книги из ГПНТБ / Применение радиоизотопной техники в коксохимическом производстве

БАРС-1, а оператор при этом только включает и выклю­ чает саму систему. Функциональная схема системы БАРС-1 представлена на рис. 46.

В устройство автоматического контроля системы БАРС-1 входят блоки источников радиоактивного излучения, бло-

Объект управления

Устройство автомати­ ческого контроля

J_ _ _ _ _ _

Ручное

Оператор

управление

Рис. 46. Функциональная схема системы БАРС-1.

ки детектирования и конечные выключатели. Устройство логического управления системы состоит из щита прибор­ ного, щита электроники, щита питания, щита распредели­ тельного, коробки переключателей и мнемосхемы с эле­ ментами управления. В устройство передачи информации оператору входят элементы сигнализации, световое таб­ ло и сирены.

Все блоки системы БАРС-1 изготовлены в пылебрыз­ гозащищенном исполнении. Блоки источников и блоки детектирования работоспособны при температурах окру­ жающей среды в пределах — 40...+ 50° С, остальные бло­

100

ки — в пределах — 5 ...+ 40° С при относительной влаж­ ности среды до 95 ± 3%. Для надежной работы системы БАРС-1 предусмотрено дублирование ее наиболее ответ­ ственных блоков и элементов.

Блоки источников и блоки детектирования (датчики) системы БАРС-1 устанавливаются на противоположных сторонах железнодорожного пути и выполняют следую­ щие операции: 1) определяют положение передней части вагона под передней погрузочной течкой и высоту вагона под погрузочной течкой; 2) ограничивают уровень загруз­ ки вагона; 3) определяют конец вагона под погрузочной течкой и конец железнодорожного состава.

Для определения уровня загрузки вагона применяется радиоактивный источник у-излучения цезий-137. Источ­ ник помещен в выпускаемый серийно защитный свинцо­ вый контейнер типа Э. Дистанционная установка источ­ ника в рабочее и нерабочее положения осуществляется электроприводом. Электромагнит типа МИС-4100 с ходом якоря 25 мм вводит источник в рабочее положение. Воз­ врат в нерабочее положение осуществляется пружиной при обесточивании электромагнита. Электропривод за­ крывается защитным кожухом. Для сигнализации о по­ ложении источника радиоактивного излучения установ­ лены два микровыключателя.

Для определения высоты вагона, его положения под погрузочной течкой, начала и конца железнодорожного состава применяется выпускаемый серийно радиоактив­ ный источник (3-излучения стронций-90 типа БИС, поме­ щенный в защитную капроновую ампулу. Блок источни­ ка состоит из источника радиоактивного излучения, защит­ ного барабана и залитого свинцом защитного стального кор­ пуса. Защитный барабан, в который помещена капроновая ампула с радиоактивным источником, служит для установ­ ки источника в рабочее и нерабочее положение. Поворот барабана в рабочее положение осуществляется электро­ двигателем РД-09, 9 нерабочее положение — контргрузом

101

или пружиной. Для сигнализации о положении источника радиоактивного излучения предусмотрены два микровы­ ключателя. Стальной корпус, залитый свинцом, служит для защиты обслуживающего персонала от радиоактивного из­ лучения. В корпусе блока источника имеется коллима­ ционное отверстие для выхода (3-излучения. На период транспортировки и хранения блока источника оно закры­ вается свинцовой пробкой и пломбируется.

Блок детектирования (датчик) служит для приема радиоактивного излучения и преобразования его в элект­ рические импульсы. Он состоит из стального корпуса и шасси, на котором установлены монтажная плата с со­ бранной на ней электрической схемой датчика и зажимы, в которые вставлены три счетчика типа СТС-6. На боковой поверхности датчика имеется окно, через которое прони­ кает P-излучение. Окно закрыто стеклотканевой пленкой толщиной 0,1 мм для защиты счетчиков и электросхемы от проникновения пыли. Для у-излучения применяется датчик от серийно выпускаемого радиоизотопного прибора типа ГР-7.

Приборный щит представляет собой шкаф, который устанавливается на полу. В нем размещены электронно-ре­ лейные блоки приборов ГР-7, трансформатор 220/24 В и стабилизатор. Для защиты от проникновения пыли пре­ дусмотрены герметизация шкафа, а также специальный штуцер ввода воздуха и создания избыточного Давления внутри шкафа.

Распределительный щит представляет собой уплотнен­ ный шкаф, который служит для размещения электриче­ ских соединений. Щит оборудован сальниковыми и труб­ ными штуцерами и рейками с зажимами для ввода и под­

двери которого имеется смотровое окно для наблюдения за показаниями прибора на установленном внутри блоке

102

питания типа ЭТ-П 100с, предназначенном для питания элементов «логика-Т».

Щит электроники — это уплотненный шкаф с передней , дверью, установленный на стойке. Внутри щита на двух поворотных рамах смонтированы элементы «логика-Т». трансформаторы, конденсаторы, предохранители и рези­ сторы. На боковой стенке щита расположены розетка для подключения электропаяльника, выключатель и лампа для освещения шкафа при техническом обслуживании.

Коробка переключателей предназначена для переклю­ чения входных и выходных цепей системы БАРС-1.

Мнемосхема представляет собой уплотненный шкаф с передней дверью и предназначена для управления системой и контроля выполняемых ею операций. Для управления системой на передней двери расположены кнопки, тумб­ лер и соответствующие указательные лампы. Для конт­ роля выполняемых системой операций на двери распо­ ложена плата с символами, которые с внутренней стороны подсвечиваются лампами.

