Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Авдеева А.А. Контроль топлива на электростанциях

.pdf
Скачиваний:
52
Добавлен:
25.10.2023
Размер:
17.2 Mб
Скачать

По таблицам |[Л. 37] находят границу Хкр2 критической области для заданного уровня значимости критерия <?=5% и количества

степеней свободы (в нашем случае v = k'—/—1=721=4

и таблич­

ное значение х 2 9,488).

 

Если рассчитанное по формуле (2-9) значение %г меньше границы

критической области %К р2 , то, следовательно, выборочный

материал

не противоречит гипотезе о нормальном распределении вероятностей генеральной совокупности, т. е. варьирование исследуемого нами по­ казателя качества в общей массе топлива подчиняется закону нор­ мального распределения.

Так как выборочный материал не противоречит нормальному рас­ пределению, то можно выровнять гистограмму с помощью функции

плотности вероятностей

нормального

закона Лапласа — Гаусса:

 

 

 

'

 

{X—ху

 

F(X)=

в

2°° .

На

рис. 2-1 кривая

плотности

.вероятностей нормального распре­

деления

построена по

гипотетическим

плотностям распределения р,

в каждом интервале, отложенным по ординатам середин интервалов. Значения pj приведены в табл. 2-2. .Возможен другой способ построе­ ния кривой по плотностям, соответствующим конкретным абсциссам середин интервалов. Дл я этого переменные нормируют по серединам интервалов и по таблицам функций вероятности нормированного нормального распределения находят соответствующие им значения плотностей. Однако более плавно выравнивает гистограмму и точнее иллюстрирует характер эмпирического распределения кривая, по­ строенная по способу нахождения плотности распределений в интер­ валах по -разности значений нормированной интегральной функции распределения. Этот способ использован в приведенном выше приме­ ре проверки гипотезы о нормальном распределении.

2-4. РАСЧЕТ НОРМ ОТБОРА ПРОБ

Зная закон распределения интересующего нас наибо­ лее варьирующего показателя качества топлива, можно поставить вопрос о расчете необходимого объема выбор­ ки для оценки (с заданной точностью) его среднего зна­ чения во всей массе испытуемого топлива.

Точность средней арифметической характеризуется средней квадратической ошибкой средней арифметиче­ ской:

8 = 3 х / ^ я .

(2-Ю)

где ох характеристика неоднородности

исследуемого

показателя качества.

 

При нормальном законе распределения вероятность того, что действительная ошибка не превзойдет среднюю

квадратическую ошибку, равна 0,683, удвоенную сред­ нюю квадратическую ошибку 0,954, утроенную сред­ нюю квадратическую ошибку 0,997 [Л. 9]. Эти вероят­ ности можно проиллюстрировать следующим образом. Из всех определений показателя качества, нанесенных на

рис.

2-1 под кривой,

не превзойдет средней квадратиче-

ской

ошибки

только

часть определений,

попавшая

в область под кривой

в пределах + о , отложенных вдоль

оси X в обе стороны

от среднего значения X. Попадание

действительных

значений

в область под кривой

в преде­

лах

+ 2 а гарантируется с вероятностью 0,954.

 

Между средней квадратической ошибкой б и возмож­ ной максимальной ошибкой Л существует следующая за­

висимость:

 

 

 

 

 

 

Д=-*6,

(2-11)

где ^ —отношение

возможной

максимальной

ошибки

к средней

квадратической ошибке или коэффициент на­

дежности,

характеризующий вероятность, с которой по­

грешность

пробы не превысит

величины + Л .

 

При опробовании топлива коэффициент надежности

принимают

равным

2, т. е. задаются условиями,

при ко­

торых действительная ошибка не превышает удвоенную среднюю квадратическую. Эти условия, как отмечалось выше, гарантируются с достаточно высокой вероят­ ностью 0,954.

