SU1370543A1

SU1370543A1 - Способ ультразвукового контрол параметров потока пульпы в пульпопроводе и устройство дл его осуществлени

Info

Publication number: SU1370543A1
Application number: SU864058146A
Authority: SU
Inventors: Владимир Станиславович Моркун; Юрий Михайлович Жильцов
Original assignee: Криворожский горнорудный институт
Priority date: 1986-02-21
Filing date: 1986-02-21
Publication date: 1988-01-30

Abstract

Изобретение относитс к бесконтактным методам контрол технологических потоков и может быть использовано в рудообогатительной и строительной област х промышленности. Цель изобретени - повьппение точности и информативности путем измерени дополнительных параметров. На стенке пуль попровода 44 располагают ультразвуковые преобразователи 4 и 6 с фиксирующими призмами 5 и 7 на одной оси, перпендикул рной пульпопроводу 44. Кроме того, располагают на стенке пульпопровода совмещенные ультразвуковые преобразователи 16 и 18 на фиксирующих призмах 17 и 19 на оси вдоль пульпопровода. В стенке пульпопровода возбуждают и принимают волны Лэмба перпендикул рно пульпопроводу 44 при наличии пульпы и без нее и в двух встречных направлени х вдоль пульпопровода, измер ют затухание (Л

Description

00

о ел 1

Э

1370543

волн Лэмба в выбранных направлени х 40 умножени определ ют значени и по значени м затуханий с помощью уровн , скорости и расхода пульпы, блоков 12 и 36 вычитаний и блока 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

1

Изобретение относитс к области измерени параметров технологических потоков бесконтактным ультразвуковым методом и может быть использовано в горно-обогатительной, строи- тельной, химической и других отрасл х промышленности.

Целью изобретени вл етс повышение точности контрол и информативности путем измерени дополни- тельных параметров.

На чертеже приведена блок-схема устройства дл осуществлени способа ультразвукового контрол .

Устройство дл ультразвукового контрол параметров потока пульпы содержит последовательно соединенные мультивибратор 1, первый формирователь 2 импульсов, первый генератор 3 зондирующих импульсов, первый ультразвуковой преобразователь 4, установленный на первой формирующей призме 5, второй ультразвуковой преобразователь 6, установленный на второй формирующей призме 7, первый приемный усилитель 8, выход которого подключен к первому входу первого блка 9 селекции, второй вход которого через первый врем задающий блок 10 соединен с выходом мультивибратора 1, а выход первого блока 9 селекции через третий интегратор 11 подключен к первому входу первого блока 12 вычитани , второй формирователь 13 импульсов , выход которого через второй генератор 14 зондирующих импульсов подключен к первому входу электронного коммутатора 15, второй вход которого соединен с третьим ультразвуковым преобразователем 16, укреплен- ным на третьей формирующей призме 17 третий вход соединен с четвертым ультразвуковым преобразователем 18, укрепленным на четвертой формирующей призме 19, а выход злектронного ком- мутатора 15 подключен к второму приемному усилителю 20, выход которого

5

0 5

0

соединен с вторым входом второго блока 21 селекции, первый вход которого через второй врем задающий блок 22 подключен к выходу мультивибратора 1 , а выход второго блока 21 селекции соединен с вторыми входами первого 23 и второго 24 электронных ключей , счетчик 25, вход которого соединен с четвертым входом электронного коммутатора 15, входом второго формировател 13 импульсов и выходом мультивибратора 1, а выход счетчика 25 подключен к входу дешифратора 26, первый выход которого через последовательно соединенные первый одновиб- ратор 27, дифференциатор 28 и первый амплитудный ограничитель 29 подключен к первому входу первого электронного ключа 23, а второй выход дешифратора 26 через последовательно соединенные второй одновибратор 30,второй дифференциатор 31, четвертый амплитудный ограничитель 32 соединен с первым входом второго электронного ключа 24, выход которого подключен к второму входу второго амплитудного детектора 33, первый вход которого через третий амплитудный ограничитель 34 соединен с выходом второго дифференциатора 31, а выход второго амплитудного детектора 33 через второй интегратор 35 подключен к второму входу блока 36 вычитани , первый вход которого через первый интегратор 37 соединен с выходом первого амплитудного детектора 38, первый вход которого подключен к выходу первого электронного ключа 23, а второй вход первого амплитудного детектора 38 через второй амплитудный ограничитель 39 подключен к выходу первого дифференциатора 28, выход второго блока 36 вычитани соединен с первым входом блока 40 умножени и входом масштабирующего блока 41,выход масштабирующего блока 41 подключен к второму входу первого блока 12

J

вычитани , третий вход которого соединен с первым задатчиком 42, а выход первого блока 12 вычитани подключен к третьему входу блока 40 умножени , к второму входу которого подключен второй задатчик 43.

