Файл: Применение радиоизотопной техники в коксохимическом производстве..pdf

Принцип работы радиоизотопных уровнемеров основан на регистрации интенсивности ионизирующего излучения, проходящего через среды с различной степенью ослабле­ ния при перемещении границы раздела этих сред. Источ­ никами ионизирующего излучения обычно служат у-источ-

Рис. 13. Схемы измерения уровней позиционными уровне­ мерами:

а — однопозиционным; б — многопозиционным; е — двухпози­ ционным.

ники. Различают позиционные и следящие радиоизотоп­ ные уровнемеры. В тех и других используют рассеянный или ослабленный сигнал.

Позиционные уровнемеры применяют для контроля или поддержания определенного уровня жидких и сыпучих материалов: воды и угольной пульпы в резервуарах, углей

иугольных шихт в бункерах и т. п.

Взависимости от технологических условий и требова­ ний применяют однопозиционные уровнемеры, двухпози­ ционные с одним или двумя источниками излучения, а так­ же многопозиционные с одним или несколькими источни­ ками излучения (рис. 13).

Эффективным является использование позиционных у-реле для контроля и сигнализации о возникновении за­ торов, о забивке и налипаниях в бункерах, желобах и теч­

40

ках. Для этой цели в местах наиболее вероятных наруше­ ний с сдной стороны желоба или течки устанавливается блок источника, а с другой — блок детектирования у-реле. Настройка прибора предусматривает сигнализацию о зато­ ре, забивке или налипании. При этом изменения сечения или плотности струи материала не вызывают срабатыва-

Рис. 14. Схема контроля заполнения резервуаров.

ния у-реле. По аварийному сигналу у-реле включаются, а после устранения нарушений отключаются электромеха­ нические или пневматические вибраторы. Описанная схема успешно эксплуатируется на силосных бункерах Ленин­ градского коксогазового завода.

На Донецкой обогатительной фабрике применяются позиционные уровнемеры (ГР) для контроля заполнения резервуаров технической водой. Контролируются два ра­ бочих (нижний и верхний) и нижний аварийный уровни воды (рис. 14). Сигнал от у-реле управляет приводами за­ движек для подачи или перекрытия воды в резервуарах. Контроль осуществляется на четырех резервуарах. Когда вода в первом резервуаре поднимается до верхнего уровня, срабатывает исполнительное реле датчика 1ГР задвижка

41

закрывается и прекращается подача воды. Так последо­ вательно заполняются второй, третий и четвертый резер­ вуары. При заполнении всех четырех резервуаров до верх­

до первого нижнего уровня, срабатывает соответствующее у-реле (ГРН), открывается задвижка на подводящем трубо­ проводе и включается насос. Если уровень воды опускает­ ся до аварийного нижнего уровня (ГРав), то размыкается цепь питания конвейерной линии, подающей уголь на обо­ гатительные машины. Одновременно загорается сигнальная

На каждом бункере устанавливаются три радиоизотопных у-релейных датчика, контролирующих верхний, нижний и аварийный уровни. Первые два датчика управляют работой привода конвейера, подающего уголь, а третий датчик (аварийный) служит для включения аварийной сигнализа­ ции о недостаточном уровне угля в бункере.

При установке у-реле на толстостенных резервуарах и емкостях больших размеров для уменьшения требуемой активности излучения рекомендуется размещать блоки ис­ точников и детектирования в специальных углублениях в стенках. Можно также вырезать окна в стенках емко­ стей и вставлять в них трубы с вмонтированными блоками источника и детектирования.

Следящие радиоизотопные уровнемеры отличаются вы­ сокой точностью. Их применяют для целей технологиче­ ского контроля, когда уровень материала в емкости в про­ цессе производства непрерывно изменяется и информация об уровне материала в каждый момент времени нужна для его оперативного регулирования путем вывода избыточ­ ного либо подвода недостающего количества материала к технологическому объекту.

42

По принципу действия различаются следящие уровне­ меры с синхронно перемещающимися блоками источника и детектирования (рис. 15, а), с совмещенными блоками источника и детектирования (рис. 15, б), со стацио­ нарным блоком источника и движущимся блоком детекти-

РисДб.Схема измерения уровней следящими уровнемерами.

рования (рис. 15, в) или наоборот, с движущимся блоком источника и стационарным блоком детектирования.

