Спосіб діагностики технологічних процесів в суперкавітаційних апаратах

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для пуско-наладочных работ систем автоматического регулирования и при гидродинамических исследованиях параметров СК-аппаратов (суперкавитационных аппаратов). Известен способ измерения уровня шума, при котором акустический (вибрационный) сигнал шума преобразуется в электрический, усиливается, квадратируется, интегрируется, и фиксируется компаратором. В результате измерений имеется информация о двух уровнях работы СК-аппаратов, т.е. - есть кавитация или она отсутствует [1]. Наиболее близким к изобретению является известный способ диагностики технологических процессов в суперкавитационных аппаратах, заключающийся в том, что принимают виброакустические колебания, генерируемые каверной, измеряют интегральную интенсивность принятых колебаний, по которой судят о наличии кавитации [2]. Недостатком известного способа является недостаточная информативность, так как он не позволяет судить о степени развития кавитационного процесса и диагностируемом объекте, об энергетических характеристиках кавитационного процесса, не позволяет выбирать оптимальный режим СК-аппарата, гарантирующий наибольший технологический эффект. Задачей изобретения является повышение информативности диагностирования технологических процессов за счет определения режима работы СК-аппаратов. Поставленная задача достигается тем, что в способе диагностики технологических процессов в СКаппаратах, заключающемся в том, что принимают виброакустические колебания, измеряют интегральную интенсивность по которой судят о наличии кавитации, согласно изобретению измеряют амплитуду принятых колебаний, регистрируют зависимость вероятностного распределения амплитуд принятого сигнала, определяют моду Mo распределения амплитуд колебаний и среднюю амплитуду U m колебаний и по соотношению Mo < Um определяют режим, соответствующий процессу аэрации, а по соотношению 1,25 Um < Мо P o и I = В(Ро - Р)n при Р I o. Сигнал на выходе компаратора означает, что в рабочем участке СК-аппарата имеет место кавитационный процесс, отсутствие сигнала - каверны нет. Уровень Io для СК-аппаратов определяется экспериментально. Кроме того, приблизительно можно оценить степень развития кавитационного процесса, т.е. проанализировать неравенство Io < Ic p < Imax. Второй этап - определение оптимального режима кавитационного процесса в зависимости от требуемого технологического эффекта. Это осуществляется следующими операциями: 1. Квантованием амплитуд звуковых колебаний, генерируемых каверной, с помощью амплитудной селекции. Звуковые колебания преобразованные преобразователем 1 в электрические после усиления и преобразования фильтром высокой частоты поступают на вход схемы двухпороговой амплитудной селекции. Она выполнена из N параллельных каналов. Каждый из них пропускает импульсы только определенной амплитуды. Окно каждого канала ограничено сверху и снизу. Число пороговых уровней берется, как правило, в пределах N = 7-20 и определяется крутизной кавитационной характеристики (фиг.1). Например, в схеме реализующей способ пороговые уровни устанавливаются (в одном режиме) через 0,5 В, а в другом через 1 В. При диапазоне входного сигнала 0-10 В. Как показали исследования, например, для процесса дробления твердых частиц в суспензии (зола, песок, цемент) необходимо добиться такого режима СК-аппарата, чтобы каверна генерировала звуковые колебания с максимально большой амплитудой, хотя число таких импульсов в реальных СК-аппаратах небольшое - 10-40% от общего числа, Для процесса аэрации необходимо брать такой режим СК-аппарата, который обеспечит получение большого количества импульсов, но с небольшой амплитудой. С учетом эти х требований определяется ширина входного окна селектора по напряжению. 2. Осуществляется подсчет электрических импульсов по каждому пороговому уровню, т.е. имеется N счетчиков по числу каналов (уровней). 3. Осуществляется суммирование числа зарегистрированных импульсов по N каналам. Может использоваться любая известная схема сумматора числа импульсов. 4. Вычисляется вероятностное распределение амплитуд электрических импульсов, пропорциональных аналогичным амплитудам звуковых колебаний, генерируемых каверной. Это осуществляется путем последовательного деления выходного сигнала каждого Ni счетчика на сумму числа импульсов по всем N каналам. Исследования показали, что при соответственно выбранном режиме СК-аппарата можно получить вероятностное распределение амплитуд импульсов звуковых колебаний, показанное на фиг.2а. Это распределение характеризуется большим количеством импульсов, но сравнительно небольшой амплитудой. Из этого распределения следует неравенство Mo U m и составляет Mo ~1,62 Um. Э тот режим является более "жестким", чем в случае, указанном на фиг.2б. Из анализа таких распределений, полученных при исследовании проточных СК-аппаратов можно сделать вывод, что для получения необходимого технологического эффекта необходимо условие: 1,25 Um < Mo < 1,95 U m Исследуемая зависимость вероятностного распределения амплитуд звуковых колебаний, можно утверждать, что максимальная интегральная интенсивность получается: при большом количестве импульсов с малой амплитудой, или при малом количестве импульсов, но с большой амплитудой. 5. Определение оптимального режима СК-аппарата. Оптимальный режим СК-аппарата определяется двумя факторами: что существует кавитация, т.е. СКаппарат работает в области II (фиг.1), и что центр гр уппировки амплитуд в полученном распределении соответствует заданному, который определяется видом требуемого технологического эффекта. Эта операция реализуется таким образом. С выхода вычислительного блока 14, выполняющего построение распределения, сигналы поступают на коммутатор, управляющий вход которого соединен с выходом компаратора канала интенсиметра. Если СК-аппарат работает в области II (фиг.1), то на выходе компаратора есть сигнал, который открывает коммутатор. Тогда сигналы через коммутатор 15 поступают на вход функционального преобразователя 16, который определяет моду Mo и реализует один из вышеуказанных алгоритмов: Mo < Um или 1,25 Um < Mo < 1,95 U m. Сигнал на выходе устройства показывает, что СК-аппарат работает в оптимальном режиме.