Перва 5 и втора 7 формирующие призмы закреплены на стенке технологического пульпопровода 44 по оси, котора перпендикул рна основанию технологического пульпопровода 44, а треть 17 и четверта 19 формирующие призмы - по оси, котора параллельна этому основанию.

Способ осуществл ют следующим образом .

Сформированные ультразвуковые колебани с помощью формирующих призм преобразовываютс в волны Лэмба и ввод тс в стенку технологического пульпопровода. Производитс одновременное измерение затухани волн Лэмба , распростран ющихс по стенке технологического пульпопровода по двум ос м, одна из которых параллельна , а втора перпендикул рна основанию технологического пульпопровода.

Вычисл етс разность затуханий волн Лэмба, распростран ющихс по оси, параллельной основанию технологического пульпопровода, в направлении движени технологического потока

и в противоположном направлении дл

измерени скорости движени технологического потока. Вычисл етс разность затуханий волн Лэмба, распростран ющихс по оси, перпендикул рной основанию технологического пульпопровода , при наличии в нем потока и без него дл измерени уровн потока в пульпопроводе.

По разности затуханий встречных волн Лэмба вдоль пульпопровода суд т о скорости потока пульпы.

Вычисл етс произведение вычисленных разностей, величина которого представл ет собой массовый расход технологического потока.

Устройство дл осуществлени способа ультразвукового контрол параметров технологических потоков работает следующим образом.

Мультивибратор 1 генерирует импульсы посто нной длительности, которые первым формирователем 2 импульсов преобразовываютс в запускающие импульсы большой скважности и включают первый генератор 3 зондирующих

70543

импульсов, работающий в ждущем режиме .

Первый генератор 3 зондирующих импульсов генерирует радиоимпульсы пр моугольной формы, поступающие на первый ультразвуковой преобразователь 4, который преобразует электрические колебани в упругие ультразву1Q ковые колебани среды. Эти колебани преобразуютс первой формирующей призмой 5 в волны Лэмба, распростран ющиес в стенке технологического пульпопровода 44 по оси, перпенди15 кул риой основанию технологического пульпопровода. Волны Лэмба, пройд фиксированное рассто ние по стенке пульпопровода, поступают на вторую формирующую призму 7, преобразующую

2Q их в продольные ультразвуковые колебани , поступающие затем на второй ультразвуковой преобразователь 6.

Второй ультразвуковой преобразователь 6 осуществл ет преобразование

2Ь упругих ультразвуковых колебаний в электрические колебани , которые усиливаютс первым приемным усилителем 8 и поступают на первый вход первого блока 9 селекции. При про3Q хождении по стенке технологического пульпопровода 44 волной Лэмба фиксированного рассто ни (от первой 5 до второй 7 формирующих призм) величина ее затухани зависит от уровн технологического потока в пульпопроводе 44 (чем выше уровень, тем больще ее затухание) и плотности пульпы.

Дл того, чтобы отстроитьс от помех , вызванных, например, сигналом, отраженным от основани технологического пульпопровода 44, первый врем задающий блок 10 формирует управл ющий импульс, сдвинутый на врем t относительно импульса мультивибратора 1. Сформированный первым врем задающим блоком 10 управл ющий импульс открывает первый блок 9 селекции и электрические колебани ,

CjQ усиленные первым приемным усилителем 8, поступают на третий интегратор 11, который усредн ет поступивший на его вход сигнал. Выходной сигнал j третьего интегратора 11 поступает

55 на первый вход первого блока 12 вычитани , на третий вход которого поступает сигнал j с первого задат- чика 42. Величина задани j первого задатчика 42 определ етс значением

35

затухани волны Лэмба, распростран ющейс по стенке технологического пульпопровода 44 от первой 5 до второй 7 формирующих призм при отсутствии в нем технологического потока. На второй вход первого блока 12 вычитани с масштабирующего блока 41 с масштабным коэффициентом поступает сигнал, пропорциональный скорости V движени технологического потока в пульпопроводе 44. Результат вычислени разности первым блоком 12 вычитани пропорционален уровню h технологического потока в пульпопроводе 44, Т.е. :

h j - L V - j.

Скорость движени технологического потока в пульпопроводе 44 определ етс следующим образом.

Импульсы посто нной длительности с мультивибратора 1 вторым формирователем 13 импульсов преобразовываютс в запускающие импульсы большой скважности , которые включают второй генератор 14 зондирующих импульсов, работающий в ждущем режиме. Второй генератор 14 зондирующих импульсов генерирует радиоимпульсы пр моугольной формы, поступающие на первый вход электронного коммутатора 15, который при каждом импульсе мультивибратора 1, поступающем на его четвертый вход подключает к выходу второго генератора 14 зондирующих импульсов третий 1 или четвертый 18 ультразвуковые преобразователи . При этом четвертый 28 или третий 16 соответственно ультразвуковые преобразователи подключаютс к входу второго приемного усилител 20.