На коксохимических заводах используются следящие уровнемеры типа УР-8 и УДАР-5. Например, на углеобо­ гатительной фабрике J\Te 1 Енакиевского коксохимическо­ го завода установлен следящий уровнемер УР-8 для конт­ роля хвостов флотации. До организации такого контроля имели место переливы и снижения уровня подаппаратной

При остановках и пуске фабрики с породой терялось зна­ чительное количество угольного концентрата. Контроль уровня воды в зумпфе хвостов флотации с помощью уровнемера УР-8 и своевременная откачка ее избытка

43

позволяют поддерживать постоянный уровень подаппарат­ ной воды в кармане флотационной машины. В результате внедрения радиоизотопного прибора УР-8 получена эко­ номия в размере 12 300 руб. в год. Срок окупаемости ка­ питальных затрат на установку прибора составил 0,5 года.

§ 2. КОНТРОЛЬ И РЕГУЛИРОВАНИЕ РАБОТЫ ОТСАДОЧНЫХ МАШИН

Отсадочные машины предназначены для разделения смеси, состоящей из угля и породы, по плотности в вос­ ходящей и нисходящей струях воды, движущихся с пере­ менной скоростью. Куски породы большей плотности опу­ скаются в нижние слои обогащаемой смеси, а легкие уголь­ ные зерна выносятся наверх. Между этими крайними слоя­ ми располагаются зерна промежуточной плотности, или промпродукт. При работе отсадочной машины в нее не­ прерывно подают заданное количество угля и непрерывно выводят продукты обогащения. Для выпуска породы и промпродукта отсадочные машины снабжены автоматиче­ скими регуляторами и разгрузочными устройствами: по­ плавковыми, роторными, камерными, самовыравнивающими, радиометрическими и др.

На Запорожском коксохимическом заводе прошла ис­ пытание система автоматической разгрузки тяжелых фрак­ ций из отсадочной машины ОМП-18, разработанная на базе радиоизотопного датчика РРП-1. Структурная схема си­ стемы представлена на рис. 16. В качестве источника иони­ зирующего излучения использован изотоп кобальт-60. Принцип действия системы заключается в следующем.

Поток у-излучения от источника РИ проходит через поглощающую среду и поступает в детектор излучения ДИ. Сигнал, усиленный в блоке РУ, подается на дискри­ минатор времени ДВ. Положительные импульсы дискри­ минатора времени запускают формирователь Ф, С него

44

прямоугольные импульсы поступают на интегратор Я, где создается напряжение, пропорциональное средней ча­ стоте следования импульсов и плотности продукта, взве­ шенного в воде.

Постоянное напряжение с интегрирующей ячейки по­ дается на половину лампы дифференциального усилителя

Рис. 16. Структурная схема системы автоматиче­ ской разгрузки тяжелых фракций из отсадочной машины ОМП-18.

ДУ и сравнивается по величине со стабилизированным напряжением постоянного тока задатчика, которое по­ дается на вторую половину лампы ДУ. При равенстве постоянных напряжений сигнал разбаланса на выходе дифференциального усилителя равен нулю. При повыше­ нии уровня породы или промпродукта более заданного и изменении вследствие этого плотности среды между ис­ точником излучения и детектором изменяется напряжение на интеграторе И и, следовательно, на половине лампы ДУ. Это приводит к возникновению сигнала разбаланса, величина которого пропорциональна разности этих на­ пряжений. Сигнал разбаланса, пропорциональный изме­ нению плотности контролируемой среды, подается на ре­ версивный двигатель РД вторичного прибора МП, который связан со стрелкой и пером самописца. Двигатель переме­ щает движок реохорда до тех пор, пока не отработает сиг­ нал разбаланса. Таким образом, если прибор оттарирован

45

в единицах плотности, то он показывает и записывает измеренную плотность материала. В схемах регули­ рования в диагональ лампы дифференциального усилителя включается обмотка поляризованного реле, которая вклю­ чает магнитный пускатель для управления реверсивным двигателем на отсадочных машинах с шиберным или сек­ торным разгрузчиком тяжелых фракций.

