Спосіб вимірювання кількості сипучого матеріалу та спосіб визначення витрат сипучого матеріалу (варіанти)

1 Спосіб вимірювання КІЛЬКОСТІ сипучого матеріалу з відомими діелектричними властивостями, який переноситься у завислому стані в газовому транспортуючому середовищі в заданому напрямку всередині труби, який відрізняється тим, що в трубі створюють електропровідний вимірювальний відрізок, з першої точки вимірювального відрізка збуджують принаймні одне змінне електричне поле практично при відсутності розповсюдження хвиль, проводять первинне вимірювання при заданому ВМІСТІ сипучого матеріалу на вимірювальному відрізку затухання змінного електричного поля як функції частоти у другій точці вимірювального відрізка, яка є віддаленою від першої точки, окреслюють криву, яка визначає затухання електричного поля між першою і другою точками в залежності від частоти, як опорну величину задають значення практично ЛІНІЙНОГО відрізка на найбільш крутому відрізку кривої між верхнім пороговим значенням з ВІДПОВІДНОЮ йому низькою частотою та нижнім пороговим значенням з ВІДПОВІДНОЮ йому високою частотою, вводять невизначену масу завислого сипучого матеріалу у вимірювальний відрізок і одержують значення, яке визначає КІЛЬКІСТЬ сипучого матеріалу в цій невизначеній масі шляхом визначення зсуву по частоті на практично лінійному відрізку 2 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що додатково використовують приймальну та передавальну антени ВІДПОВІДНО в першій та другій точках 3 Спосіб за п 2, який відрізняється тим, що приймальна та передавальна антени є непогод женими 4 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що змінне електричне поле створюють шляхом подання енергії на передавальну антену від потужного генератора високої спектральної чистоти 5 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що на практично лінійному відрізку кривої вибирають опорну точку з ВІДПОВІДНИМ затуханням та частотою і збуджують друге змінне електричне поле на другій частоті, яка є нижчою за частоту ВІДСІЧКИ, зменшеній на величину зсуву частоти [Д f] при максимальному ВМІСТІ сипучого матеріалу у транспортуючому середовищі, який розраховують за допомогою рівняння fo є опорною частотою порожньої труби або каналу, Цг є відносною магнітною проникністю, a sr є відносною діелектричною проникністю суміші газоподібного середовища-носія та даної КІЛЬКОСТІ твердого та/або рідкого матеріалу, підвищують другу частоту доти, доки відповідне їй затухання не зрівняється з затуханням, яке відповідає опорній точці, визначають різницю між підвищеною нижньою частотою і частотою, яка відповідає опорній точці, і по цій різниці визначають величину, яка являє собою КІЛЬКІСТЬ сипучого матеріалу, завислого у транспортуючому середовищі 6 Спосіб за п 5, який відрізняється тим, що нижню частоту підвищують прирощуваннями, які не перевищують різниці по частоті між верхнім та нижнім пороговими значеннями, доти, доки відповідне їй затухання не буде в інтервалі між верхнім та нижнім пороговими значеннями, при цьому частоту екстраполюють на затухання у ВІДПОВІДНІЙ опорній точці 7 Спосіб за п 5, який відрізняється тим, що крива має точку згину, а практично ЛІНІЙНИЙ відрізок вибирають таким чином, щоб він мав цю точку згину 8 Спосіб за п 5, який відрізняється тим, що точку згину вибирають як опорну точку 9 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що він додатково включає вимірювання флуктуацій в часі для густини сипучого матеріалу в точці, яка знаходиться на заданій відстані нижче по потоку від першої точки, та в другій точці, яка знаходиться на О 1 ю 51797 заданій відстані вище по потоку від першої точки, вимірювання часового інтервалу між вказаними точками, які знаходяться нижче та вище по потоку від першої точки, вимірювання величини швидкості переміщення сипучого матеріалу нижче та вище по потоку від першої точки 10 Спосіб визначення витрат сипучого матеріалу з відомими діелектричними властивостями, що переноситься газовим транспортуючим середовищем у трубі, який відрізняється тим, що в трубі створюють електропровідний вимірювальний відрізок, з двох перших точок у вимірювальному відрізку послідовно збуджують перше та друге СПІВВІсні ЗМІННІ електричні поля, зсунуті одне відносно іншого по азимуту на 90°, практично при відсутності розповсюдження хвиль, проводять вимірювання при заданому ВМІСТІ сипучого матеріалу на вимірювальному відрізку затухання першого і другого змінних електричних полів у двох других точках, віддалених по осі від двох перших точок по азимуту на 90°, окреслюють першу та другу криві, які визначають затухання як функцію частоти першого та другого змінних електричних полів між першими і другими точками, як опорні величини задають практично ЛІНІЙНІ відрізки на найбільш крутому відрізку кривої між верхнім пороговим значенням, якому відповідає низька частота, і нижнім пороговим значенням, якому відповідає висока частота, одержують величини, які визначають КІЛЬКІСТЬ сипучого матеріалу, завислого у транспортуючому середовищі, шляхом визначення зсуву частоти на практично лінійному відрізку кожної кривої 11 Спосіб за п 10, який відрізняється тим, що використовують пари передавальних і пари приймальних антен ВІДПОВІДНО в першій і другій точках 12 Спосіб за п 11, який відрізняється тим, що приймальна та передавальна антени є непогодженими 13 Спосіб за п 12, який відрізняється тим, що змінне електричне поле створюють шляхом подання енергії на передавальну антену від потужного генератора високої спектральної чистоти 14 Спосіб за п 10, який відрізняється тим, що на практично лінійному відрізку кривої вибирають опорну точку з ВІДПОВІДНИМ затуханням та частотою і збуджують друге змінне електричне поле на другій частоті, яка є нижчою за частоту ВІДСІЧКИ, зменшеній на величину зсуву частоти [Д f] при максимальному ВМІСТІ сипучого матеріалу у транспортуючому середовищі, який розраховують за допомогою рівняння fo є опорною частотою порожньої труби або каналу, |j r є відносною магнітною проникністю, a sr є відносною діелектричною проникністю суміші газоподібного середовища-носія та даної КІЛЬКОСТІ твердого та/або рідкого матеріалу, підвищують другу частоту доти, доки відповідне їй затухання не зрівняється з затуханням, яке відповідає опорній точці, визначають різницю між підвищеною нижньою частотою і частотою, яка відповідає опорній точці, і по цій різниці визначають величину, яка являє собою КІЛЬКІСТЬ сипучого матеріалу, завислого у транспортуючому середовищі 15 Спосіб за п 14, який відрізняється тим, що середнє значення КІЛЬКОСТІ сипучого матеріалу, завислого у транспортуючому середовищі, визначають шляхом ділення суми різниць, при цьому дії, вказані в п 13, періодично повторюють доти, доки середнє значення не буде у межах заданого інтервалу величин 16 Спосіб за п 14, який відрізняється тим, що нижні частоти підвищують прирощуваннями, які не перевищують різниці по частоті між верхнім та нижнім пороговими значеннями доти, доки ВІДПОВІДНІ їй затухання не будуть в інтервалі між верхнім та нижнім пороговими значеннями, при цьому частоти екстраполюють на затухання у ВІДПОВІДНІЙ опорній точці 17 Спосіб за п 14, який відрізняється тим, що крива має точку згину, а практично ЛІНІЙНИЙ відрізок вибирають таким чином, щоб він мав ці точки згину 18 Спосіб за п 14, який відрізняється тим, що точки згину вибирають як опорні точки 19 Спосіб визначення витрат сипучого матеріалу з відомими діелектричними властивостями, що переноситься газовим транспортуючим середовищем у трубі, який відрізняється тим, що в трубі створюють електропровідний вимірювальний відрізок, послідовно збуджують з двох перших точок у вимірювальному відрізку перше та друге ЗМІННІ синхронізовані по фазі електричні поля, зсунуті одне відносно іншого по азимуту на 90°, практично при повній відсутності хвиль, що розповсюджуються, складають перше і друге ЗМІННІ електричні поля з одержанням нового результуючого поля, проводять вимірювання при заданому ВМІСТІ сипучого матеріалу на вимірювальному відрізку затухання нового результуючого поля у двох других точках, віддалених по осі від двох перших точок і зсунутих одна відносно іншої по азимуту на 90°, окреслюють криву, яка визначає затухання як функцію частоти нового результуючого поля між першими і другими точками, як опорні величини задають практично ЛІНІЙНІ відрізки на найбільш крутому відрізку кривої між верхнім пороговим значенням, якому відповідає низька частота, і нижнім пороговим значенням, якому відповідає висока частота, одержують величини, які визначають КІЛЬКІСТЬ сипучого матеріалу, завислого у транспортуючому середовищі, шляхом визначення зсуву частоти на практично лінійному відрізку кожної кривої, обертають результуюче змінне електричне поле