Из формул (2-10) и (2-11) получим формулу для расчета количества порций, подлежащих отбору в пер­ вичную пробу:

где п — количество порций,

отбираемых

в пробу; t —

коэффициент

надежности;

а-—среднее

квадратическое

отклонение исследуемого

показателя качества; А — до­

пустимая погрешность отбора

проб.

 

Задавшись

определенной

допустимой

погрешностью

отбора и зная показатель неоднородности топлива, рас­ считывают объем выборки в суточную или сменную пер­ вичную пробу.

 

Нужно заметить, что не следует чрезмерно увеличи­

вать объем выборки, стремясь повысить

точность ОТбО'

ра.

Поскольку число порций

находится

в зависимости

от

квадрата погрешности, то

эффект повышения точно-

3—1276.

33

сти отбора достигается при увеличении числа порций до определенной величины, после которой дальнейшее нич­ тожное увеличение точности влечет за собой существен­ ное, неоправданное увеличение числа порций, а следо­ вательно, и объема первичных проб с вытекающими отсюда затруднениями в организации опробования. Вы­ бор оптимальной точности нетрудно сделать, если вы­ разить графически зависимость точности от числа пор­ ций A = at/yn, подставив в качестве константы кон­ кретное значение неоднородности опробуемого топлива.

Этой же зависимостью пользуются и при подсчете допустимой погрешности при испытаниях отборников, когда в контрольную пробу и в пробу, отбираемую от­ борником, набирается одинаковое число порций одного и того же топлива, о чем подробнее сказано в гл. 4.

В процессе контроля качества топлива трудно выде­ лить и отдельно проанализировать погрешность отбора проб. Обычно при опробовании топлива исследователь имеет возможность оценить лишь совокупность погреш­

ностей отбора

разделки

и

анализа.

Между

этими

по­

грешностями

существует

следующая

зависимость:

 

 

 

Д2

= Д2

+ Д2

+ Д2 ,

 

 

 

 

опР

отб 1

Разд

'

ан

 

 

где Д0пр погрешность

опробования; Д 0 Т б

погреш­

ность разделки;

Д а п погрешность

анализа.

 

ана­

Методически

нетрудно

определить погрешности

лиза и разделки и, следовательно, зная погрешность оп­ робования, можно по разности установить погрешность отбора проб. Практика показывает, что в этом комплек­ се погрешностей превалирует погрешность отбора; она составляет более четырех пятых общей погрешности оп­

робования

[Л. 9], откуда и следует,

что н е п р а в и л ь н о

о т о б р а н н а я

п р о б а о б е с ц е н и в а е т

р е з у л ь ­

т а т ы а н а л и з а .

 

 

 

 

 

 

 

2-5. М Е Т О Д ВЫЯВЛЕНИЯ СИСТЕМАТИЧЕСКОЙ

 

 

ПОГРЕШНОСТИ ВЫБОРКИ

 

 

 

 

Большим количеством исследований доказано, что наиболее

варьирующие

показатели

качества

топлив

(.4е — в угле,

СОгс

в сланце и

— в

торфе)

распределены

по

нормальному

закону.

Это не только упрощает расчет норм

отбора, но и позволяет

при не­

обходимости произвести более глубокий анализ выборки с целью выявления систематической погрешности.

Нормальное распределение имеет такие характеристики, как асим­ метрия и эксцесс. Крайне редко встречаются выборки, в которых численности интервалов одинаковы по обе стороны от максимальной частоты. Обычно распределение имеет большую или меньшую ско­ шенность массива ряда значений влево (отрицательная асимметрия) или вправо (положительная асимметрия) of середины распределе­ ния. Эта скошенность характеризуется асимметрией. Распределение может быть по плотности таким, что наибольшее количество частот приходится «а значения признака, близкие к значениям среднего, мё; дианы и моды, т. е. кривая распределения имеет сильно вытянутую вершинную часть и пологие удлиненные боковые ветви (положитель­ ный эксцесс). Возможна обратная картина низковершинной кривой (отрицательный эксцесс). Причиной асимметрии и эксцесса может быть неправильно произведенный отбор, когда в результате система­

тической

избирательности в

выборку вошло

непропорционально

много показателей

с большим,

меньшим или

средним качеством,

а также

воздействие

каких-то других факторов,

сдвигающих частоты

.показателя качества. При значительных величинах асимметрии и эксцесса необходимо тщательно выявить причины отклонений.

