книги из ГПНТБ / Применение пылеугольного топлива для выплавки чугуна

Таблица 20

Результаты измерений диэлектрической проницаемости угольной пыли в потоке аэровзвеси

Концентрация угольной пыли в воздухе была опреде­ лена весовым способом.

Описанные измерения осуществлены для угольной пыли

Приведенные результаты измерений удельного сопро­ тивления угольной пыли и ее диэлектрической проницае­ мости могут быть использованы при разработке приборов для измерения уровня и концентрации угольной пыли, принцип действия которых основан на использовании элект­ рических свойств угольной пыли.

Прибор для контроля движения угольной пыли с использованием явления статической электризации

Нашей промышленностью до настоящего времени не выпускаются приборы для контроля параметров движения пылеугольного топлива к фурмам доменной печи. Для кон­ троля движения угольной пыли по трубопроводам были разработаны и в течение длительного времени испытаны при­ боры с использованием явления статической электризации [77] и эффекта теплового взаимодействия запыленного по­ тока с трубопроводом.

Принцип действия прибора для контроля движения угольной пыли к фурмам с использованием явления ста­ тической электризации основан на взаимодействии летя­ щих частиц'пыли с материалом изолированного участка трубопровода, на котором накапливается электрический заряд, характеризующий процесс движения запыленного потока в пылепроводе.

156

Схема установки и включения датчика приведена на рис. 54. Длина изолированного втулками участка трубо­ провода составляет 250 мм. Для исключения контакта с «землей» или металлическими предметами изолирован­ ный участок трубопровода полностью покрывается соедини­ тельным шлангом. Электрический сигнал снимается с по­ мощью электрода и подается на вторичный прибор коак­ сиальным кабелем типа РК с сопротивлением изоляции

Рис. 54. Схема установки и включения датчика:

1 — вторичный прибор: 2 — соединительный кабель; 3 — элек­ трод; 4 — хомут; 5 — пылепровод; 6 — соединительный шланг; 7 — изолирующая втулка; 8 — изолированный участок трубо­ провода .

ІОІО*12 ом/м. В качестве вторичного прибора используется промышленный электронный потенциометр с высокоом­ ным входом типа ЭППВ-60 с пределом измерения по по­ стоянному току 5' 10~7— 5 • ІО-10 а. Постоянная времени прибора составляет 0,1 сек. Величина напряжения, раз­ виваемого датчиком, установленным на пылепроводе, составляет (—10)— 0 — (+10) в. Для измерения на­ пряжения использован ламповый вольтметр.

В процессе испытаний установлено, что на некоторых датчиках возникает отрицательный электрический заряд. При взаимодействии движущихся аэрозолей со стенками датчика заряжаются частички пыли и контактирующая поверхность датчика. Полярность и величина сигнала' зависят от материала контактирующих пар, скорости движения аэрозолей, аэродинамической характеристики

потока и других факторов. Известно, что при некоторых условиях (скорость потока, его характер, тип контакта частиц со стенками датчика) может изменяться не только величина, но и полярность сигнала [32], из-за чего возник­ ла необходимость градуировки' прибора с условным нулем посередине шкалы. Для этого параллельно основному сигналу от датчика включен дополнительный источник постоянного тока, по величине равный отклонению стрелки прибора на половину шкалы. Сигнал от датчика может складываться рсигналом дополнительного источника или вы­

ЭППВ-60 к датчикам при помощи двенадцатиточечного переключателя см. на рис. 32).

На рис. 56 представлен участок диаграммы, получен­ ный в процессе работы прибора, который характеризует движение угольной пыли к фурмам. На фурму 11 пыль не поступает — пульсации выходного сигнала отсутствуют, а величина его равна условному нулю. При движении пыли пульсации выходного сигнала отличны от нуля, а часто­ та их составляет 1—10 гц. Возможен случай равновесия отрицательного и положительного потенциалов, при этом прибор фиксирует показания условного нуля. Но для дви­ жущегося потока характерны пульсации выходного сигна­ ла, вызываемые неоднородностью движения материала, которые и будут свидетельствовать о движении пыли в тран­ спортном трубопроводе.

В настоящее время датчик используется как прибор для контроля движения угольной пыли к фурмам. Безынерцион-

158

ность прибора позволяет определить в течение нескольких секунд движение угольной пыли по всем пылепроводам. Дол­ говечность датчика сравнима с долговечностью трубопро­ водов, однако для обеспечения качественной изоляции шланги и изолирующие втулки необходимо менять один раз в течение одного — двух лет.