Третий 16 (четвертьй 18) ультразвуковой преобразователь, подключенный электронным коммутатором 15 к выходу второго генератора 14 зондирующих импульсов, преобразовывает электрические колебани в упругие ультразвуковые колебани среды. Эти колебани преобразуютс третьей 17 (четвертой 19) формирующей призмой в волну Лэмба и ввод тс в стенку технологического пульпопровода 44. Причем коммутаци третьего 16 и четвертого 18 ультразвуковых преобразователей элект ронным коммутатором 15 позвол ет сформировать волны Лэмба,распростран ющиес как в направлении движени технологического потока, так и противоположно последнему .

Волна Лэмба, распростран юща с по стенке технологического пульпопровода 44 в направлении, совпадающем с направлением движени технологического потока, поступает на третью формирующую призму 17, а в противоположном направлении - на чет-° вертую формирующую призму 19, которые осуществл ют преобразование ее в продольные ультразвуковые колеба5 ни . Полученные ультразвуковые продольные колебани преобразовываютс третьим 16 или четвертым 18 соответственно ультразвуковым преобразователем в электрические колебани , ко0 торые усиливаютс вторым приемным усилителем 20 и поступают на второй вход второго блока 21 селекции.

Второй блок 21 селекции осуществл ет временную селекцию принимае5 мых электрических колебаний, т.е. открываетс на врем Т , равное длительности импульса,сформированного вторым врем задающим блоком 22, причем сформированный им1Г, льс сдвинут на

Q врем t относительно импульса мультивибратора 1. Проселектированный сигнал с выхода второго блока 21 селекции поступает на вторые входы первого 23 и второго 24 электронных ключей, которые пропускают этот сиг5

0

5

-1 их

пер0

5

нал дл вычислени затуханий i волн Лэмба при поступлении на вые входы импульсов управлени .

Импульсы с выхода мультивибратора 1 поступают на вход счетчика 23, где они подсчитываютс , результат счета поступает на вход дешифратора 26. Если сумма импульсов, поступающих на вход счетчика 25, нечетна , то дешифратор 26 формирует импульс на его первом выходе, а если сумма четна , то импульс формируетс на его втором выходе.

Импульс с первого и второго вько- дов дешифратора 26 поступает на вход первого 27 и второго 30 одновибра- торов соответственно, которые формируют пр моугольные импульсы фиксированной длительности. Сформированные первым 27 и вторым 30 одно- вибраторами пр моугольные импульсы поступают на вход первого 28 и второго 31 соответственно дифференциаторов , которые преобразовывают поJ

ступающий пр моугольный импульс в два (разной пол рности) - положительный , соответствующий переднему фронту, и отрицательный, соответствющий заднему фронту входного импульса . С выхода первого дифференциатора 28 полученные разнопол рные импульсы поступают на первый 29 и второй 39 амплитудные ограничители, причем амплитудный ограничитель 29 пропускает только положительный импульс (на его выходе формируетс импульс открыти ), а второй амплитудный ограничитель 29- - только отрицательный импульс (на его выходе формируетс импульс сброса). i

С выхода второго дифференциатора

31полученные разнопол рные импульс поступают на третий 34 и четвертый

32амплитудные ограничители, которые аналогичным образом формируют

на своих выходах соответствующие импульсы управлени , i

При возникновении в стенке пульпопровода волны Лэмба на нее воздействуют динамические эффекты движущес потока. Эти эффекты, т.е. давление ,вызываемое ими в зависимости от того, совпадает направление их воздействи с направлением движени волны или нет, привод т к различному затуханию волн Лэмба. При этом величина затухани определ етс величиной этого давлени , т.е. скоростью потока.

ЕСЛИ волна Лэмба распростран етс по стенке технологического пульпопровода 44 в направлении движени технологического потока, то на первый вход первого электронного ключа 23 поступает импульс открыти с выхода первого амплитудного ограничител 29, открывающий его, и проселек- тированный сигнал с вьгхода второго блока 21 селекции поступает на первый вход первого амплитудного детектора 38. Первьй амплитудный детектор 38 запоминает текущее значение амплитуды электрического сигнала, которое и поступает на первый интегратор 27, вычисл ющий среднее значение затухани амплитуды i. С приходом на второй вход первого амплитуд- него детектора 38 импульса сброса с выхода второго амплитудного ограничител 39 происходит сброс ранее записанного значени амплитуды.