Асимметрию и эксцесс можно измерить и оценить. Для оценки асимметрии имеется несколько мер. Наиболее простой является вы­ ражение ее через медиану

 

З(Х-Ме)

 

 

As

=

(2-13)

Мера асимметрии выражается отвлеченным числом

и колеблется

от —3 до +3 . Если As>0,

асимметрия

положительная,

если Л в < 0 ,

асимметрия отрицательная. В ранжированном по возрастанию пока­ зателя качества ряду с нечетным числом вариантов медианой являет­

ся средний вариант (в нашем

примере, см. табл. 2-2, медианой явля­

ется

90-й вариант

с С02с = 18,59%), в ряду

с четным

числом

вариан­

тов

складывают

два средних

показателя

и делят

сумму

пополам.

Для нахождения медианы интервального ряда сначала находят ме­ дианный интервал, а потом определяют приближенные значения

медианы в найденном интервале:

 

 

 

k

і—е—1

 

 

S « і - И

 

t = l

i=l

 

 

M e = = X U i + S -

п.

( 2 " 1 4 )

где ^Y?_jнижняя граница медианного

интервала; S—шаг

интерва-

k '

 

 

 

ла; nt — сумма частот всех k интервалов — число чтенов ряда;

/=1

1=с—1

nt — сумма частот интервалов, предшествующих медианному;

i= i

/?е — частота медианного ряда.

3*

35

Воспользуемся для примера данными исходного интервального ряда из табл. 2-2 (медианный интервал /=5) и подсчитаем медиану:

179

Ме= 18,58 + 1,04

gj

= 18.61 % .

Полученное значение медианы незначительно отличается от зна» чения, взятого по ранжированному ряду. Подсчитанное по нему значение показателя асимметрии дает следующий результат:

 

 

 

As =

 

3(18,71 — 18,61)

0.201,

 

 

 

 

— ^ — L - j - ^ g — • — — =

 

т. е. в нашем случае асимметрия положительна, имеется

небольшая

скошенность кривой вправо.

 

 

 

 

 

Показатель эксцесса

определяется по формуле

 

 

 

 

 

 

£ = - £ - - 3 ,

 

 

(2-15)

где їй — центральный

момент

четвертого

порядка.

 

Центральный момент четвертого порядка вычисляют через на­

чальные

моменты

неинтервального

ряда

следующим образом:

 

п

4

= М4

3М1

+ 2

М\

— ЪМ\,

(2-!6)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где УИ!= — - —

начальный

момент первого

порядка;

 

 

п

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Мг =

«=i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

—начальный

момент второго порядка;.

 

п

Ms = — начальный момент третьего порядка;

п

Ех*

ЛТ 4 = — ^ — — начальный момент четвертого порядка.

Проще подсчитать показатель эксцесса по интервальному ряду:

k

k

k

 

S nta*

S п і а 3

I j

n t a

(2-17);

ґДе Пі — частота каждого интервала; а —отклонения от условной средней; п — объем выборки, сумма частот интервалов.

Несмотря на сходство формул (2-16) и (2-17), расчет показателя эксцесса по последней существенно проще. За условную среднюю принимается интервал с наибольшей частотой, в нашем случае 4-й интервал исходного ряда. Тогда 1-й, 2-й и 3-й интервалы будут иметь соответственно отклонения —3, —2 и —'1, а 5-й, 6-й, 7-й и 8-й интер­ валы также соответственно имеют отклонения 1, 2, 3 и 4. При этом

ft

 

 

 

5j

Ща4,

 

 

 

 

 

 

 

(=1

 

 

 

 

 

 

 

1,81 +

6-16 + 25 - 1+56 - 0+ 51 -1 4- 26-16 + 9-81 +

5-256

14,2;

