Пристрій для експрес-оцінювання зольності вугілля

Реферат: Пристрій для експрес-оцінювання зольності вугілля містить ємність та ваги. Додатково містить центральний операційний модуль управління, модуль вводу інформації, модуль виводу інформації, датчик контролю рівня суміші у ємності, динамік, модуль зберігання інформації, блок живлення, корпус. Як ваги використовують електронні ваги. Ємність має циліндричну форму висотою L і діаметром D. Входи центрального операційного модуля управління з’єднані з виходами електронних ваг, датчика контролю рівня суміші, панелі вводу інформації, модуля зберігання інформації. Виходи центрального операційного модуля управління з’єднані з входами панелі виводу інформації, модуля зберігання інформації та динаміка. UA 114048 U (54) ПРИСТРІЙ ДЛЯ ЕКСПРЕС-ОЦІНЮВАННЯ ЗОЛЬНОСТІ ВУГІЛЛЯ UA 114048 U UA 114048 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до галузі гірничодобування і призначена для експрес-аналізу зольності вугілля. Вона може бути використана безпосередньо у шахті, на вуглезбагачувальних фабриках, коксохімічних заводах, металургійних комбінатах. Вміст мінеральних вкраплень у вугіллі та продуктах його збагачення і розсортування прийнято оцінювати посереднім показником – зольністю. Знання зольності вугілля надзвичайно важливе, оскільки цей показник обмежує використання вугілля для спалювання і газифікації. Зольність на суху масу вугілля визначають, як правило, за масою залишку від спалювання наважки вугілля в стандартних умовах муфельної печі при температурі 800–830 °C. Зольність опосередковано відображає наявність мінеральної складової вугілля без врахування розкладання карбонатів, випаровування лужних металів і хлору (в засоленому вугіллі) і ряду інших факторів. На практиці найбільше поширення отримали фізичні методи, основані на взаємодії вугілля і мінеральних домішок з потоками іонізуючих випромінювань різних енергій. Як критерій оцінки в них звичайно використовують густину вугільної маси, вміст органічних речовин або різних мінеральних компонентів, а також поєднання вищезгаданих показників. Кількісно вони оцінюються шляхом реалізації різних схем взаємного розташування джерела випромінювання, детектора і проби. Існуючі пристрої, які застосовуються для швидкого визначення зольності вугілля, вимірюють, наприклад, відбите р-випромінювання, у-випромінювання або рентгенівське випромінювання, поглинання у-випромінювання, залежності між вмістом золи і щільністю і т. п. Відомим аналогом є пристрій для аналізу зольності потоку вугілля на стрічці конвеєра [1] з використанням пристрою, що містить плату з датчиком зольності вугілля, виконаним з джерела випромінювання і двох детекторів, два лічильники, інформаційні входи яких з'єднані з детекторами, а керуючі входи з'єднані з першим виходом генератора імпульсів, і блок індикації і реєстрації. У зоні роботи датчика розсіяне потоком вугілля гамма-випромінювання реєструється детекторами і на їх виходах формуються позитивні імпульси напруги, частота слідування яких залежить, відповідно, від щільності А і ефективного атомного номера ZA вугілля. Імпульсом з першого виходу генератора імпульсів запускаються в роботу лічильники, в яких протягом часу вимірювання t реєструються кількості імпульсів, що відповідають значенням А і ZA, за якими визначають зольність вугілля. Недоліком аналога є його складність і тривалість вимірювань, обумовлені необхідністю використання дорогого обладнання, що складається з великої кількості блоків. Найближчим аналогом є пристрій, описаний в [2], для реалізації способу визначення зольності гірської маси. При механізованому відборі порції гірничої маси з транспортера використовують як ємність ківш, консольно закріплений на валу, відбір гірничої маси здійснюють за допомогою ковша і шляхом повороту вала встановлюють ківш на ваги для вимірювання маси гірської маси, після доливання в ківш води проводять вимірювання сумарної маси на цих же вагах, після чого поворотом вала в тому ж напрямку перекидають ківш над транспортером. Розрахунок зольності гірничої маси здійснюють шляхом вирішення системи трьох рівнянь. Недоліками аналога