ЖУРНАЛ «СТА» №1/2007

● Высота отверстия Н = 630 мм. ● Гидростатическому давлению от 0 до 1000 мм водяного столба соответст- вует выходной ток датчиков от 0 до 5 мА. ● Расстояние между датчиками Δ h = 100 мм. ● Удельный вес твёрдых частиц δ = 4,2 тс/м 3 . Определение удельного веса пульпы ( γ ) Р 1 = γ h – гидростатическое давление в нижнем датчике [мм вод. ст.]. Р 2 = γ ( h – 100) – гидростатическое давление в верхнем датчике [мм вод. ст.]. Δ Р = Р 1 – Р 2 = 100 γ – разность дав- лений. Р 1 = 200 I 1 , Р 2 = 200 I 2 – уравнения связи величин Р и I . Поскольку 100 γ = 200 I 1 – 200 I 2 , то γ = 2( I 1 – I 2 ). Например, при I 1 = 3,75 мА и I 2 = 3,10 мА получим γ = 1,3 тс/м 3 . Определение содержания твёрдого в пульпе по весу ( β ) Известно, что Подставим вместо величины γ её вы- ражение через токи I 1 и I 2 : Здесь 0 ≤ β ≤ 1 – безразмерная вели- чина. Нетрудно установить, что β = 0 лишь в случае, если γ = 1, то есть «пульпа» состоит только из воды, и β = 1 лишь в случае, если γ = δ , то есть «пульпа» состоит только из твёрдой фа- зы. Например, при I 1 = 3,75 мА и I 2 = 3,10 мА получим β = 0,303. Определение весового расхода пульпы ( Q в ) Датчиком весового расхода пульпы яв- ляется нижний датчик гидростатическо- го давления Р 1 . Действительно, Р 1 = γ h , а кроме того, в данном расходомере объёмный расход пульпы пропорциона- лен уровню h : Q v = Kh , откуда h = Q v / К . Следовательно, Р 1 = γ h = γ Q v / К = Q в / К . Каждому значению давления Р 1 соот- ветствует множество возможных сочета- ний значений уровня h и удельного веса γ , но любому из них соответствует один и тот же весовой расход пульпы Q в . На- пример, наибольшему давлению Р 1 макс = 1000 мм вод. ст. может соответ- ствовать γ =1,587 тс/м 3 и h = Н =630 мм. При этом Q в макс = γ Q v макс = 1,587 × 320 = 508 тс/ч. При γ = 2,000 тс/м 3 и h = 500 мм (их произведение также равно 1000) имеем то же самое: Q в макс = 2,000 × (320/630) × 500 = 508 тс/ч. С учётом диапазона выходного тока датчиков уравнение связи весового рас- хода и тока получит вид: Q в = (508/5) I 1 , или Q в = 101,6 I 1 . Например, при I 1 = 3,75 мА получим Q в = 381 тс/ч. Определение расхода твёрдого ( Q т ) Расход твёрдого базируется на фор- муле: Q т = β Q в . Отсюда следует: Окончательно имеем: Q т = 66,65 I 1 (2 – 1/( I 1 – I 2 )). Например, при I 1 = 3,75 мА и I 2 = 3,10 мА получим Q т = 115,4 тс/ч. Достоинства и недостатки. Анализ альтернативных решений Рассмотренный расходомер, постро- енный на базе двух датчиков гидроста- тического давления, отличается просто- той инструкции и несложным алгорит- мом расчёта расхода твёрдого. В то же время можно отметить один его недо- статок: применённый в расходомере гидростатический плотномер контро- лирует пульпу в слое толщиной Δ h = 100 мм между точками отбора давления и не характеризует весь объём высотой h . Между тем, датчик весового расхода лишён этого недостатка, на него не оказывают влияние ни качество пере- мешивания пульпы по высоте h , ни степень аэрации, характерная для тур- булентных потоков пульпы. В этом случае расход твёрдого вычисляется на основе плотности и измеренного зна- чения уровня пульпы. Рассмотрим данный вариант более подробно. С учётом отмеченного недостатка ва- рианта с двумя датчиками давления было бы целесообразно построить рас- ходомер на базе датчика весового рас- хода (нижнего датчика давления) и датчика уровня h , например ультразву- кового уровнемера типа PROBE (Siemens Milltronics) с выходным сиг- налом