен с выходом датчика 1 неса, установленного в начале головного участка трубопровода, и входом звена 3 запаздынания этого участка. Выход элемента 16 сравнения подключен к одному из входов регулятора 14, выход которого управляет органом 17 доэирования воды на входе в трубопровод. Задатчик 15 и элемент

)6 сравнения образуют корректирующий регулятор, Реализация узлов устройства

J кроме датчиков веса и исполнительных механизмов, может быть осуществлена на стандартных интегральных микросхемах серии К 140 и К 155. Элементы 4 сравнения и пороговые элементы 5 могут быть выполнены на операционных усилителях типа К1УТ 401В. Звенья 3 запаздывания могут быть построены в виде набора элементов памяти по схемам динамических запоминающих устройств (ДЗУ), в которых обеспечиваетсяслежение за амплитудой сигналов дат,чиков веса и последующее хранение (запоминание) текущего значения этого ,сигнала по команде, приходящей от двоичных счетчиков.ДЗУ может быть вы-полнено на операционных усилителях

К1УТ 401В,счетчики — на К155ИЕ.Время восстановления начального состояния счетчика совпадает с временем запаздывания и может перестраиваться.Подключение входов ДЗУ к схеме сравнения осуществляется коммутатором, выполненным по схеме распределителя импульсов на К155ИЕ, с частотой достаточной для воспроизведения процесса на участке по выборкам сигнала датчика scca, хранимых в ДЗУ.

787311

Устройство монтируется в виде отдельного блока, устанавливаемого в пункте узла подготовки гидросмеси,и сопрягается с регулятором соотношения твердой и жидкой фаэ для формирования гидросмеси с расчетной(заданной)плотностью на входе в транспортный трубопровод. Датчики веса представляют собой стандартные датчики, работающие на объемно-весовом принципе.

Устройство работает следующим образом. 10

Нормальный режим по плотности гидросмеси формируется регулятором 14, задающим соотношения Т:Ж дозированием воды, органом 17 по уставке, выдаваемой адатчиком 15, и сигналом датчика 12 15 еса твердого материала, поступающего по желобу 11 из забоя или бункера, и датчика 13 расхода воды на входе в. транспортный трубопровод.

Однако транспортный режим на по- 20 следующих участках безнапориого трубопровода распределенной системы, определяется местной консистенцией (плотностью), уровнем воды в трубопроводе, транспортной скоростью, круп. 2 ностью твердого материала в пульпе и может оказаться критическим, тогда как на других участках будет сохраняться нормальный режим. Поэтому при сохранении исправного состояния секций при нормальном режиме (отсутствие утечек и закупорок) транспортный режим каждого i-го участка определяется автоматически по сигналу с датчика веса в начале i-ro участка и воспроизведения его на выходе соответствующего звена запаздывания по истечении времени tl, равного времени движения гидросмеси по трубопроводу от начального сечения к конечному сечению контролируемого i-го участка. 40

В нормальном режиме сигналы от датчиков 1 веса, расположенных в начале каждого контролируемого i-ro участка длнной „,поступают на входы соответствующих звеньев 3 запаздывания. По 45 истечении времени значения сигналов, соответствующих режиму в конце i-ãî участка, появятся на выходах датчиков

l,ðàñïîëîæåHHûõ в конце i-го участка, являющихся одновременно и начальными 0 для ill-участка и на выходах звеньев

3 запаздывания этих же участков. При правильном выборе величины для i-го участка в нормальном режиме значения сигналов, поступающих с выходов звеньев 3 запаздываний и концевых датчиков

1 соответственно на первый и второй входы элементов .4 сравнения, будут одинаковыми в пределах ошибки воспроизведения режима на. этом участке. В этом случае на выходах элементов 4 сравне-ф) ния рассогласования действительного и воспроизводимого звеньями запаздывания режимов будут отсутствовать, а исполнительные механизмы 6, связанные автономными каналами через пороговые 65 элементы 5 с выходами элементов 4 сравнения, будут отключены.

При сохранении рабочего состояния трубопровода всякие изменения режима в начале i-ro участка, сказывающиеся в конце этого участка через время запаздывания 1 (время движения гидросмеси на i-м участке), будут воспроизведены звеном запаздывания, так что, по-прежнему, на выходах элементов 4 сравнения сигналы рассогласования будут отсутствовать,и исполнительные механизмы 6 будут отключены.