На отсадочных машинах с роторным разгрузчиком для непрерывной разгрузки тяжелых фракций в диагональ моста выходного каскада дифференциального усилителя включается обмотка управления магнитного усилителя. В этом случае при изменении плотности контролируемой среды меняется сигнал разбаланса ДУ, который управляет магнитным усилителем. Нагрузкой магнитного усилителя является обмотка управления второго магнитного усили­ теля, который меняет скорость исполнительного двигателя разгрузчика. Изменение скорости разгрузчика продол­ жается до тех пор, пока сигнал разбаланса не достигнет нуля, что будет означать, что высота слоя породы или промпродукта в отсадочной камере приняла свое исходное значение.

Конструктивно устройство, помещаемое в отсадочную машину, выполнено в виде рамы с подъемником, осуществ­ ляющим синхронное перемещение по высоте блоков ис­ точника излучения и детектирования. При синхронном перемещении блоков можно настраивать систему на необ­ ходимую границу раздела продуктов: угля, породы и промпродукта. Расстояние от блока источника до блока детек­ тирования, выбранное с учетом мощности источника, поз­ воляет контролировать уровень породной постели в слое толщиной 650 мм.

Непрерывная автоматическая разгрузка тяжелых фрак­ ций из отсадочной машины, регулируемая с помощью ра­ диоизотопной системы, обладает рядом технологических и технических преимуществ по сравнению с периодической разгрузкой, осуществляемой поплавковой системой. В ча­

46

стности, потеря угля при непрерывной разгрузке ниже на 0,2%, что только на одной отсадочной машине ОМП-18 производительностью 500 т/ч составляет около 7000 т в год.

Следует, однако, отметить, что, несмотря на ряд пре­ имуществ описанной и аналогичных [79] радиоизотопных систем контроля и регулирования работы отсадочных ма­ шин, их практическое использование пока ограничено из-за недостаточной надежности и сложности обслужива­ ния.

§ 3. АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА ФЛОТАЦИИ

На работу флотационных отделений углеобогатитель­ ных фабрик большое влияние оказывают расход пульпы, содержание твердого продукта в жидкой среде, реагент­ ный режим, грануломет- .

рический состав твердой фазы и другие факторы.

Для современных кон­ струкций флотационных машин и технологии про­ цесса флотации разрабо­ тана система автоматиче­ ского контроля и регули­ рования расхода реаген­ тов [81]. Структурная схе­ ма системы представлена на рис. 17. Принцип ее действия заключается в следующем.

Угольная пульпа, поступающая на флотацию, проходит через датчик расхода ДР. Часть потока отводится в датчик плотности ДП. Сигналы, пропорциональные расходу пуль­ пы и ее плотности, с датчиков ДР и ДП поступают на

47

Дозирование флотационных реагентов в аппарате при­ готовления пульпы осуществляется автодозаторами ро­ торного типа конструкции «УкрНИИуглеобогащение». Скорость вращения ротора с ковшами пропорциональна количеству твердого, поступающего с исходной пульпой.

В описанной системе ненадежным звеном является манометрический датчик плотности ДПМ-1. Для измере­ ния плотности пульпы целесообразно использовать бес­ контактные радиоизотопные приборы типа ГЩР и ПР-1024. Эти плотномеры нашли широкое применение в коксохимическом производстве для контроля и регулиро­ вания плотности пульп, суспензий и жидкостей.

Так, на углеобогатительной фабрике Ясиновского коксохимического завода успешно действует радиоизотоп­ ная система контроля и регулирования плотности уголь­ ной пульпы, основанная на принципе регулирования по­ дачи необходимого количества оборотной воды для раз­ бавления сгущенного шлама из радиальных сгустителей до заданной плотности [37].

На рис. 18 показана схема работы системы контроля. Сгущенный шлам из радиального сгустителя 6 поступает в сгустительную воронку 5, из которой через контактные чаны 4 подается на две флотационные машины 3. В кон­ тактных чанах сгущенный шлам разбавляется оборотной водой из сборника 2 фильтрата. В сборник 2 поступает фильтрат из вакуум-фильтров 7 и осветленная вода из шламовых отстойников 1.

Для измерения и автоматического регулирования за­ данного уррвня фильтрата в сборнике применяется диф­ ференциальный манометр типа ДП-410 с пневматическим регулятором. Заданный уровень фильтрата поддерживает­ ся за счет регулирования подачи осветленной воды. В кон­ тактный чан флотационной машины поступает техниче­ ская вода, сгущенный шлам из сгустительных воронок и осветленная вода из сборника. Из контактного чана уголь­ ная пульпа подается по желобу во флотационную машину