в азимутальному напрямі шляхом зміни амплітуд першого та другого змінних електричних полів і згортання фази одного з цих полів доти, доки не будуть виявлені максимальні і мінімальні значення КІЛЬКОСТІ сипучого матеріалу, після цього згідно з максимальним і мінімальним значеннями КІЛЬКОСТІ сипучого матеріалу та їх просторовим співвідношенням визначають міру загального вмісту сипучого матеріалу та приблизне місцезнаходження і ЩІЛЬНІСТЬ потоку частинок, що знаходиться в кутовому діапазоні 180° 20 Спосіб за п 19, який відрізняється тим, що використовують пари передавальних і пари приймальних антен ВІДПОВІДНО в першій і другій точках 21 Спосіб за п 20, який відрізняється тим, що приймальна та передавальна антени є непогод 51797 женими 22 Спосіб за п 21, який відрізняється тим, що змінне електричне поле створюють шляхом подання енергії на передавальну антену від потужного генератора високої спектральної чистоти 23 Спосіб за п 19, який відрізняється тим, що на практично лінійному відрізку кривої вибирають опорну точку з ВІДПОВІДНИМ затуханням та частотою і збуджують друге змінне електричне поле на другій частоті, яка є нижчою за частоту ВІДСІЧКИ, зменшеній на величину зсуву частоти [Д f] при максимальному ВМІСТІ сипучого матеріалу у транспортуючому середовищі, який розраховують за допомогою рівняння , Де fo є опорною частотою порожньої труби або каналу, |j r є відносною магнітною проникністю, a sr є відносною діелектричною проникністю суміші газоподібного середовища-носія та даної КІЛЬКОСТІ твердого та/або рідкого матеріалу, підвищують другу частоту доти, доки відповідне їй затухання не зрівняється з затуханням, яке відповідає опорній точці, визначають різницю між підвищеною нижньою частотою і частотою, яка відповідає опорній точці, і по цій різниці визначають величину, яка являє собою КІЛЬКІСТЬ сипучого матеріалу, завислого у транспортуючому середовищі Винахід описує спосіб визначення КІЛЬКОСТІ твердого або рідкого матеріалу у двофазному потоці з газоподібним середовищем носія Оптимальне застосування винаходу полягає у визначенні КІЛЬКОСТІ вугільного пилу, який пневматичним способом транспортується у трубах для вугілля пиловугільного котла Транспортування твердих або рідких матеріалів у формі дуже дрібних частинок у двофазному потоці з газоподібним середовищем носія відбувається у турбулентному потоці при досягненні достатньої швидкості транспортування, а також достатній масовій витраті твердого та/або рідкого матеріалу Особливо транспортування дрібних твердих частинок часто веде до феномена під назвою "сепарація", коли у певних ділянках площини перерізу транспортувальної труби у високій концентрації збирається твердий матеріал Ці ділянки високої концентрації порошкоподібного матеріалу або згустки можуть перебувати у постійному МІСЦІ площини перерізу і бути дуже стійкими у цій позиції з плином часу В інших випадках вони можуть швидко змінювати своє місце перебування у площини перерізу, а також змінювати свою геометричну форму та/або густину (тобто певну концентрацію твердого матеріалу у згустку) У кожній точці розділення труби (тобто там, де труба розділяється на кілька інших трубопроводів) розподіл потоку твердої маси у трубах, що розходяться, може суттєво відрізнятися через феномен сепарації Отже, труби, що відходять від підвідної труби, можуть забезпечувати різну масову витрату твердих матеріалів, оскільки згусток вугілля, присутній 24 Спосіб за п 23, який відрізняється тим, що нижню частоту підвищують прирощуваннями, які не перевищують різниці по частоті між верхнім та нижнім пороговими значеннями, доти, доки відповідне їй затухання не буде в інтервалі між верхнім та нижнім пороговими значеннями, при цьому частоту екстраполюють на затухання у ВІДПОВІДНІЙ опорній точці 25 Спосіб за п 23, який відрізняється тим, що крива має точку згину, а практично ЛІНІЙНИЙ відрізок вибирають таким чином, щоб він мав цю точку згину 26 Спосіб за п 23, який відрізняється тим, що точку згину вибирають як опорну точку 27 Спосіб за п 19, який відрізняється тим, що з першої точки збуджують додаткове змінне електричне поле на частоті, що знаходиться у межах практично ЛІНІЙНОГО відрізка кривої, реєструють вказане додаткове змінне електричне поле у віддаленій точці, яка зсунута по азимуту від першої точки на 90°, задають положення струменя по співвідношенню фаз змінних напруг, які виникли