Световые табло и сирены предназначены для сигнали­ зации о наличии ионизирующих излучений на погрузоч­ ном участке. Сирены включаются за 20 с до появления излучения, т. е. с момента нажатия на мнемосхеме кнопки «источник открыт». После отпускания кнопки «источник открыт» сирены выключаются. Световые табло включаются одновременно с подачей питания к электроприводам блоков источников и после снятия питания гаснут.

Сигналы управления с распределительного щита по­ даются на заводские щиты управления агрегатами. Под­ ключение распределительного щита к элементам управ­ ления заводских схем производится по индивидуально раз­ рабатываемой для каждого завода проектной докумен­ тации.

В системе БАРС-1 предусмотрена схема аварийного от­ ключения технологической линии погрузки кокса при сле­ дующих ситуациях: 1) не перемещается вагон в процессе

103

усилий при сортировке, транспортировке, загрузке в до­ менные печи и взаимодействии с железорудными шихто­ выми материалами в доменной печи.

Мерой газопроницаемости кусковых материалов, в том числе доменного кокса, служит величина, обратная гид­ равлическому сопротивлению или потере напора газовых потоков при движении сквозь насыпную массу материала.

Закономерности движения газовых потоков сквозь на­ сыпные массы кусковых материалов в общем виде описы­ ваются уравнением Дарси — Вейсбаха:

фициента Я зависят от большого числа факторов, обуслов­ ленных свойствами кусковых материалов (размерами и формой кусков, количественным соотношением кусков раз­ личной крупности, состоянием их поверхности, характером взаимной ориентации в слое и др.), а также гидродинами­ ческими характеристиками газового потока (скоростью движения, давлением, температурой, плотностью и др.). Аналитический учет влияния всех факторов на газопрони­ цаемость доменного кокса в практических условиях не представляется возможным. Поэтому для оценки газо­ проницаемости кокса и других кусковых материалов ис­ пользуют величину потери напора газового потока, изме­ ряемую экспериментально в условиях стабильности гид­ родинамических характеристик последнего.

На принципе прямого определения величины гидрав­ лического сопротивления, оказываемого движущемуся

105

определения газодинамических характеристик доменного кокса в комплексной автоматизированной системе конт­ роля физико-механических свойств кокса, предусматри­ вающей автоматический отбор, разделку и испытание представительного числа проб доменного кокса [1; 70].

Применительно к условиям современного технологиче­ ского контроля (ГССТ 8929—65, ГОСТ 5953—72) проф. К. И. Сысковым разработан расчетный метод оцен­ ки газодинамических свойств доменного кокса [90]. Метод основан на приложении закона Дарси — Вейсбаха к дви­ жению газов в принятой автором модели слоя доменного кокса. Он предусматривает определение величины крите­ рия подобия гидравлических свойств h и коэффициента газопроницаемости Г насыпных масс кокса по данным си­ тового анализа и может быть применен для оценки газо­ проницаемости проб кокса в исходном состоянии, а также после разрушения в испытательном аппарате.

При этом необходимо выполнение довольно громозд­ ких вычислительных операций. По специальным формулам в соответствии с данными ситового анализа вычисляются значения суммарной поверхности S и объема межкусковых промежутков V насыпной массы кокса. Затем из таблиц определяются значения параметров А и В, имеющих сле­ дующее аналитическое выражение:

По таблицам определяется величина коэффициента газо­ проницаемости Г, связанного с критерием h соотношением

Испытаниям подвергаются единичные пробы кокса,

107

вследствие чего также не полностью удовлетворяются современные требования к оперативности и представи­ тельности информации о свойствах доменного кокса.

Закономерности взаимодействия ионизирующих излу­ чений с кусковыми материалами, в том числе с доменным коксом, позволяют осуществлять бесконтактный автома­ тизированный контроль газопроницаемости доменного кок­ са, исключающий выполнение трудоемких операций, а также успешно решать задачи непрерывного автоматиче­ ского контроля свойств кокса в технологическом потоке.

Применительно к слою кусковых материалов уравнение Дарси — Вейсбаха может быть представлено в следую­ щем виде:

Величины этих коэффициентов определяются следую­

ный размер зерен, который может быть определен по дан­

Таким образом, величина гидравлического сопротив­ ления зависит от порозности, а также размеров и формы кусков кокса, которые, в свою очередь, также влияют на величину и распределение межкусковых пустот в насып­ ной массе.

108

Величина порозности материалов описывается соот­ ношением

где 8 — отношение объема пустот к величине объема, за­ нимаемого кусковым материалом, м3/м3; уна1. и укаж — соответственно объемная масса и кажущаяся плотность материала, кг/м3.

Поскольку химический состав и пористость, а следо вательно и кажущаяся плотность доменного кокса в усло­ виях одного и того же производства изменяются незна­ чительно, порозность насыпных масс кокса практически однозначно определяется величиной его объемной массы.

В свою очередь, величина объемной массы обусловли­ вает степень ослабления ионизирующего излучения при

Поэтому степень ослабления у-квантов при взаимо­ действии с доменным коксом может служить характери­ стикой его объемной массы или порозности и, таким об­ разом, характеристикой газопроницаемости доменного кокса

Исследователи и практики различных стран неодно­ кратно обращались к показателю объемной массы кокса как характеристике его газопроницаемости [14]. Величина объемной массы кокса введена в комплексный показатель, используемый на металлургических заводах Франции для оценки качества доменного кокса.

Приняв величий объемной массы в качестве харак­ теристики газопроницаемости доменного кокса, И. Г. По ловченко [60] разработал принципиальную схему радио­ изотопного контроля качества доменного кокса, основан­ ную на зависимости ослабления у-излучения от плотности

109