є те, що застосовують стаціонарну громіздку конструкцію, а визначення зольності здійснюють вручну. В основу корисної моделі поставлена задача створення простого, компактного, мобільного і надійного пристрою для експрес оцінювання зольності вугілля, що забезпечує швидке і достатньо достовірне визначення зольності. Поставлена задача вирішується тим, що пристрій для експрес оцінювання зольності вугілля містить ємність, ваги, згідно з корисною моделлю, додатково містить центральний операційний модуль управління, модуль вводу інформації, модуль виводу інформації, датчик контролю рівня суміші, динамік, модуль зберігання інформації, блок живлення, корпус, як ваги використовують електронні ваги, ємність має циліндричну форму, входи центрального операційного модуля управління з'єднані з виходами електронних ваг, датчика контролю рівня суміші, панелі вводу інформації, модуля зберігання інформації, виходи центрального операційного модуля управління з'єднані з входами панелі виводу інформації, модуля зберігання інформації та динаміка, ємність виготовлена з інертного до дії води матеріалу, а співвідношення висоти L ємності до її внутрішнього діаметра D не менше 10 до 1. Як матеріал для ємності вибирають, наприклад, пластик, оргскло тощо. Центральний операційний модуль управління може бути реалізований на базі промислового контролера, який виконує послідовність операцій та розрахунків з визначення зольності досліджуваних зразків вугілля. 1 UA 114048 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Модуль зберігання інформації може містити попередньо введені параметри та/або забезпечувати збереження введених і розрахованих параметрів. Як блок живлення можуть бути використані знімні батарея, акумулятор або використане живлення від електричної мережі. Як модуль виводу інформації можуть бути використані електронне табло або дисплей, що забезпечить оперативну візуалізацію вибраної та/або введеної, та/або розрахованої інформації. Технічним результатом, що досягається завдяки корисній моделі, є спрощення та прискорення процесу визначення зольності досліджуваних зразків вугілля. Корисна модель пояснюється кресленнями, де на фіг. 1 схематично зображено зовнішній вигляд пристрою для експрес-оцінювання зольності вугілля, на фіг. 2 зображено схему основних модулів і компонентів пристрою, на фіг. 3 зображено блок-схему виконання послідовності операцій та розрахунків з визначення зольності досліджуваних зразків вугілля центральним операційним модулем управління. Перелік позначень на кресленнях: 1 – корпус, 2 – ємність, 3 – центральний операційний модуль управління, 4 - електронні ваги, 5 - панель виводу інформації, 6 – панель вводу інформації, 7 – датчик контролю рівня суміші, 8 – динамік, 9 - блок живлення, 10 - модуль зберігання інформації. Пристрій для експрес оцінювання зольності вугілля містить корпус 1 з електронними вагами 4, на якому розміщена ємність 2 з датчиком контролю рівня суміші 7. На передній панелі корпуса розміщено панель виводу інформації (дисплей) 5, панель вводу інформації (клавіатура) 6 та динамік 8. Всередині корпусу розміщені центральний операційний модуль управління 3, блок живлення 9 та модуль зберігання інформації. Центральний операційний модуль управління 3 з'єднаний з блоком живлення 9. Входи центрального операційного модуля управління 3 з'єднані з виходами електронних ваг 4, датчика контролю рівня суміші 7, панелі вводу інформації (клавіатури) 6, модуля зберігання інформації 10. Виходи центрального операційного модуля управління 3 з'єднані з входами панелі виводу інформації (дисплея) 5, модуля зберігання інформації 10 та динаміка 8. Корисна модель працює наступним чином. Вмикають пристрій. Вибирають режим роботи шляхом вибору з модуля зберігання інформації 10 або вводу необхідних параметрів (характеристики досліджуваного пласта) через панель вводу інформації 6. Отримавши на екрані дисплея 5 інформацію по готовність пристрою, поміщають необхідну кількість досліджуваного вугілля (приблизно 1,5-2 кг) у ємність 2, електронними вагами 4 фіксують масу завантаженого вугілля m 1, відображують її на екрані дисплея 3 і заносять