у вказаній віддаленій точці, виходячи з місцезнаходження другої точки по азимуту, який дорівнює 0°, кутове положення струменя встановлюють у межах від 90° до 270° у випадку синфазності та у межах від 270° до 90° у випадку протифазності у ПІДВІДНІЙ трубі, розподіляється нерівномірно між трубопроводами, що відходять Таким чином, великою проблемою є визначення КІЛЬКОСТІ пневматичним способом транспортованого матеріалу, особливо у системі трубопроводів, яка розділяється на багато окремих трубопроводів Деякі ВІДОМІ способи вимірювання, такі як ізокінетичний метод відбору проб у різних точках, не забезпечують високої точності виміряних значень, оскільки вони статистичне достовірно не охоплюють згустків у площі перерізу Крім того, ці вимірювання забирають дуже багато часу, бо достовірний результат можна одержати лише через кілька годин Таким чином, подібні вимірювання не можуть бути застосовані у замкненій системі Для того, щоб контролювати процес транспортування і врівноважувати КІЛЬКІСТЬ транспортованого твердого матеріалу у системі трубопроводів, потрібна швидка оперативна система вимірювання Протягом тривалого часу робилися спроби застосування з цією метою мікрохвильових систем вимірювання Щоб цього досягти, у трубу в певному МІСЦІ вводили мікрохвилі певної частоти і приймали їх вище або нижче відносно напрямку потоку у трубі, вимірюючи у цьому МІСЦІ амплітуду, а також фазу мікрохвиль Фізичною основою цього принципу вимірювання є той факт, що концентрація твердого матеріалу у газі-носм або концентрація рідини у газі-носм веде до зміни комплексної діелектричної проникності на вимірюваній ДІЛЯНЦІ труби, і те, що мікрохвилі зазнають затухання та зсуву фаз залежно від величини цієї діелектричної проникності Спосіб вимірювання згідно з цим фі 51797 зичним принципом описано у патентах ЕР 0717269, ЕР 0669522 або US 5177334 Чутливість цих способів та застосування мікрохвиль у цих типах пневматичних систем транспортування не є достатніми, особливо, якщо КІЛЬКІСТЬ транспортованого матеріалу значно відрізняється у різних трубах, а надто, коли згустки, які надзвичайно нерівномірно розподіляються по перерізу труби у кожному трубопроводі, спричинюють величезну різницю у концентрації за місцем твердого або рідкого матеріалу у будь-якій конкретній точці площі перерізу Для типового застосування для вимірювання вугільного пилу в енергетичних установках з пиловугільним котлом необхідна роздільна здатність вимірювання в 1г твердої речовини на 1м3 газу-носія Такі низькі концентрації вугілля викликають надзвичайно низьке коливання комплексної діелектричної проникності, а отже, впливають на затухання, а також зсув фаз мікрохвиль дуже слабо Вимірювання масової витрати з застосуванням мікрохвиль, крім того, спричинює величезні проблеми, викликані відбиттям мікрохвиль Особливо при низьких концентраціях затухання мікрохвиль усередині труби (яка виконує функцію хвилеводу) є дуже низьким, і хвиля, таким чином, проходить майже без втрат і може поширюватися на дуже довгі відстані, внаслідок чого при кожній ЗМІНІ ПЛОЩІ перерізу трубопроводу (як у кожній точці розділення труби) хвиля відбивається й поширюється назад, і це призводить до утворення стоячої хвилі у трубі Це може призвести до резонансів у трубі, які впливають на результати вимірювання й зводять вимірювання нанівець Ще один недолік відомих мікрохвильових способів полягає у необхідності суттєвих фізичних змін у трубі Як правило, для цього необхідно підготувати певну частину труби для вугілля таким чином, щоб вона мала дуже високу геометричну точність, а також дуже точно відрегульовані передавальну та приймальну антени Цей особливий відрізок труби має бути вставлений в існуючий трубопровід До того ж, вставлення засобів щілинного сполучення (діафрагм), застосовуваних як передавальні та приймальні антени, є також дуже трудомістким і дорогим Задача винаходу полягає в створенні способу визначення КІЛЬКОСТІ твердого або рідкого матеріалу у газоподібному середовищі, що транспортується у двофазному потоці, який може застосовуватися також при дуже низькій концентрації або дуже низьких коливаннях концентрації вугілля і який водночас не вимагає великих змін в існуючій системі трубопроводів Таким чином, задача полягає у розробці способу, який забезпечує мінімальну роздільну здатність в 1 грамі матеріалу на м 3 середовища-носія і який водночас