Попытка использовать датчик как расходомер не дала положительных результатов. Исследованиями в области

W

Рис. 56. Участок диаграммы, полученной в процессе работы при­ бора (2—11 — номера пылепроводов, подводящих пыль к соответ­ ствующим фурмам).

переносимый потоком заряженных частиц, пропорционален скорости транспортирующего газа в степени 1, 8 , первой степени диаметра трубопровода и объемной концентрации сыпучего материала в транспортной линии [79]. Так как величина тока, образуемого на датчике, зависит, главным образом, от скорости транспортирующего газа в трубопро­ воде, т. е. от расхода воздуха на транспорт, то малейшие изменения расхода воздуха и объемной концентрации при­ водят к значительным изменениям величины тока на дат­ чике.

В процессе исследований установлено также отсутствие повторяемости показаний с течением времени при сохране­ нии одинаковых условий работы установки. К аналогич­ ному выводу пришли и в работах [69, 102]. В работе [102]

описаны исследования электростатического прибора типа «Конитест», предназначенного для непрерывного опре­ деления количества пыли на тепловых электростанциях. Установлено, что измеряемый ток изменял направление и полярность. Зафиксировано отсутствие повторяемости пока­ заний при последовательных измерениях. Сделан вывод, что причиной указанных факторов является изменение по­ лярности электрического заряда пылевых частиц.

Прибор для контроля движения угольной пыли с использованием эффекта теплового взаимодействия

запыленного потока с трубопроводом

Движение пыли в транспортном трубопроводе сопровож­ дается повышением температуры трубопровода. Последнее определяется температурой пыли и транспортного возду­

ществляли на основе теплового баланса, составленного для потоков: аэровоздушной смеси, транспортного воздуха и угольной пыли. Для этого контролировали температуру угольной пыли, температуру и расход воздуха на транспорт, а также температуру аэровоздушной смеси. Используя ре­ зультаты измерений перечисленных параметров, по графи­ кам, построенным при решении уравнения теплового балан­ са, определяли расход угольной пыли. Однако в этой работе не учитывалось влияние трения частиц о стенки транспорт­ ного трубопровода на нагрев его.

В работе [62] приведен более глубокий анализ факто­ ров, оказывающих влияние на нагрев трубопроводов при движении потока газа с твердыми частицами. Установлено, что температура трубопроводов определяется скоростью частиц и их концентрацией. Нагрев возрастает пропорцио­ нально скорости потока. Однако при постоянном расходе воздуха по мере увеличения концентрации температура транспортного трубопровода сначала возрастает, а затем падает.

Как видно из приведенного анализа, нагрев транспорт­ ного трубопровода при движении угольной пыли зависит от многих факторов, учет которых представляет трудную задачу.

460

Был разработан и испытан прибор для контроля движе­ ния угольной пыли по фурмам с использованием эффекта теплового взаимодействия запыленного потока и трубо­ провода. Первичный преобразователь прибора представляет собой хромель-копелевую термопару 0 0 ,5 мм, установлен­ ную на транспортном трубопроводе. Спай термопары изо-

Рис. 57. Участки диаграмм, полученные в процессе работы прибора.

лирован от трубопровода с помощью слюды и алундовой соломки. Термопара крепится к трубопроводу с помощью теплостойкой ткани и изоляции. В качестве вторичного прибора используется электронный автоматический по­ тенциометр ЭПП-09 (ПСР1-01) одноточечный или мно­ готочечный для контроля движения угольной пыли на нескольких трубопроводах. Соединение термопары со вторичным прибором выполнено компенсационным прово­ дом. Инерционность прибора зависит, главным образом, от тепловой инерции трубопровода и составляет около 5 мин.

На рис. 57 представлены участки диаграмм, полученных в процессе работы прибора. Участок диаграммы / характе­ ризует работу прибора при отключении и включении в

161

работу одного из питателей установки. При отключении питателя температура транспортного трубопровода измени­ лась на 10 град (с 45 до 35° С). Участок диаграммы 11 характеризует работу прибора в момент отключения и вклю­ чения установки, т. е. всех шести питателей.

Длительные испытания прибора показали его высокую надежность в работе. Простота конструкции и высокая надежность прибора дают основание рекомендовать его для внедрения на промышленных установках.

Устройство «Искра» для контроля концентрации и расхода твердого компонента в потоках аэрозолей

Устройство «Искра» предназначено для автоматичес­ кого непрерывного дистанционного бесконтактного конт­ роля концентрации и расхода пылеугольного топлива, транспортируемого осушенным компрессорным воздухом в доменные печи.

