Устройство контроля качества угля на ленте конвейера Советский патент 1985 года по МПК B03B13/06 

Изобретение относится к горному конвейерному транспорту , а более конкретно к устройствам дпй автоматического яепрерьшного контроля качества полезных ископаемых на ленточных конвейерах шахт, карьеров, рудников, обогатительных фабрик и может использоваться, например, для контроля зольности угля на угол ных шахтах и углеобогатительных фабриках с целью автоматизации добычи или обогащения угля. Известно устройство для анализа качества угля на ленте конвейера, содержащее два огранич шшощих- борта и шарнирную подвеску с установлен ными на противоположных ее концах противовесами и разравнивателем и датчик качества угля, в котором для повышения точности анализа имею ся последовательно соединенные датчик угла наклона подвески, вычислительный блок, экстремальный регулятор и перпендикулярные к краям ленты конвейера валы с приводами, к ко торым прикреплены ограничивающие борты. Каждый ограничивающий борт выполнен в виде прямого геликоида, осью которого является прилегающая к поверхности ленты сторона борта i Недостатками известного устройст ва являются сложность и низкая надежность. Эти недостатки не позволяют эффективно использовать устрой ство для контроля зольности угля,. Известно устройство контроля качества угля на ленте конвейера, содержащее измеритель отношений, по ледовательно расположенные источник гамма-излучения с коллиматором, лен ту, экран и детектор, установленный над слоем угля перпендикулярно его поверхности, и блок управления, пер вый выход которого соединен с электромагнитным пр|1водом. Устройство может содержать также стабилизатор бл ка питания и цифропечатающее устрой во. В известном устройстве выход де тектора соеданен со входом формирователя импульсов, а электромагнитный привод соединен со шторкой, перекрывающей поток излучения от дополнительного контрольного источник к детектору Щ. Однако для известного устройства характерна низкая точность, которгш 1обусловлена с одной стороны невозможностью получения инвариантности к колебаниям плотности и влажности угля в широких пределах, а с другой стороны обусловлена сильным влиянием иэменения химсостава золы угля на результат измерения. Цель изобретения - повьш1ение точности контроля Ka4ectBa 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, первьй выход которого соединен с злектромагнитным приводом, снабжено электронным коммутатором, делителем частоты, счетчиком, реверсивным счетчиком, причем детектор выполнен в виде вставленного в -трубу цилиндра с ocecHMMeTpH4HbiNoi 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 расположевы против паэов цилиндра, приводной вал трубы соединен с электромагнитным приводом, второй блока управления соединен с управляю1цим входом электронного коммутатора, к входу которого/подключены газоразрядные 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 счетчика, при этом фильтр вьтолнен из материала, энергия К-скачка которого Е удовлетворяет условию .0,9Ei,Kj,E, где Е (;( - энергия 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 резуль- тат контрОля его зольности, что позволяет значительно повысить точность. Не влияет на повышение точности наличие индикатора и регистратора.

На фиг,1 схематически изображено устройство контроля качества угля на ленте конвейера (с изображением ленты в разрезе и источника гаммаизлученид с контейнером-коллиматоPOMJJ на фиГ12 - разрез А-А на фиг.1 (детектор с фильтром / на фиг.З зависимость массового коэффициента ослабления гамма-излучения/li (в CNr/r фильтром из тулия,

Устройство контроля качества угля |На лейте конвейера состоит из источника гамма-излучения 1,.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 из материала с высоким атомным номером, например из свинца или вольфрама,Труба 8 снабженаосью с приводом 9 для вращения трубы.

Устройство управления (блок управления} 10 первым выходом соединенр со входом привода 9 для вращеНИН трубы 8, второй выход блока управления 10 соединенс управляющим входом электронного коммутатора II Информационный вход электронного ком мутатора 11 соединен с выходами газоразрядных счетчиков 6, а к первому выходу электронного коммутатора подключен вход делителя частоты 12, ко второму - суммирую ций вход реверсивного счетчика импульсов 13, . к третьему - вход счетчика и шyльcoв 14, Выход делителя частоты 12 соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика 13, выход которого соединен со счетчиком 14 и измерителем 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 америция241, который вмонтирован в контейнер-коллиматор 2, Межл,у 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

виде продольных вставок в трубу 8. Размеры, количество и расположение фильтров выбраны из условия перекрытия пути гамма-квантов (рассеянных вперед 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 электроного коммутатора 11 выход газоразрядных счетчиков 6 соединяется со входом счетчика импульсов 14 и через делитель частоты 1 2 соединяется с суммирующим входом реверсивного счетчика импульсов 13, Сигналов с блока управления 10 привод 9 поворачивает трубу 8 таким образом, что фильтры 16 устанавливаются перед выступами цилиндра 5, При этом коллимированный пучок гамма-квантов от источника 1 попадает на слой угля 4, Рассеянные в направлении вперед гамма-кван.ты через тонкую стенку трубы 8 попадают на газоразрядные счетчики 6 (сплошные линии соiстрелками на фйг,1). Частота следования импульсов со счетчиков Ij пропорциональна плотности потока когерентно расселенных гамма-квантов Фц и плотности потока некогерентно рассеянных гамма-квантов тц , В течение первого такта длительностью i секувд в счетчике 14 записывается число п, i,ti имцульсов, а в счетчуке 13 число m 5 i, t) импульсов. Учитывая, что f. пропорциональна Ф и Фц можно записать приближенное равенство

И, О.(Ф,Р„.