не вимагає дуже суворого дотримання технічних вимог до геометричної форми вимірюваного шляху труби Згідно З винаходом, цього досягають за допомогою способу, описаного в першому пункті формули винаходу, тоді як подальші пункти описують переваги застосування винаходу Винахід використовує відомий фізичний взаємозв'язок між частотою та затуханням змінного електричного поля уздовж постійного шляху хвилеводу нижче граничної частоти поширення хвилі, на якому затухання 8 знижується на ЛІНІЙНІЙ перехідній ДІЛЯНЦІ від низьких частот та високого рівня затухання до більш високих частот та низького рівня затухання Ця перехідна ділянка між високим рівнем затухання та низьким рівнем затухання нижче граничної частоти має постійну конфігурацію, яка не зазнає суттєвого впливу змін діелектричної проникності, спричинених, наприклад, твердим або рідким матеріалом, що додається до транспортованого газу навіть при відносно високих концентраціях твердого або рідкого матеріалу Однак ця частина перехідної ділянки кривої зсувається у бік зниження частот, щойно твердий або рідкий матеріал потрапляє у вимірюваний шлях, і ступінь зсуву частоти може служити мірою концентрації твердого або рідкого матеріалу у газі-носм Задача винаходу полягає у внесенні електричного змінного поля через передавальну антену та визначенні величини цього змінного електричного поля нижче та вище уздовж фіксованого вимірюваного шляху, коли дані перехідної кривої спочатку записують при порожній трубі, а потім визначають зсув частоти для розрахунку КІЛЬКОСТІ твердого або рідкого матеріалу, присутнього у газі-носм, використовуючи відомий взаємозв'язок між навантаженням маси та діелектричною проникністю, а також зсувом частоти Для цього визначають лінійну частину перехідної кривої, яка обмежується верхнім значенням затухання з ВІДПОВІДНОЮ НИЖНЬОЮ час тотою та нижнім значенням затухання з ВІДПОВІДНОЮ верхньою частота Застосовуючи приймач, що працює у реальному масштабі часу, з обмеженим співвідношенням сигнал-шум, можна знайти точку перегину у межах перехідної кривої, яка може бути легко визначена шляхом диференціювання кривої У межах цієї майже лінійної частини кривої будьяка зміна частоти веде до значної зміни затухання Отже, точки вимірювання, а також діапазони вимірювання у межах цієї лінійної частини перехідної кривої можуть бути визначені з високою точністю Є кілька шляхів застосування винаходу Один шлях полягає у визначенні характерного значення затухання з ВІДПОВІДНОЮ частотою у межах лінійної частини перехідної кривої, коли труба є порожньою Для визначення КІЛЬКОСТІ матеріалу у трубі частоту поступово збільшують з низької початкової частоти, доки вимірюване затухання не досягне опорної величини, визначеної для порожньої труби Початкову частоту вибирають меншою або рівною найнижчій частоті, до якої може бути зсунута лінійна частина перехідної кривої у конкретному випадку застосування Цю початкову частоту визначають шляхом віднімання від нижньої частоти майже лінійної частини перехідної кривої максимальної можливої uf при типовому максимальному рівні концентрації у даному разі Цей зсув частоти uf розраховують за допомогою такого рівняння Af = fo(1 -1/VMr£r) де fo є опорною частотою порожньої труби або каналу, |j r є відносною магнітною проникністю, а єг є відносною діелектричною проникністю суміші газоподібного середовища-носія та даної КІЛЬКОСТІ твердого та/або рідкого матеріалу Різниця у частоті між характерним значенням затухання для порожньої труби порівняно з завантаженою трубою є у даному разі мірою концентрації твердого 51797 10 та рідкого матеріалу у трубі вимірювання зсуву частоти обох полів здійснюють одночасно Обидва ЗМІННІ електричні поля наклаМожна легко зрозуміти, що для максимальної даються, утворюючи в результаті змінне електричутливості краще вибрати опорну точку у найкручне поле Аналогічним чином виникаючий в реТІШІЙ частині перехідної кривої, тобто у межах зультаті зсув частоти майже ЛІНІЙНОГО відрізка майже лінійної частини перехідної кривої, для якої перехідної кривої використовують як міру концентточка відбиття є точкою СТІЙКОСТІ кривої рації для виникаючого в результаті азимутального Для прискорення алгоритму вимірювання напрямку виникаючого в результаті змінного елеккраще вибирати постійний розмір кроку і збільшутричного поля Через зміну максимальних амплівати частоту ступінчасте й