В основу работы устройства положена зависимость емкости первичного преобразователя от количества твердого диэлектрического материала, находящегося в его рабочем объеме в каждый момент времени. Изменения емкости первичного преЪбразователя вызываются как медленными изменениями концентрации, так и непрерывными колеба­ ниями плотности потока, которые характеризуют процесс перемещения материала. В соответствии с этим емкость первичного преобразователя содержит постоянную и ди­ намическую составляющие. Полная емкость первичного преобразователя пропорциональна концентрации твер­ дого компонента, динамическая составляющая емкости — его расходу. Таким образом, измеряя емкость первичного преоб­ разователя, можно контролировать как концентрацию, так и расход пылеугольного топлива.

Устройство состоит из первичного преобразователя, электронного блока и регистрирующего прибора. Первич­ ный преобразователь конструктивно выполнен в виде отрезка диэлектрического трубопровода диаметром 25 мм, на наруж­ ной стороне которого укреплены пластины измерительного конденсатора. От влияния посторонних электрических по­ лей датчик защищен электростатическим экраном, который выполняет также.роль корпуса. Подключение первичного преобразователя к электронному блоку производится дву­ мя отрезками коаксиального кабеля через высокочастотные

162

разъемы, укрепленные на корпусе преобразователя. Мон­ таж первичного преобразователя осуществляется в разры­ ве контролируемого пылепровода с помощью фланцевых соединений.

Электронный блок осуществляет усиление и преобразо­ вание сигнала первичного преобразователя с целью реги­ страции его на вторичном приборе, а также для выдачи унифицированного сигнала постоянного тока в схему регулирования. Более подробно работа устройства и его принципиальная схема описаны в работе [88].

Техническая характеристика устройства. Устройство обеспечивает поочередный контроль концентрации твердого компонента в диапазоне от 3 до 60 кг/м5или расхода в диапа­ зоне от 100 до 1500 кг/ч при средней скорости запыленного потока 15 м/сек с регистрацией сигнала во времени и выдачей унифицированного сигнала от 0 до 5 ма постоянного тока в систему автоматического регулирования количества уголь­ ной пыли. Режим работы — непрерывный. Температура контролируемого материала может изменяться в пределах от 10 до 100° С при влажности не более 1%.

Погрешность контроля концентрации составляет ±4%. Погрешность контроля расхода зависит от характера кон­ тролируемого потока и уточняется при градуировке по месту измерения. Питание устройства осуществляется от сети переменного тока напряжением 220 в, частотой 50 гц. Внутренний диаметр первичного преобразователя составляет 25 мм. Вес первичного преобразователя не более 5 кг, а электронного блока — 16 кг.

Устройство «Искра» разработано ВНИИ аналитического приборостроения (ВНИИАП, г. Киев) согласно техниче­ скому заданию ДонНИИчермета. Испытания устройства осуществлены в условиях промышленной эксплуатации на установке для вдувания пылеугольного топлива в до­ менную печь Донецкого металлургического завода.

Градуировка емкостных и радиоизотопных концентратомеров осуществлена наиболее точным — весовым — мето­ дом. Схема установки для градуировки концентратомеров показана на рис. 58. Установка включает следующие узлы: аэрационный питатель 6, емкость 12, весы 17, емкостный 9 и радиоизотопный 11 концентратомеры, измерительную и регулирующую аппаратуру.

От аэрационного питателя 6 аэросмесь поступает в ем­ кость 12, а транспортный воздух сбрасывается через фильтр

163

16 в атмосферу. Расход воздуха на аэрационный питатель контролируется с помощью ротаметров (типа РС-5) 4 и диафрагмы 1 с дифманометром 2, а количество его регули­ руется вентилями 3. Контроль работы питателя осуществ­ ляется с помощью концентратомеров 9 и 11. Давление в транс­ портном трубопроводе измеряется манометром 10. Рота-

осушенньш

Воздух

Рас. 58. Установка для градуировки емкостных и радиоизотопных концентратомеров:

1 — диафрагма; 2 — дифманометр; 3, 19 — вентили; 4, 15 — ротаметры; 5 — обрат­

метром 15 измеряется количество транспортного воздуха. Давление в емкости 12 измеряется манометром 13. Зная

концентрацию аэросмеси и производили градуировку емко­ стных и радиоизотопных концентратомеров.

В сводной табл. 21 приведены результаты измерений, полученные в процессе градуировки емкостного и радио-

164

Таблица 21

Результаты измерений, полученные при работе установки для градуировки емкостных и радиоизотопных концентратомеров

изотопного концентратомеров. По данным таблицы постро­ ена градуировочная характеристика емкостного концентратомера (рис. 59).

Следует отметить, что показания емкостного концентратомера зависят от давления в пылепроводе, что и отражено

ты аэрационного питателя.

165