-—

 

 

1 7

9

 

 

 

 

-

 

 

 

k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

nta3

 

 

 

 

 

 

 

(=i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

п

 

 

 

 

 

 

_ — 1-27 —6-8 —26-1 + 56-0 + 51-1 + 2 6 - 8 + 9 - 2 7 + 5-64

• 4,0;

 

 

 

179

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/=і

_ 1 - 9 +

6 - 4 + 25-1 +

56-0 + 51-1 +

26-4 + 5-16

2,

n

 

 

 

 

 

179

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i=M

— 1 — 6 — 25 +

0 +

5 1 + 26 +

9 +

5

 

 

 

 

 

 

 

179

 

 

= . 0 . 3 .

следовательно,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( i 4 = 16—2—4 • 4 • 0,3+6 • 2,1 • 0,09—3 • 0,0081 = 10,53.

 

При таком расчете

показателя

эксцесса а также

рассчитывается

по интервальному

ряду

и берется

в

относительных

величинах, без

умножения на 5 — шаг интервала:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 1,41.

 

Если

этот результат

умножить

«а

шаг интервала, равный

1,04%,

то получим o"=il,46,

т. е. значение, очень близкое к ранее рассчитан­

ным другими двумя

способами. Зная

(і и а в относительных едини­

цах, подсчитаем показатель эксцесса:

 

 

Е = ^ ^ — 3 =

— 0,335

й убедимся, что распределение имеет отрицательный эксцесс. Кривая по сравнению с кривой нормального распределения с нулевым экс­ цессом имеет немного приплюснутую вершину.

Ошибки показателен асимметрии и эксцесса определяются по следующим формулам:

гт,е п — объем выборки.

 

 

 

Оценку величин показателей

асимметрии

и эксцесса производят

по отношениям их величин к ошибкам этих показателей. Если

AS/OAS

и Е/6Е по абсолютной величине

меньше трех,

то асимметрия

и экс­

цесс не существенны и не искажают нормального закона распределе­ ния исследуемой величины т. е. в процессе опробования топлива отсутствует существенная систематическая погрешность. В нашем

примере

6 A S = ±0,183

и

О Е = ±0,369;

соответственно AS18AS

= 1,1,

Е/§Е~—0,9,

что

дополнительно подтверждает

правильность гияоїєзьі

о нормальном распределении С 0 2 с в

сланце и

отсутствие

системати­

ческой

погрешности при получении

экспериментального

материала.

 

 

2-6.

ПРИМЕНЕНИЕ Д И С П Е Р С И О Н Н О Г О А Н А Л И З А

 

 

 

ДЛЯ

С О П О С Т А В Л Е Н И Я НЕСКОЛЬКИХ ВЫБОРОК

 

 

 

ИЗ О Д Н О Й М А С С Ы ТОПЛИВА

 

 

 

Задача

сравнения

двух

выборок

в

практике опробования

возни­

кает довольно часто, например, при оценке соответствия двух спосо­

бов

отбора

или

при

оценке

работы делительных

установок.

Одним

из наиболее удобных критериев однородности выборок является F —

критерий

(дисперсионное

отношение)

Фишера:

ґ = а і а / о ь 2

.

Крите­

рий F зависит лишь от числа степеней свободы

v i = n — 1

и

v%=tii—1,

где ПІ и « 2

— объемы выборок, по которым

определены

сравниваемые

дисперсии.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

При вычислении значений F в качестве Сті2 берется большая из

двух сравниваемых дисперсий.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Критическая область для критерия F состоит

из двух

интерва­

лов: интервала больших значений,. удовлетворяющих

неравенству

F>F2

и интервала малых

значений 0<F<Ft.

Для

определения F{ и

F2

достаточно

найти

только

правые

точки для

F и

табулировать

только правые критические точки ^-распределения. В таблице

даются

^-процентные правые

критические точки

для

различных

сочетаний

Vi

и

v2 .

