Устройство контроля загрузки гидротранспортной системы землесосного снаряда Советский патент 1990 года по МПК E02F3/88 

3

Изобретение относится к технике гидромеханизированной переработки горных масс, а точнее к устройству систем контроля и автоматического управления технологическими процессами земснарядов.

Цель изобретения - повышение точности и надежности контроля загрузк гидротранспорта за счет своевременного обнаружения его предельно допустимой загрузки

На фиг.1 изображены восходящий участок всасывающего пульпопровода, продольный разрез, и принципиальная электрическая схема устройства; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1; на фиг.З - сечение Б-Б на фиг.1.

Устройство содержит грунтоприем- ник 1 с приемной камерой 2 и решеткой 3 зашиты от попадания негабаритных включений, который фланцевым соединением 4 присоединен к приемному патрубку восходящего участка всасывающего пульпопровода 5 землесосного снаряда, первый электрод- датчик 6 электропроводности пульпы, заглубленный в поток пульпы и размещенный в центральной зоне приемной камеры 2 грунтоприемника 1 на изоляторе 7, закрепленном на верхней и нижней образующих приемной камеры 2 грунтоприемника 1, второй электрод-датчик 8 электропроводности пульпы, установленный в верхней части трубы всасывающего пульпровода 5, блок 9 питания и блок 10 обработки результатов измерения электропроводности пульпы, к входам которого подключены электроды-датчики 6 и 8 электропроводности пульпы, а к выходу подключены индикатор 11 загрузки гидротранспортной системы землесосного снаряда и вход блока 12 регулятора системы автоматического управления процессом всасывания грунта грунтоприемником 1 Блок 10 включает два трансформатора 13 и 14 тока, два мостовых выпрямителя 1 и |6 и резисторы 17-21, включенные в плечи моста постоянного тока.

Устройство работает следующим образом.

При работе землесосного снаряда на воде и отсутствии загрузки гидротранспорта электропроводность воды, заполняющей центральную зону пространства приемной камеры 2 грунтоприемника 1, контролируемая первым эле

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

13 и 14 тока, вы- и 16 и резисторы 19-21, ппечи места постоянно-

тродом-датчиком 6 электропроводимости пульпы, равна электропроводности воды, заполняющей всасывающий пульпровод 5, контролируемый вторым электродом-датчиком 8. Поскольку площади поверхностей, контактирующих с контролируемой средой, электродов- датчиков 6 и 8 равны, то в этом режиме их электрическое сопротивление переменному току одинаково, поэтому через электроды-датчики 6 и 8 и первичные обмотки трансформаторов 13 и 14 тока соответственно блока 10 обработки сигналов от стабилизированного по напряжению источника переменного тока проходят равные токи, вследствие чего равные, но уменьшенные на коэффициент трансформации токи проходят через вторичные обмотки трансформаторов прямители 15 включенные в

го тока блока 10. Если мост постоянного тока блока 10 сбалансирован, то в этом режиме, при любом значении удельной электропроводности воды, потенциал, измеренный в диагонали мостовой схемы индикатором 11, равен нулю, что соответствует нуЛевой за грузке гидротранспортной системы землесосного снаряда.

Если при работе гидротранспортной системы на воде потенциал в диагонали мостовой схемы блока 10, измеренный индикатором 11, не равен нулю вследствие разницы площадей контактных поверхностей электродов- датчиков 6 и 8, то перемещением подвижного контакта резистора 20 при работе на воде осуществляется балансировка на нуль мостовой схемы сравнения блока 10 с целью компенсации неравенства площадей контактных поверхностей датчиков 6 и 8 с помощью электрической схемы измерения.

При появлении в грунтоприемнике 1 и всасывающем пульпопроводе 5 пульпы, содержащей горную массу, под действием гравитационных сил крупные фракции горной массы опускаются в нижнюю часть грунтоприемника и всасывающего пульпопровода, и содержание твердой фазы в пульпе, перемещающейся в нижней грунтоприемника 1 и всасывающего участка пульпопровода 5, окажется большим, чем в верхней части грунтоприемника 1 и всасывающего пульпопровода 5. Элек51

тропроводность зоны, контролируемой первым электродом-датчиком 6 в приемной камере 2 грунтоприемни- ка 1, нижняя половина которого омывается пульпой с повышенным содержанием твердой фазы, оказывается меньше, чем электропроводность зоны, контролируемой вторым электродом-датчиком 8 в верхней части всасывающего пульпопровода 5, который омывается пульпой с пониженным по сравнению со средним содержанием твердой фазы.

