Пристрій оперативного контролю вмісту корисного компонента в мінеральній сировині

Реферат: Пристрій оперативного контролю вмісту корисного компонента в мінеральній сировині містить каротажний зонд з джерелом, гамма-датчик з джерелом, блок вибору датчика, приєднані через підсилювач-нормалізатор до першого входу лічильника імпульсів, другий вхід якого приєднаний до першого входу таймера, блок введення, виведення інформації, оперативний запам'ятовувальний пристрій, постійний запам'ятовувальний пристрій і центральний процесор, з'єднаний через шини даних, адрес і управління з оперативним запам'ятовувальним пристроєм, блоком введення-виведення даних і таймером. В пристрій введений датчик температури, вихід якого приєднаний до інформаційного входу процесора, де здійснюється корекція результатів виміру по температурі. UA 74623 U (12) UA 74623 U UA 74623 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до вимірювальної техніки і може бути використана в гірничовидобувній і гірничопереробній галузі економіки для каротажу розвідницьких і шарошкових свердловин, у службі технічного контролю, а також для оперативного контролю вмісту корисного компонента в гірських виробітках, масивах руди, дробленій і здрібненій гірській масі. Відомий пристрій автоматичного контролю вмісту корисного компонента в мінеральній сировині (див. А.С. СРСР № 1774743А1), який містить джерело, приймач гаммавипромінювання, підсилювач-нормалізатор, таймер, лічильник імпульсів, блоки введеннявиведення інформації, задатчик різновиду руд, оперативну й постійну пам'ять, процесор і блок індикації. У відомому пристрої реєструється інтенсивність розсіяного гамма-випромінювання. Він відрізняється від подібних пристроїв тим, що дозволяє селективно визначити якість гірських порід у різних різновидах руд шляхом завдання верхньої й нижньої границь інтенсивності розсіяного гамма-випромінювання, безпосередньої обробки результатів контролю вмісту корисного компонента й видачі його на блок індикації. Разом з тим, відомий пристрій не забезпечує каротаж свердловин, що є важливим компонентом оперативного геофізичного контролю якості руд при видобутку, без якого не може обходитися жодне гірничовидобувне виробництво. Відомий також пристрій автоматичного контролю вмісту корисного компонента в мінеральній сировині, який вибрано як прототип (патент України № 10195А). Він містить джерело, приймач гамма-випромінювання й каротажний зонд, приєднані через підсилювач-нормалізатор до першого входу лічильника імпульсів, другий вхід якого приєднаний до першого входу таймера, блок введення, виведення інформації, оперативний запам'ятовувальний пристрій, постійний запам'ятовувальний пристрій і центральний процесор, з'єднаний через шини даних, адрес і керування з оперативним запам'ятовувальним пристроєм, блоком введення-виведення даних і таймером, при цьому вихід лічильника імпульсів приєднаний до одного входу блока введення, другий вихід таймера й вихід блока виведення даних приєднані до першого й другого входу блока індикації відповідно, комбінований каротажний зонд, датчик магнітного заліза, блок вибору датчика, вхід якого приєднаний до датчиків, один вихід його приєднаний до підсилювача-нормалізатора, а інший вихід - до другого входу блока введення, інтерфейс верхнього рівня, вхід якого приєднаний до виходу блока виведення. У відомому пристрої час вимірювання становить 10 сек. і більше. При каротажі свердловин швидкість підйому снаряда становить від 180 до 540 м/год. Отже, при циклі вимірювання 10 сек. каротажний зонд при підйомі проходить шлях від 3- до 9 метрів за хвилину, або ж від 5 до 15 см/сек. Очевидно, що при такому великому кроці каротажу відомий пристрій не забезпечує реєстрацію вмісту корисного компонента в зонах контакту рудних і нерудних тіл у свердловинах. У результаті цього знижується точність контролю вмісту корисного компонента