інтерполювати точки туд окремих електричних змінних полів, з'єднаних затухання між окремими кроками, доки не буде двома зміщеними на 90° антенами, виникаюче в знайдено опорну точку Різниця (зсув) частот між результаті змінне електричне поле може повертаопорною точкою затухання порожньої труби та тися у напрямку азимута Амплітуду виникаючого в опорною точкою затухання завантаженої труби є, результаті електричного поля краще підтримувати як було згадано вище, мірою концентрації твердомайже незмінною При проведенні повторних виго або рідкого матеріалу у трубі мірювань з різними азимутальними орієнтаціями Звичайно, можливо також описати опорну точвиникаюче в результаті змінне поле показує макку, застосовуючи дві окремі точки вимірювання у симальний та мінімальний зсув частоти майже межах майже ЛІНІЙНОГО відрізку перехідної кривої й ЛІНІЙНОГО відрізка перехідної кривої За наявності розрахувати uf завантаженої труби, застосовуючи згустка максимальний та мінімальний зсуви частоінше характерне значення затухання, виміряне у ти мають бути зміщені на 90° в азимутальній орієзавантаженій трубі нтації Застосовуючи азимут мінімуму та максимуВажливу перевагу описаного способу видно з му, визначають азимутальну позицію згустка В того факту, що вимірюваний шлях, на якому це результаті отримують два можливих кути, оскільки вимірювання відбувається, не підлягає чітким геоелектричне змінне поле є симетричним і допускає метричним обмеженням, скажімо, щодо округлості дві інтерпретації максимальної та мінімальної потруби або точності и конфігурації Вимірювання зицій може, наприклад, відбуватися у звичайній сталевій трубі, виготовленій у межах стандарту DIN ЧутлиЦе означає, що орієнтація азимута змінного вість способу вимірювання навіть у цих стандартелектричного поля при максимальному зсуві часних трубах є ВІДМІННОЮ й вищою, ніж 1 грам матетоти може мати такі рішення ріалу на м 3 газу-носія cist = a + n 1 8 0 ° Ще однією перевагою способу є те, що збуде ast - азимут згустка, а CIF - азимут електричдження електричних змінних полів здійснюють за ного змінного поля, і п являє собою натуральне допомогою дуже коротких непогоджених антен Те число Це означає, що виявлений згусток неоднож саме стосується й приймальних антен 3 ними значно є присутнім у двох протилежних квадранНІЯКІ зміни у конфігурації та довжині антен через тах площини перерізу стирання не впливають на вимірювання, а це знаСпіввідношення частоти uf у мінімумі та макчною мірою звільняє від необхідності зміни антен симумі може бути застосоване для визначення через ерозію До того ж, ці короткі антени можуть співвідношення мінімальної та максимальної набути впроваджені у трубі без будь-яких значних пруженості електричного поля, дії якого піддається механічних модифікацій Винайдений спосіб має згусток Застосовуючи відомий розподіл напружеособливі переваги, коли двофазний потік містить ності електричного змінного поля у перерізі труби, згустки твердого матеріалу або рідкого матеріалу визначають радіальну позицію згустка Для вимірювання цих згустків необхідно ввести дві Для виключення однієї з двох можливих азипари антен, зміщених на азимут 90°, і виміряти мутальних позицій згустка має бути здійснений ще перехідну криву та зміну и майже ЛІНІЙНОГО відрізодин етап вимірювання з метою визначення, чи є ку, що залежить від частоти, як описано вище згусток присутнім у верхній або у нижній половині площі перерізу Згідно З винаходом, це здійснюють Одним з можливих способів зробити це є вишляхом визначення змінного струму, індукованого мірювання обох напрямків 0° та 90° переміжне та в обох приймальних антенах, зміщених на 90° за визначення, як описано вище, зсуву частоти на азимутом Якщо визначають позицію передавалькожній окремій парі антен (відрегульованих по осі) ної антени в азимутальній орієнтації 0°, то у цьому Можливі згустки призводять до різних зсувів часразі у позиції 180° за азимутом електричне змінне тоти залежно від напрямку вимірювання (0° чи поле має таку саму напруженість, але протилежну 90°) Через усереднення результатів загальна виполярність У позиції 90°, оскільки площина переміряна концентрація відображає середню конценрізу завантажена рівномірно, електрична напрутрацію твердого матеріалу по всій площі перерізу женість поля, а отже, й індукований змінний струм труби в антені у цьому МІСЦІ дорівнює 0° Коли згусток Застосовуючи