(О

П24аЧФпФнЬ

(2)

где а - коэффициент пропорциональности.

По истечении времени t| сигналом с устройства управления 10 с помощью электронного коммутатора 11 выход газоразрядных счетчиков 6 соединяется с вычитающим входом реверсивного счетчика импульсов 13, с управляющего выгфямителя подается ток на привод 9, и труба 8 поворачивается таким образом, что фильтры 16 устанавливаются перед газоразрядными счетчиками 6 (фиг,2), При этом рассеянные вперед гамма-кванты попадают на счетчики 6 только через фильтры 16, Ло диаграмме, изображенной на фиг.З, определяем,-., что для когерентно рассеянных гаммаквантов fc энергией 59,6 кэВ ,5 , а для некогерентно рассеянных гамма-квантов с энергией не более 59,39 кэВ . При этом плотность потока когерентно рассеянных .гамма-квантов на счетчики составляет9j;-exp(-(lJк 0,5(,|. За время второго такта в Тц/секунд на вычитающий вход реверсивного сче чика импульсов 13 поступает 1 +0,033 q Т импульсов. По истечению второго такта на выходе счетчика 14 остается п импуль сов, а на выходе реверсивного счетчика 13п п-г-п 0,4б7.а,Ф импуль.сов. Эти числа импульсов щ и П считьшаются измерителем соотношений 15, Следующий алгоритм их обработки может быть, например, таким П WV-0,467-n4 0,467-01-Ф +О.,467-а П WV -оу -0,467-01. ,467-0 РК.. и П| являются линеиными функциями соответственно плотнос тей потоков когерентно и некогерент рассеянных гамма-квантов Ф| и Фц , Теперь по значениям п, порциональным плотностям потоков j и , устанавливают искомый состав .смеси, .Алгоритм установления состава смеси С может быть, например, следующий -..в.с где А и В - коэффициенты градуировочного уравнения С - относительное содержание тяжелого компонента в смеси. При этом значение отношений ГЦ/П не зависит от колебаний плотности и влажности смеси в значительных пределах, а такдсене зависит от кру ности частиц-,. Вместе с тем чувствительность величины отношения П 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 р увели- чивается на 4%, а п5 уменьшается лишь на 2% при увеличении зольности угля на 1%). Еще одним достоинством предлагаемого спрсоба является его простота - для спектрометриигаммаизлучения с разрешением 0:21 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 мае- сы пробы в стандартную измерительную кювету), то алгоритм обработки полученных чисел П и Пг может быть другим,- При контроле содержания трехкомпонентной смеси с содержанием средней компоненты С и тяжелой компоненты Сл в качестве алгоритма может быть рекомендовано решение сие- темы трех линейных уравнений n bi+bj-Cg-tb.Cj ПдЛ -Ьз-Сг -чЧ С, + С2 + СзИ , где Ь. - Ъ, - коэффициенты градуировочных уравнений. Решение системы уравнений позволяет с высокой точностью определить состав трехкомпонентной смеси. Это объясняется хорошей обусловленностью (близкой к идеальной) системы уравнений (51, так как п увеличивается, а П уменьшается с ростом содержания средней и тяжелой компонент в контролируемо смеси. Таким образом, дополнительное измерение интенсивности когерентно рассеянного вперед гамма-излучения и определение интенсивности некогерентного рассеянного вперед гаммаизJiyчeния позволяют повысить точность при контроле состава бинарной смеси или проводить контроль состава трехкомпонентных смесей, фильтрация рассеянного вперед гамма-излу чёния с помощью фильтра из материала, энергия К-скачка которого близка снизу к энергии первичного гаммаизлучения источника, позволяет упростить контроль состава и обеспечить четкое разделение гамма-кванта на когерентные и некогерентные, применяя при этом простые и надежные интегральные неспектрометрическне, счетные) детекторы. При контроле состава со значител ным диапазоном изменения содержания компонентов в смеси вместо линейных, используются нелинейные градуировочные уравнения, коэффициенты которых, как и в линейных уравне ниях, 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 6 через тонкую стеклопластйковую стен ку трубы 8i При этом скорость счета импульсов с детектора прямо пропорциональна суммарному потоку когерентно и HeKorepejiTHo рассеянных гамма-квантов. В течение втого такта, когда труба 8 поворачивается на угол 360 /т .(где m - число газоразрядных счетчиков, расположенных симметрично относительно оси цилиндра, фильтры 16 становятся против газоразрядных 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 ,39 кэв) с поверхностной плотностью Д-J 0,233 , в 1бачестве делителя частоты 12 используется обычный триггер с коэффициентом деления 2, а в качестве источника используется америций-241 (,6 кэв). Предлагаемое устройство позволяет повысить точность контроля качества угля на ленте конвейера.

Фиг.2

Фиа.З

УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЕ КАЧЕСТВА УГЛЯ НА ЛЕНТЕ КОНВЕЙЕРА, содер- жащее 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 атом- ным 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.