при каротажі підривних і розвідницьких свердловин, крім того, з огляду на те, що пристрій експлуатується при будь-яких погодних умовах, а саме відсутність температурної компенсації приводить до зниження точності контролю. Задачею корисної моделі є удосконалення пристрою оперативного контролю вмісту корисного компонента в мінеральній сировині за рахунок використання температурного датчика, завдяки якому підвищується точність вимірів. Поставлена задача вирішується тим, що у відомий пристрій оперативного контролю вмісту корисного компонента в мінеральній сировині, який містить гамма-датчик з джерелом й каротажний зонд, блок вибору датчика, приєднані через підсилювач-нормалізатор до першого входу лічильника імпульсів, другий вхід якого приєднаний до першого входу таймера, блок введення, виведення інформації, оперативний запам'ятовувальний пристрій, постійний запам'ятовувальний пристрій і центральний процесор, з’єднаний через шини даних, адрес і управління з оперативним запам'ятовувальним пристроєм, блоком введення-виведення даних і таймером, при цьому вихід лічильника імпульсів приєднаний до одного входу блока уведення, другий вихід таймера й вихід блока виведення даних приєднані до першого й другого входу блока індикації відповідно, блок вибору датчика, вхід якого приєднаний до датчиків, один вихід його приєднаний до підсилювача-нормалізатора, а інший вихід - до другого входу блока введення, інтерфейс верхнього рівня, вхід якого приєднаний до виходу блока виведення додано датчик температури, вихід якого приєднаний до інформаційного входу процесора, де здійснюється корекція результатів виміру по температурі. Заявлений пристрій оперативного контролю вмісту корисного компонента в мінеральній сировині ілюструється блок-схемою. 1 UA 74623 U 5 10 15 20 25 30 35 40 Пристрій містить каротажний зонд з джерелом 1, гамма-датчик 2 з джерелом, блок вибору датчика 3, підсилювач-нормалізатор 4, лічильник імпульсів 5, блок індикації 6, блок введення даних 7, таймер 8, блок виведення 9, процесор 10, оперативний запам'ятовувальний пристрій(ОЗП) 11, постійний запам'ятовувальний пристрій(ППЗП) 12, датчик температури 13, інтерфейс верхнього рівня 14. Пристрій працює в такий спосіб. Прийнятий сигнал каротажного зонду з джерелом 1, або гамма-датчика 2 з джерелом, за допомогою блок вибору датчика 3 через підсилювач-нормалізатор 4, лічильника імпульсів 5 і блока введення даних 7 подається на вхід шини даних процесора 10, де обчислюється вміст корисного компонента за цикл вимірювання по таймеру 8. Поточні значення результатів вимірювання зберігаються в оперативній пам'яті 11, а кінцевий результат коригується в процесорі 10 з урахуванням сигналу датчика температури 13, формується база даних в блоці постійної пам'яті 12 і через блок виведення даних 7 подається на вхід блока індикації 6 і на вхід інтерфейсу 14. Після включення живлення мікроконтролером перевіряється працездатність усіх вузлів пристрою за допомогою стандартних тестів. При виявленні несправності на цифровому табло вказується вузол, де виявлена несправність. Після проходження програм-тестів пристрій готовий до градуювання. Встановлюється режим виміру інтенсивності розсіяного гамма-випромінювання (N). По черзі опромінюють еталонні (стандартні) зразки, записують в ОЗП відповідні значення вмісту корисного компонента в мінеральній сировині. Після чого в процесорі, за заздалегідь розробленою програмою, обчислюють коефіцієнти апроксимації функції й автоматично записують у пам'ять пристрою. Після цього пристрій готовий до роботи. Каротажний зонд разом із джерелом застосовується для каротажу експлуатаційних підривних свердловин, а також для розвідницьких і дорозвідницьких робіт. Для каротажу свердловин на пульті пристрою встановлюється режим "Каротаж". Далі приймач із джерелом гамма-випромінювання розміщають у свердловині. Зонд разом із джерелом гаммавипромінювання переміщають по вертикалі в свердловині й реєструють інтенсивність гаммавипромінювання в кожній точці свердловин. Для оперативного контролю вмісту корисного компонента в гірських виробітках, масивах, дробленій і здрібненій гірській масі опромінюють гірську масу й реєструють інтенсивність гаммавипромінювання (або напругу при використанні магнітного датчика) у кожній точці. Суть температурної корекції полягає в наступному. Досліджують функцію N (U)=f(T °C) у діапазоні -20...