43

Если же волна Лэмба распростран етс по стенке технологического пульпопровода 44 в направлении, противо- пол ожном движению технологического потока, тогда на первый вход второго электронного ключа 24 поступает импульс открыти с выхода третьего амплитудного ограничител 34, от

крывающий его, и проселектированный сигнал с вьгхода второго блока 21 селекции поступает на первый вход второго амплитудного детектора 33. Второй амплитудный детектор 33 запоминает текущее значение амплитуды электрического сигнала, которое и поступает на второй интегратор 35, вычисл ющий среднее значение затухани

амплитуды 1

С приходом на второй

вход второго амплитудного детектора 33 импульса сброса с выхода четвертого амплитудного ограничител 32 происходит сброс ранее записанного значени амплитуды.

Вычисленные значени затухани амплитуд i и i, волн Лэмба поступают соответственно на первый и второй входы второго блока 36 вычитани .

Вычисленна разность i.

- 1

j пропор 0 55

30

45

циональна скорости V движени технологического потока в пульпопроводе 44

В блоке 40 умножени производитс умножение трех величин, поступающих на три его входа, причем на первый вход поступает сигнал, пропорциональ- ньй скорости V движени технологического потока, с выхода второго блока 36 вычитани , на второй вход - сигнал , соответствующий ширине 1 технологического пульпопровода 44, с выхода второго задатчика 43, а на третий вход - сигнал, соответствующий высоте h технологического потока в пульпопроводе 44, с выхода первого блока 12 вычитани . Вычисленное блоком 40 умножени произведение пропорционально массовому расходу Q технологического потока в пульпопроводе 44, т.е.

1 .v-h

(ii i .)

J. - u, - i,) - j

Claims

Формула изобретени

1 . Способ ультразвукового контрол параметров потока пульпы в пульпопроводе , заключающийс в том, что

возбуждают ультразвуковые колебани , принимают их и по измеренным характеристикам ультразвуковых колебаний опре.дел ют искомые параметры, отличающийс тем, что, с целью повышени точности и информативности контрол , в стенке пульпопровода возбуждают и принимают волны Лэмба перпендикул рно пульпопроводу при -наличии пульпы и без нее и в двух встречных направлени х вдоль пульпопровода , измер ют затухание волн Лэмба в выбранных направлени х, по разности затуханий волн Лэмба в на- павлении, перпендикул рном пульпопроводу , суд т об уровне пульпы, по разности затуханий волн Лэмба в направлении пульпопровода суд т о скорости потока пульпы, а по произве дению скорости потока и уровн пульпы суд т о расходе.
2. Устройство дл ультразвукового контрол параметров потока пульпы в пульпопроводе,содержащее последовательно соединенные мультивибратор,первый формирователь импульсов,первый генератор зондирующих импульсов и первый ультразвуковой преобразователь, последовательно соединенные второй ультразвуковой преобразователь, первый приемный усилитель и первый блок селекции, первый врем задающий блок, включающий между мультивибратором и вторым входом первого блока селекции последовательно соединенные второй врем задающий блок, вход которого св зан с мультивибратором, и второй селектор, первый и второй одновибра- торы, последовательно соединенные первый задатчик и первый блок вычитани , блок умножени и масштабирующий блок, отличающеес тем, что оно снабжено двум совме- щенными ультразвуковыми преобразовател ми , установленными вдоль пульпопровода , последовательно соединенными вторым формирователем импульсов, вторым генератором зондирующих импульсов , электронным коммутатором, другие входы которого св заны с вхо

0

5

Q

дами-выходами совмещенных ультразвуковых преобразователей, и вторым приемным усилителем, выход которого св зан с вторым входом второго блока селекции, последовательно соединенными счетчиком и дешифратором,двум входами соответственно подключенным к входам первого и второго одно- вибраторов, последовательно соединан- ными первыми дифференциатором, вход которого подключен к выходу первого одновибратора, амплитудным ограничителем , электронным ключом, амплитудным детектором, интегратором и вторым блоком вычитани , выход которого ув зан с первыми входами блока умножени и масштабирующего блока, соединенного выходом с вторым входом первого блока вычитани , последовательно соединенными вторыми дифференциатором , вход которого пoдкJtючeн к выходу второго одновибратора, амплитуд-- ным ограничителем, электронным клю- 25 чом и интегратором, выход которого св зан с вторым входом второго блока вычитани , третьим амплитудным ограничителем , включенным между выходом первого дифференци атора и входом Сброс первого амплитудного детектора , четвертым амплитудным ограничителем , вклк1ченным между выходом второго дифференциатора и входом Сброс второго амплитудного детектора, третьим интегратором,включенным между выходом первого блока селекции и тре™ тьим входом первого блока вычитани , подключенного к второму входу блока умножени , св занным с его третьим входом вторым задатчиком, выход йто-, рого блока селекции соединен с вторыми входами электронных ключей, выход мультивибратора подключен к входам счетчика, второго формировател импульсов и к управл ющему входу электронного коммутатора, первый и второй ультразвуковые преобразователи установлены на стенке пульпопровода перпендикул рно ему, а все тразвуковые преобразователи выполнены с формирующими призмами.

30

35

40

45

50