винайдений спосіб, також можз'являється на половині площини перерізу, у якому на визначити геометричне положення, а також розміщено передавальну антену, електричне інтенсивність згустка у межах площини перерізу змінне поле стає викривленим таким чином, що труби Для цього збуджують два електричних зміщена на 90° приймальна антена приймає елекзмінних поля на двох антенах зі зсувом 90°, що тричну напруженість поля протилежної полярності мають однакову частоту та спільну фазу ВизнаЦе поле індукує електричний струм, який має прочають зсув частоти майже ЛІНІЙНОГО відрізка перетилежну фазу (180°) порівняно зі змінним струмом, хідних кривих цих змінних електричних полів узпідведеним до передавальної антени Якщо згусдовж вимірюваних шляхів Збудження та F 12 11 51797 ток перебуває на половині площини перерізу трутену (3) фіксують як функцію частоти Може бути би, протилежній передавальній антені, приймальописана типова крива, як описано на фігурі № 2, у на антена має змінний струм тієї ж самої фази, що якій затухання різко падає у діапазоні 1,3МГц, і й передавальна антена Рекомендується поміняти перехідна ділянка частини кривої є майже ЛІНІЙпередавальну й приймальну функції антен ЗавдяНОЮ ПІСЛЯ ЦЬОГО запису визначають майже ЛІНІЙки цьому, можна виявити згустки, які перебувають НИЙ відрізок перехідної кривої між верхнім та нижпоблизу приймальної або передавальної антен нім значеннями затухання Верхнє значення затухання становить близько 45дБ при нижній граВинахід також дозволяє здійснювати вимірюничній частоті у 348,5МГц, а нижнє значення затування швидкість транспортування матеріалу Для хання - близько 20дБ при верхній граничній частоті цього зміни густини, що відбуваються з часом у приблизно 349,8МГц У межах цієї нормованої обтранспортованому матеріалі через турбулентність ласті значень може бути визначена точка перегину струменя, записують на двох аксіальне зміщених при частоті близько 349,3МГц з ВІДПОВІДНИМ знавимірюваних шляхах уздовж труби і розраховують ченням затухання приблизно 32дБ зсув часу кривих густини, застосовуючи кореляційний фільтр Виходячи з цього зсуву часу, а таУ межах майже ЛІНІЙНОГО діапазону перехідної кож аксіальної відстані двох вимірюваних шляхів, кривої градієнт є найкрутішим, а це означає, що розраховують швидкість транспортування матерінезначні зміни діелектричного навантаження труби алу Виходячи з середньої концентрації, а також при незмінній частоті вимірювання спричинюють швидкості транспортування, розраховують масову значні зміни затухання Абсолютні значення верхвитрату нього та нижнього порогів затухання залежать від величини електричного змінного поля, а також Винайдений спосіб описано згідно з нижчепочутливості приймача На фігурі № 2 нижня частота даним варіантом виконання На фігурах, що додаfo, нижче якої поширення хвиль не відбувається, ються, показано може мати значення близько 350МГц Цю частоту Фігура 1 Частина труби пальника у пиловугітакож називають частотою ВІДСІЧКИ льній енергетичній установці Фігура 2 Крива, що показує взаємозв'язок заУ даній заявці показано максимальне завантухання як функції частоти на площині крутої петаження труби у 1500г дрібних частинок вугілля на рехідної ділянки між високим рівнем затухання та м3 газу-носія Виникаюча в результаті діелектричнизьким рівнем затухання на проникність для цієї вугільно-газової суміші єг становить 1,003 Відносна магнітна проникність |j r Фігура 3 Виникаюче в результаті електричне становить близько 1 Застосовуючи залежність uf змінне поле якщо згусток присутній у межах площі = fo(1 - 1/V|jrer), розраховують відповідну uf для 123 перерізу труби пальника (азимут 0°) кГц Для визначення КІЛЬКОСТІ Фігура 4 Виникаюче в результаті змінне електричне поле якщо згусток присутній у межах пловугільного пилу у газі через передавальну анщі перерізу труби пальника (азимут 90°) тену 2 збуджують електричне змінне поле з початковою частотою близько 347,9МГц (що відображає Задача полягає у вимірюванні у межах труби верхнє значення затухання порожньої труби, знипиловугільної енергетичної установки (труби, що жене на розраховану uf) і через приймальну антемає круглий переріз і діаметр 500мм) КІЛЬКОСТІ вуну № 3 визначають затухання поля уздовж вимігільного пилу у транспортованій суміші, а також у рюваного шляху Затухання спочатку перевищує виявленні згустків у межах площі перерізу труби затухання