у модуль зберігання інформації 10. У колбу доливають воду, при досягненні необхідного рівня M спрацьовує датчик контролю рівня суміші 7, з динаміка 8 надходить звуковий сигнал, в цей момент електронними вагами 4 фіксують масу доданої води m2, відображують її на екрані дисплея 3 і значення заносять у модуль зберігання інформації 10. Усі подальші розрахунки здійснює автоматично центральний операційний модуль управління 3 за таким алгоритмом. Об'єм вугілля і води V розраховують за формулою: 2 V=π*D /4*M, де D – внутрішній діаметр ємності 4, М – висота рівня суміші вугілля і води у ємності 4. Значення V є константою для конкретних габаритів ємності 4. Визначають об'єм залитої води V2 в ємність 4: 3 V2=m2*ρ2, де m2 - маса води, ρ2 - щільність води, приймають ρ2=1 (кг на дц ), отримують V2=m2. Щільність досліджуваного вугілля ρ1 визначають за формулою: ρ1=m1/(V-V2), де m1 – маса вугілля, V - об'єм вугілля і води, V2 - об'єм залитої води. Для оцінки зольності досліджуваного вугілля As 1 необхідно знати характеристики досліджуваного пласта. Приймаємо, що чисте рядове вугілля з середньої частини пласта має щільність ρ і зольність As, навколишні пласти породи мають щільність ρп (як правило істотно вище ρ) і зольність Asп (як правило 100 %). Щільність вугілля і щільність породи визначають або з довідкової літератури, або експериментально. Зазначені параметри суттєво не змінюються з плином часу видобутку вугілля з заданого пласта і їх можна визначати тільки зрідка для коригування значень, наприклад 1 раз на місяць. Якщо досліджуване вугілля має частку домішок породи w, то щільність досліджуваного вугілля ρ1 дорівнює: ρ1=ρп*ρ/(w*ρ+(1-w) ρп), де ρ – щільність рядового вугілля з середньої частини пласта, ρ1 щільність досліджуваного вугілля, ρ п – щільність навколишніх пластів породи, w – частка домішок породи у досліджуваному вугіллі. Визначають w – частку домішок породи у досліджуваному вугіллі: 2 UA 114048 U 5 10 15 w=(ρ-ρ1)*ρп/((ρ-ρп) *ρ1) Визначають зольність досліджуваної As1 вугільної маси: As1=w *Asп+(1-w)*As, де w – частка домішок породи у досліджуваному вугіллі, As - зольність рядового вугілля з середньої частини пласта, As п – зольність навколишніх пластів породи. Отримане значення зольності досліджуваного вугілля виводять на екран дисплея 5, заносять до модуля зберігання інформації (бази даних) 10 для зберігання і подальшого використання. Запропонований пристрій для експрес-оцінювання зольності вугілля забезпечує простоту та легкість його використання, є компактним та мобільним, забезпечує швидке, достатньо достовірне та надійне визначення та оцінювання зольності вугілля, може використовуватися безпосередньо у шахті. Джерело інформації: 1. Патент РФ № 2067028; В65 G43/00; Устройство для анализа зольности потока угля на ленте конвейера по кл. от 1996.09.27. 2. Патент РФ № 2486492 C1, G01 N9/36; Cпособ определения зольности горной массы / Д.Б. Никишев. – Заявка № 2011140729/28; заявл. 07.10.2011; опубл. 27.06.2013; Бюл. № 18. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 25 30 1. Пристрій для експрес-оцінювання зольності вугілля, що містить ємність та ваги, який відрізняється тим, що додатково містить центральний операційний модуль управління, модуль вводу інформації, модуль виводу інформації, датчик контролю рівня суміші у ємності, динамік, модуль зберігання інформації, блок живлення, корпус, як ваги використовують електронні ваги, ємність має циліндричну форму висотою L і діаметром D, входи центрального операційного модуля управління з’єднані з виходами електронних ваг, датчика контролю рівня суміші, панелі вводу інформації, модуля зберігання інформації, виходи центрального операційного модуля управління з’єднані з входами панелі виводу інформації, модуля зберігання інформації та динаміка. 2. Пристрій для експрес-оцінювання зольності вугілля за п. 1, який відрізняється тим, що ємність виготовлена з інертного до дії води матеріалу, а співвідношення висоти L ємності до її внутрішнього діаметра D не менше 10 до 1. 3 UA 114048 U 4 UA 114048 U Комп’ютерна верстка О. Рябко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5