 

.примера

рассмотрим

процедуру

проверки

гипотезы

 

 

В качестве

о равенстве дисперсий при испытаниях новой установки для сокра­ щения первичных проб. Испытания приведены в условиях Прибал­ тийской ГРЭС при разделке проб сланца. Одна и та ж е большая по масле проба сланца многократно пропускалась через лорционер, и каждый раз на анализ бралось содержимое одного из стаканов ла­ бораторных проб и отбиралась вручную лабораторная проба из отхо­ да. Всего проведено три опыта. В каждом из них первичная проба пропускалась через порционер ло 30 раз, т. е. соответственно проана­ лизировано по 30 порций из стакана и из отхода. По результатам каждого опыта подсчитаны дисперсии в выборках из стаканов и из отходов, а также проверена гипотеза об их равенстве.

Возьмем для примера опыт, по результатам

которого

получены

наиболее разнящиеся

дисперсии. Из отхода и из стаканов

отобраны

по 30

проб,

т. е. rti =

rt2=30 (соответственно

Vi = v 2 = 29).

Дисперсия,

подсчитанная по результатам определения в

пробах

из

отхода наи­

более

варьирующего

показателя

(содержания

С О г с ) , получилась

равной

1,96%. Дисперсия того же показателя

по результатам анали­

зов проб из лабораторных стаканов оказалась равней

1,21 По­

находим

дисперсионное

отношение

 

 

 

 

 

 

 

 

F = ol/o2= 1,96/1,21 =1,62.

 

 

 

 

Гипотеза

проверяется

при уровне значимости,

равном

(7 = 5%,

т. е. при 2,5%-ном

одностороннем

уровне.

По

таблицам

находим-

критерий Фишера для

V i = v 2 = 29:

 

 

 

 

 

 

т. е.

F = l , 6 2 < / v 2 = 2,092.

Следовательно, данные выборок не противоречат гипотезе о их равенстве, т. е. выделяемые порционером пробы соответствуют каче­ ству сокращаемых первичных проб.

Глава третья

МЕХАНИЗАЦИЯ И АВТОМАТИЗАЦИЯ ОТБОРА И РАЗДЕЛКИ ПЕРВИЧНЫХ ПРОБ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА

3-1. ВИДЫ ОТБОРА И КРИТЕРИИ,

О П Р Е Д Е Л Я Ю Щ И Е

С П О С О Б И МЕСТО ОТБОРА ПРОБ

ТОПЛИВА

Наибольшая представительность проб обеспечивается при отборе порций из потока материала. Отбор проб из

потока в большей мере поддается механизации

и

авто­

матизации, нежели методы отбора из неподвижных

слоев

материала. При опробовании

любых материалов

следует

выбирать для отбора

проб технологический участок

с их

непрерывным потоком.

 

 

 

 

 

 

Обычно

отбор

проб

осуществляют

из потока,

находя­

щегося

на

ленте

конвейера,

или из падающего

потока

в узле

его

пересыпки

с одного конвейера

на

другой.

Более рациональным

из них является

второй

метод, по­

зволяющий

получать

более

надежные

пробы

меньшего

объема,

чем при отборе

их первым методом при равном

количестве отобранных в них порций. Второй метод от­ бора различается в зависимости от установки отбираю­ щего элемента по отношению к потоку. Различают спо­ соб отбора проб из падающего потока отбирающим эле­ ментом с верхним раскрытием и способ отбора проб из падающего потока отбирающим элементом с боковым раскрытием. Соответственно различают и конструктив­ ные решения отборников. Второй способ имеет ряд преи­ муществ перед первым и является предпочтительным при

равенстве

всех условий его применения в сравнении

с другими

способами.