+40Т °С, аналізують поле кореляції, вибирають тип функції й апроксимують отриману залежність. Залежність інтенсивності інтегрального потоку розсіяного гаммавипромінювання від температури апроксимується кубічною параболою, а U=f(T °С) - рівнянням прямої. Процес температурної компенсації в обох випадках аналогічні. Розглянемо процес температурної компенсації для функції N=f(T °С). Апроксимаційну залежність N=a t +b t +с t +d після математичної обробки й визначення безрозмірних коефіцієнтів а, b, 3 2 с, d записують у постійну пам'ять пристрою. 45 50 55 t визначається як /ti- t /, де ti являє собою виміряну (поточну) температуру, а t - середня температура для всього досліджуваного діапазону. Розглянемо приклад. В інтервалі температур -20 до +40 °С проведена серія вимірів вмісту заліза в Державному стандартному зразку (ДСЗ) с Fe -40 %. | Дослід 1 - результати вимірювання без температурної компенсації: Fе1=45,5 % (при температурі -20 °С), Fе2=43,7 (при температурі +20 °С) і Fе2=42,3 (при температурі +40 °С). Дослід 2 - результати вимірювання з температурною компенсацією. Приймаючи t - середню температуру, яка дорівнює 20 °С, отримаємо: Fе1=40,55 % (при температурі -20 °С), Fе2=40,39 (при температурі +20 °С) і Fе2=40,35 (при температурі +40 °С). І Таким чином, температурна компенсація результатів вимірювання забезпечує підвищення точності оперативного контролю як мінеральної сировини, або ж зниження абсолютної погрішності від 5,5 до 0,35 відсотків. У підсумку, застосування датчиків з температурною компенсацією на результати оперативного контролю якості мінеральної сировини в діапазоні від мінус 20 до плюс 40 градусів дає можливість збільшити кількість відсіченої некондиційної гірської маси в сирій руді до 30 %, а зниження втрати руд - до 4 %. З урахуванням транспортних витрат на перевезення 2 UA 74623 U порожніх порід на збагачувальні фабрики, дроблення, витрати електроенергії, зношування млинів і утворення надлишкових доменних шлаків, собівартість однієї тонни товарної руди, при цьому знизитися приблизно на 1,5 %. 5 10 15 20 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Пристрій оперативного контролю вмісту корисного компонента в мінеральній сировині, який містить каротажний зонд з джерелом, гамма-датчик з джерелом, блок вибору датчика, приєднані через підсилювач-нормалізатор до першого входу лічильника імпульсів, другий вхід якого приєднаний до першого входу таймера, блок введення-виведення інформації, оперативний запам'ятовувальний пристрій, постійний запам'ятовувальний пристрій і центральний процесор, з'єднаний через шини даних, адрес і управління з оперативним запам'ятовувальним пристроєм, блоком введення-виведення даних і таймером, при цьому вихід лічильника імпульсів приєднаний до одного входу блока введення, другий вихід таймера й вихід блока виведення даних приєднані до першого й другого входу блока індикації відповідно, блок вибору датчика, вхід якого приєднаний до датчиків, один вихід його приєднаний до підсилювача-нормалізатора, а інший вихід - до другого входу блока введення, інтерфейс верхнього рівня, вхід якого приєднаний до виходу блока виведення, який відрізняється тим, що в пристрій введений датчик температури, вихід якого приєднаний до інформаційного входу процесора, де здійснюється корекція результатів виміру по температурі. Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3