В связи с этим электрический ток через первичную обмотку измерительного трансформатора 13 тока оказывается меньше, чем ток через первичную обмотку трансформатора 14 тока, вследствие чего балансировка мостовой схемы блока 10 нарушается и в диагонали мостовой схемы появляется ток рассогласования, пропорциональный разнице между электропроводно- стями зон, контролируемых электродами-датчиками 6 и 8, и пропорциональный загрузке гидротранспортной системы, который фиксируется индикатд- ром 11.

При увеличении среднего содержания твердой фазы в пульпе или увеличении содержания крупных фракций в ней, а также при уменьшении общей подачи пульпы, связанном с нагрузкой гидротранспорта или с уменьшением подачи грунтового насоса по причине повышенного износа его элементов или уменьшения частоты вращения его рабочего колеса, неравномерность распределения твердой фазы в потоке пульпы по его вертикали сильно увеличивается, при этом также в нижней части грунтоприемника 1 сильно увеличивается содержание твердой фазы (включая появление мертвого слоя) и уменьшается электропроводность пульпы, контролируемой первым электродом-датчиком 6, по сравнению с электропроводностью пульпы в верхней части всасывающего пульпопровода 5, контролируемой вторым электродом-датчиком 8, и на выходе блока 10 сигнал, пропорциональный разности электропроводносТей пульпы в зонах, контролируемых электродами- датчиками 6 и 8, увеличивается, за счет чего увеличиваются показания индикатора 11 загрузки гидротран483536

спортной системы землесосного снаряда .

Таким образом, увеличению степе- ни неравномерности распределения твердой фазы в потоке пульпы по его вертикали, характеризующей степень использования гидротранспортирующей способности потока рабочей жидкоЮ сти, в предлагаемом устройстве соответствует увеличение показаний индикатора 11 загрузки гидротранспорта, а уменьшению степени неравномерности распределения твердой фазы в

15 потоке пульпы по его вертикали соот ветствует уменьшение показаний индикатора 1 1.

0

5

0

5

0

5

0

5

При появлении мертвого слоя в грунтоприемнике 1 и в нижней части восходящего участка всасывающего пульпопровода 5 нижняя часть первого электрода-датчика 6 оказывается в неподвижном слое горной массы, в связи с чем площадь его контакта с пульпой уменьшается и сильно уменьшается электропроводность контролируемой им зоны и ток, проходящий через электрод 6 и первичную обмотку трансформатора 13 тока блока 10. При этом электропроводность зоны в верхней части всасывающего пульпопровода, контролируемой вторым датчиком 8 электропроводности, и ток через первичную обмотку трансформатора 14 тока блока 10 изменяются незначительно, и поэтому разбаланс мостовой схемы блока 10 и показания индикатора 11 загрузки гидротранспортной системы землесосного снаряда сильно увеличиваются .

При уменьшении загрузки гидротранспортной системы и размыве мертвого слоя в приемной камере грунтоприемника 1 показания индикатора 11 значительно уменьшаются.

При предельно допустимой загрузке гидротранспортной системы землесосного снаряда подача и скорость пульпы на восходящем участке всасывающего пульпопровода 5 уменьшаются настолько, что начинается сползание горной массы, находящейся в мертвом слое или в состоянии витания, из наклонного участка всасывающего пульпопровода 5 в грунтоприемник 1.

При этом количество горной массы и уровень мертвого слоя в приемной камере 2 грунтоприемника 1 начинают

быстро увеличиваться, создавая угрозу закупорки (забоя) грунтоприемни- ка горной массой изнутри, и первый электрод-датчик 6 быстро погружается в горную массу, образующую мертвый слой, а второй электрод-датчик 8, размещенный в верхней части всасывающего пульпопровода 5, в этот момент омывается пульпой с пониженным содержанием твердой фазы в ней и поэтому разбаланс мостовой схемы сравнения блока 10 в этом режиме стремится к максимальному значению и индикатор 11 загрузки гидротранспорта показывает максимальное значение, соответствующее режиму Перегрузка гидротранспорта или Аварийный режим .

Таким образом, устройство позволяет во всем диапазоне рабочих режимов гидротранспортной системы землесос- ного снаряда производить непрерывные измерения степени неравномерности распределения твердой фазы в грунто- приемнике 1 и в восходящем потоке пульпы по его вертикали и по результатам измерений осуществлять непрерывный контроль загрузки гидротранспорта.

10

483538

20-30% при снижении затрат энергии на тонну готовой продукции на 30-40%.