Твердое топливо обладает вариабильностью его ка­ чественных показателей по фракциям, т. е. качество каж­ дой фракции любого вида, марки или сорта топлива по качеству отличается от среднего качества всего опробуе­ мого топлива. При загрузке транспортеров и движении по ним топливо в большей или меньшей мере сегреги­ рует по крупности, а следовательно, и по качеству. На ленточных конвейерах более крупные куски топлива пе­ ремещаются на поверхность слоя и к краям конвейера. При частичном опробовании сегрегированного потока не­ избежен недобор каких-то фракций топлива, т. е. обо­ гащение или обеднение проб. Это обстоятельство опреде­ ляет требование полного пересечения потока за один или несколько приемов при отборе из него порций.

Вариабилыюсть качества топлива по фракциям опре­ деляет также необходимость представительства в пер­ вичной пробе каждого класса крупности в пропорции, соответствующей фракционному составу всей массы топ­ лива. Поэтому отбирающий элемент по размерам должен обеспечивать отбор максимальных кусков топлива. За размер максимальных кусков принимают размер ячейки сита, на котором при просеивании пробы испытуемого топлива остаток составляет не более 5%. Ковш пробо­ отборника должен обеспечивать вмещение всей забран­ ной порции угля при максимальной мощности потока и быть заполненным при этом не более чем на 3 Д объема. При выгрузке отобранных порций ковш должен опорож­ няться полностью.

На представительность проб влияет также соотноше­ ние скоростей потока на уровне отбора и отбирающего элемента при отборе им порций. Как уже отмечалось выше, о представительности пробы можно говорить лишь в том случае, если в нее набрано необходимое количест­

во

во порций. В целях же удобства и надежности хранения проб в период отбора в них необходимого количества порций и быстрой их разделки без нарушения предста­ вительности проб по быстроизменяющимся качественным показателям желательно, чтобы первичные пробы были небольшими по объему. Таким образом, при рассмотрении и выборе тех или иных методов отбора и конструкций отборников необходимо оценить выполнимость трех тре­ бований, обеспечивающих получение представительных проб с учетом условий их хранения и последующей раз­ делки.

3-2. ОТБОР ПРОБ ТОПЛИВА С ЛЕНТЫ ТРАНСПОРТЕРА

Классическим методом отбора проб из потока мате­ риала считается метод отбора порций с конвейера, оста­ навливаемого перед каждым отбором. Этот метод яв­ ляется общепринятым при контрольных испытаниях и при оценке работы отборников. В процессе развития прак­ тики опробования топлива и на электростанциях и в угольной промышленности было разработано несколько конструкций отборников для отбора проб с движущейся

ленты конвейера. В угольной промышленности [Л.

11]

наиболее распространены

скреперные

отборники типа

ПС. Отбор проб

этими

отборниками

производят

на

участке конвейера,

где транспортерная

лента выполажи-

вается специальными роликами.

На ряде электростанций, потребляющих торф, приме­ няют отборник конструкции Барышева и отборник кон­ струкции Селивончика [Л. 12].

Отборник Барышева (ряс. 3-1) имитирует метод отбора порций с ленты останавливаемого конвейера, его монтируют, как и отборник ПС, на специальной раме над выположенным участком транспортерной

ленты 6". Отбирающим органом отборника является лоток 4 со

скреб­

ком 7; лоток прикреплен к двум

бесконечным втуло^но-роликовым

цепям 3 с натяжным устройством

2.

На раме

отборника по диагона­

ли смонтированы две (верхняя

и

нижняя)

направляющие

5 для

возвратно-поступательного перемещения скребка внутри лотка. При­ вод отборника осуществляется от электродвигателя / через редуктор и пару шестерен. Привод обеопечивает движение цепей, а следова­ тельно, и лотка со скоростью, равной скорости ленгы конвейера. При­ вод включается автоматически с заданной периодичностью. Двигаясь вместе с цепями, лоток сбегает с ведомых звездочек, погружается в слой топлива и вырезает из него порцию. При этом ролик скребка, выступающий из лотка, упирается в нижнюю направляющую и пере­ мещает скребок из одного крайнего положения в другое, выталкивая тем самым из лотка высеченную порцию топлива в приемную ворон­ ку, расположенную сбоку конвейера.

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