В случае появления закупорки (забутовки) трубопровода 2 или утечки жидкости из-за расстыковки секций Ilo длине t-го контролируемого участка в начальном сечении 1-го участка будет сохраняться нормальный режим (до полной забутовки всего l,-го участка), а в конце %-го участка движение гидросмеси будет либо отсутствовать, либо текущий вес контрольного объема проходящей гидроямеси будет резко отличаться (уменьшится) от веса контрольног объема гидросмеси в начале $ --ro участка. Поскольку звено 3 запаздывания на выходе будет воспроизводить через время 4 нормальный режим, существующий на входе участка, то величины сигналов от датчика 1 веса в конце участка, соответс;вующие нарушенному режиму, и с выхода звена 3, соответствующие нормальному режиму, если бы он сохранился, будут резко отличаться и на выходе элемента 4 сравнения появится сигнал рассогласования, превышающий порог срабатывания порогового элемента 5 .

Срабатывая, пороговый элемент 5 включает исполнительный механизм 6, управляющий задвижкой 7 участкового патрубка 8 с насадкой 9, увеличивая подачу воды иэ водопровода 10 непосредственно в трубопровод для размыва струей жидкости забученного участка, Одновременно с включением исполнительного механизма вырабатываются сигналы диспетчеру с указанием места (номера уча,стка) забутовки или утечки, или значительного нарушения транспортного режима.

При нарушении режима в начале головного участка безнапорного трубопровода, когда действительная плотность гидросмеси в начале трубопровода превышает плотность, соответствующую оптимальному соотношению Т:Ж, формируемую регулятором 14, на корректирующий вход элемента 16 сравнения от датчика 1 в начальном сечении головного участка поступает сигнал, уровень которого превыаает, значение уставки, выдаваемой эадатчиком 15 При этом на выходе элемента 16 сравнения появляется сигнал изменения задания стабилизирующему регулятору на определенную величину, определяемую отклонением действительного веса (плотности) от веса (плотности) задаваемого уставкой,и доэирование воды в транспорс,, 7о7311

Формула изобретения

РГ Лч /7/ivtvppg

ВНИИПИ Заказ .8255/18 Тираж 914 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4 тную систему на ее н>соде. осуществляется уже не по сигналу устанки оптимального отношения Т:Ж, а по сигналу датчика 1 в начале головного участка, фиксирующего текущий нес (плотность) гидросмеси.

Таким образом, устройство выполняет не только функции контроля транспортного режима и его восстановления в местах нарушений по длине беэнапорного трубопровода за узлом пульпоподготовки, но и через корректирующую связь н посредственно корректирует работу стабилизирующего. регулятора формирования гидросмеси,на входе н транспортный трубопровод.

Использование устройства для автоматического контроля и регулирования режима безнапорного трубопроводного гидротранспорта повышает надежность транспортного режима, обеспечивает предупреждение образования забутонок Щ трубопровода и обнаружение мест утечек гидросмеси при нарушениях стыковки секций трубопровода,что позволяет траспортиронать на каждом участке гидросмеси с предельной по условиям транспортирования плотностью и значительно повысить производительность системы по транспортируемому твердому материалу,а также уменьшить время ее простроев по причине аварийных

30 явлений.

1. Устройство для автоматического контроля и регулирования режима беэнапорного трубопроводного. гидротранспорта, содержащее датчики веса транспортируемой гидросмеси, размещенные в начале и в конце головного участка. трубопровода, стабилизирующий и корректирующий ">егуляторы управляющие органом доэирования воды, соединенные с напорным водопроводом, установленным на входе трубопровода, о т л и- . ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и точности контроля режима и регулирования, оно снабжено элементами сравнения, звеньями запаздывания сигнала по тракту передачи, пороговыми элементами и управляемым органом подачи воды, причем звенья запаздывания подключены входами к выходам соответствующих датчиков веса,размещенных в начале контролируемых участков,а ныходами — к первым входам элементов сравнения этих же участков,вторые входы которых соединены с выходами датчиков веса последующих по ходу движения гидросмеси участкон,а выходы через пороговые элементы автономными каналами соединены с исполнительными механизмами управляемого органа подачи воды.

2. Устройство по и. 1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что управляемый орган подачи воды выполнен распределенным по длине трубопроводов в виде подключенных к напорному водопроводу, участковых патрубков с насадками и управляемыми задвижками, связанными с исполнительными механизмами, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Тресков Е.Г, и др. Автоматическое измерение объемной производительности безнапорных потоков пульп и суспензии. — "Кокс и химия",1972,9 1,с.9-12

2. Борисов A A, и др. Система регулирования режима безнапорного гидротранспорта с выносным датчиком плотности, — "Угольное машиностроение",1977.

911, с. 8-10 (прототип) .