I ( h ) от 0 до 5 мА, пропорцио- нальным уровню. Приведём основные расчётные фор- мулы для этого варианта. Уровень пульпы: h = (630/5) I ( h ), или h = 126 I ( h ) [мм]. Объёмный расход пульпы: Весовой расход пульпы: Q в = 101,6 I 1 [тс/ч]. Удельный вес пульпы: γ = Q в / Q v = (101,6 I 1 )/(64 I ( h )) [тс/м 3 ]. Содержание твёрдого в пульпе: Расход твёрдого: К сожалению, применить такой рас- ходомер на участке селекции не пред- ставилось возможным. В измеритель- ной ёмкости на поверхности пульпы имеется слой пены, характерный для пульп концентрата. На датчик гидро- статического давления пена не оказы- вает заметного влияния, но для уровне- мера создаёт недопустимую погреш- ность. Вариант определения физических параметров потоков пульпы на базе электромагнитного расходомера и двух датчиков давления изначально пред- ставлялся экономически нецелесооб- разным и не отвечающим технологиче- ским условиям (этот вариант предпо- лагает наклонный или вертикальный пульпопровод), поэтому специально не рассматривался. В результате был применён описан- ный расходомер с двумя датчиками давления: он, в отличие от двух других вариантов, не имеет в данном случае явных противопоказаний к примене- нию и при хорошем перемешивании пульпы обеспечивает удовлетворитель- ную точность измерения. 32 СТА 1/2007 РАЗ РА БО Т КИ / МЕ ТАЛЛ У Р Г И Я www.cta.ru 1 2 1 2 2 –2 –1 0,656 . – I I I I = ( –1) 4,2( –1) ( –1) 3,2 δ γ γ β = = = δ γ γ ( –1) . ( –1) δ γ β = δ γ = T 1 2 1 1 2 2 –2 –1 0,656 101,6 . – I I Q I I I = 1 1,31(101,6 –64 ( )) [ тс ч]. I I h т в 1 1 64 ( ) 101,6 1,31 1– 101,61 I h Q Q I I ⎛ ⎞ = β = × = ⎜ ⎟ ⎝ ⎠ 1 64 ( ) 1,31 1– . 101,6 I h I ⎛ ⎞ = ⎜ ⎟ ⎝ ⎠ 1 ( –1) 4,2 64 ( ) 1– ( –1) 3,2 101,6 I h I ⎛ ⎞ δ γ β = = = ⎜ ⎟ δ γ ⎝ ⎠ = 3 64 ( ) [м ч]. I h = = = = макс 320 126 ( ) 630 v v Q h Q Kh I h H д н г б о в с р с т ч с м Высота отверстия Е Т / Т К л н = Н 1, мм036 А ЛУ Р Г ИЯ и в д н ж . макс v Q γ = макс в Q этом При . Н = h и 3 тс/м = 1,587 γ 3 = в п л г р а т в н н р с т ч с н ч к р с т ч с л н н н р д л 3 /м н с н жд ч к м п г с т р д л п м д к л ч ч к н н з с в г п з н х н г к = макс н е н х д г л ч в (320/630) × 2,0 1 с в х п х п ж н г н д р д л мА л ч = 3,10 I п м с к з л ч ний. γ = 10 2 Р 1 Р л н н ч к н н – разность давле п м ч т н е с д д л х г з р е . е с д ж н г п )/( I = (101,6 Q / Q = н п ⎜⎝⎜⎝ ж н р к с в с л ч н в н п с с р ц с н г р ч с г л н л ч е с с н з ч к р с с р н х д м с л т н т н т и с в д т к л ч ж л н м н к х г ⎜⎝⎜⎝ ⎠ –1 ⎠⎟⎠⎟ ⎟⎠ л ч п м п с и к ч л п с и к д ч л т н т н р м н л н в з в ю н ч с в р г д т к г жд ч с в г х д р т р з жд к м б р л н е п щ н р р с т ч с н м т т м х д м р время н м т д е с т р а р д л н з ч с т м г р д д п е м н г н н т ч с г л н н з ц т т ч р е с н р т н с в н с п в л м н м р т д м с к л ц х п п ц н г н х д м р с л н ч р с т ч с п н с в г х д р д л ./ в Q v к д л л с о р н с и а т м ч к м л н м ч н г д т к н р а л р н н н п с р н в н с м р н г ч х г ч л е с л н т к п ш в н п с т т т м з с р в с п п в э м ц а н г е к н т к н л в я р н в ч щ н л г ч л с н м ч с ц л с о ч к л н н ч н т м н н г х д м р р м р т к п з с а п м м вод. ст = 10 акс Например, наибольшему л н один и тот же есовой расход пульпы , но любому из них соо етству γ веса четаний значений уровня ет множест отве ству з ачени давления . . в Q ет и удельного h в зможных со со 1 Р н н л х н в г н м р п ч к н д н г ч к л н д м з ч к с в г р з п м н м р н р ш р м ш в н н т в п к з н м н р а т е н ч л н л ч г х д м м ч к м