Устройство позволяет практически мгновенно без транспортного запаздывания определять изменения загрузки гидротранспортной системы землесосного снаряда во всем диапазоне его рабочих режимов, а также позволяет своевременно обнаруживать предельно допустимое снижение подачи пульпы, угрожающее возникновением аварийной ситуации - забоя грунтоприемни- ка и грунтовых путей горной массой.

Использование предлагаемого устройства в системе автоматического управления процессом всасывания грунта грунтоприемником землесосного снаряда позволяет простыми техническими средствами реализовать квазиоптимальное, по критерию максимальной производительности по грунту, с самонастройкой автоматическое управление процессом грунтозабора землесосного снаряда, при этом позволяет полностью исключить возможность возникновения в работе его гидротранспортной системы аварийных ситуаций - забоя грунтоприемника и грунтовых путей горной массой,

15

20

25

30

Изобретение относится к гидромеханизированной переработке горных масс и позволяет повысить точность и надежность контроля загрузки гидротранспорта за счет своевременного обнаружения его предельно допустимой загрузки. Устройство содержит грунтоприемник с приемной камерой и решеткой защиты от негабаритных включений, присоединенный фланцевым соединением к приемному патрубку восходящего участка всасывающего пульпопровода (ПП), и два электрода-датчика (ЭД) электропроводности пульпы. Причем первый ЭД заглублен в поток пульпы, выполнен в виде металлического плоского обтекаемого элемента и размещен в центральной зоне приемной камеры на изоляторе, а второй ЭД установлен в верхней части ПП и выполнен в виде металлической полосы, заглубленной в ПП и ориентированной вдоль потока пульпы. Площади поверхности ЭД одинаковы. Подключены ЭД к входам блока обработки результатов измерения электропроводности пульпы в контролируемых зонах, к выходу которого подключен индикатор загрузки гидротранспортной системы и вход блока регулятора системы автоматического управления процессом всасывания грунта. Блок обработки результатов измерения электропроводности пульпы в контролируемых зонах содержит два трансформатора тока, два мостовых выпрямителя и пять резисторов, включенных в плечи моста постоянного тока. С увеличением содержания твердого в пульпе мост разбалансируется, что фиксируется индикатором загрузки гидротранспортной системы. При появлении мертвого слоя и предельно допустимой загрузке земснаряда первый ЭД оказывается целиком в горной массе, а второй ЭД в это время омывается пульпой с пониженным содержанием твердой фазы. Разбаланс моста резко возрастает и индикатор индипирует "аварийный режим". Изменения загрузки во всем диапазоне рабочих режимов земснаряда определяется устройством без транспортного запаздывания. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.

Оптимальной по критерию максимальной производительности по грунту загрузке гидротранспортной системы землесосного снаряда всегда соответствует одна и та же степень неравномерности распределения твердой фазы в потоке пульпы по его вертикал вне зависимости от гранулометрического состава транспортируемой горной массы, содержания твердой фазы в пульпе и колебаний подачи грунтового насоса. Поэтому предлагаемое устройство, контролирующее загрузку гидротранспортной системы землесосного снаряда по степени неравномерности распределения твердой фазы в грунтоприемнике 1 и в восходящем потоке пульпы на наклонном участке всасывающего пульпопровода 5, позволяет простыми техническими средствами определять и поддерживать квазиоптимальные по критерию максимальной производительности по грунту режимы работы гидротранспортной системы землесосного снаряда. Это позволяет повысить производительность землесосных снарядов по грунту на

5

0

5

0

5

Формула изобретения

установленного в вертикальной плоскости на изоляторе, закрепленном на корпусе приемной камеры грунтоприем- ника, а второй электрод-датчик электропроводности пульпы установлен с возможностью контроля электропроводности в верхней части всасывающего пульпопровода и выполнен в виде полосы из металла, заглубленной в пульпопровод и ориентированной вдоль потока пульпы по образующей верхней части внутренней поверхности пульпопровода, причем площади поверхности первого и второго электродов-датчиков электропроводности пульпы выбраны равными.

Y7 s77 i 7Y/s J

0

5

зонах включает два измерительных трансформатора тока, два мостовых выпрямителя, измерительный мост постоянного тока, причем первичные обмотки измерительных трансформаторов тока соединены последовательно, а их выводы являются входами ка, вторичные обмотки измерительных трансформаторов тока подключены соответственно к двухполупериодным мостовым выпрямителям, положительный вывод одного из которых соединен с отрицательным выводом другого и общим проводом, другие выводы мостовых выпрямителей подключены к одной диагонали измерительного моста постоянного тока, один из выводов другой диагонали соединен с общим проводом, а другой является выходом блока.

/s/

/ / /V/ V/V /V/

&иг.1

Фиг.2

Фиг.З