відповідної майже лінійної нормованої Передбачається, що температура труби 1 є необласті значень Частота електричного змінного змінною у часі Спочатку у трубі в осьовому наполя збільшується поступово, доки ВІДПОВІДНІ знапрямку просвердлюють два отвори, відрегульовані чення затухання не будуть у межах лінійної норпо осі на аксіальній відстані у 1000мм У кожному з мованої області значень Цю криву зображено на отворів (50мм) закріплюють коротку непогоджену фігурі № 2 пунктирною ЛІНІЄЮ, ЩО показує вимірюантену Антени можуть бути закріплені у звичайвані значення затухання у завантаженому стані ному коаксіальному з'єднувальному проводі (хвитруби На частоті 348,2МГц електричного змінного леводі) Краще використовувати короткі непогополя вимірюють значення затухання при завантаджені антени, оскільки вони менше піддаються женій трубі 44дБ Це завантажене значення затумеханічному зношенню, викликаному частинками хання лежить у межах майже лінійної нормованої вугілля До того ж, будь-яке механічне зношення області значень При порожній трубі це значенням впливає на електричні якості антени лише дуже затухання досягає 348,6МГц Це означає, що майнезначною мірою Першу відносно напрямку протіже лінійна область значень кривої затухання у кання вугільної суміші антену (2) застосовують як завантаженому стані є зсунутою на 0,4МГц порівпередавач, а другу (3) - як приймальну антену Для няно з незавантаженою (або порожньою) трубою уникнення будь-яких гармонічних хвиль, які можуть Застосовуючи залежність uf = fo(1 - 1/V|jrer), цей поширюватися через хвилевід, кожну антену зсув частоти uf майже лінійної області значень оснащено фільтром нижніх частот з різким поровикористовують для розрахунку зміни у ВІДНОСНІЙ гом обмеження, частота ВІДСІЧКИ ЯКОГО дещо передіелектричній проникності єг вугільно-газової сумівищує частоту ВІДСІЧКИ хвилеводу (1) ші, а отже, й розраховують концентрацію вугілля у Для визначення параметрів вимірюваного газі-носм Відносна магнітна проникність |j r у цьому шляху спочатку фіксують затухання електричного разі приблизно дорівнює 1 У наведеному прикладі змінного поля як функцію частоти у порожній трубі було розраховано концентрацію вугілля 0,16г на Для цього електричне змінне поле індукують у пем газу Для збільшення чутливості способу рекоредавальній антені (2) і вносять у хвилевід (1), і мендується визначити точку перегину у межах передачу цього змінного поля на приймальну ан 13 51797 14 ЛІНІЙНОГО відрізку кривої і змінювати частоту для досягнення азимутального повертання виникаючовизначення КІЛЬКОСТІ вугілля у газі, доки значення го в результаті поля ступінчасто, з кроком 22,5°, затухання не дорівнюватиме за значенням точці шляхом накладання двох електричних полів, зміперегину Перевага цього полягає утому, що точка щених на 90°, коаксіальні лінії, що живлять окремі перегину є точкою найбільшого радіанта у межах активні антени, повинні мати затухання згідно з ЛІНІЙНОГО відрізка перехідної кривої нижчеподаною таблицею Для прискорення вимірювання краще збільшуАзимутальний вати частоту, починаючи з найнижчого значення Антена 2 Антена 4 напрямок частоти для повністю завантаженої труби через 0° ОдБ -50дБ різницю між верхнім та нижнім порогами значення 22,5° -1дБ -9дБ (у даному прикладі 1,3МГц) Це гарантує, що точку 45° -ЗдБ -ЗдБ вимірювання буде досягнуто з мінімальною КІЛЬКІ-1ДБ 67,5° -9дБ СТЮ вимірювань для отримання значення затухан90° ОдБ -50дБ ня, яке лежить у межах лінійної ділянки перехідної -1ДБ 112,5° -9дБ (обернена фаза, 180°) кривої Застосовуючи цю знайдену точку вимірю-ЗдБ 135° -ЗдБ (обернена фаза, 180°) вання, або безпосередньо розраховують зсув час-9дБ 157,5° -1дБ (обернена фаза, 180°) тоти майже лінійної частини перехідної кривої, або розраховують точку перегину, застосовуючи лінійУ кожному азимутальному напрямку концентне рівняння для визначення uf між завантаженим рацію вугільного пилу у газі-носм здійснюють в та незавантаженим станами труби електричних змінних полях для визначення зсуву Для виявлення сепарації у трубі необхідно зачастоти лінійної частини перехідної кривої, як було кріпити ще дві антени 3 та 4 у вимірюваному відріописано вище ВІДПОВІДНІ зсуви частот показано на зку труби пальника 1 Ці антени (2 та 3) є зміщенижчеподаній таблиці ними на азимут 90° і відрегульовані по осі у напрямку одна одної Для визначення типового Азимутальний напрямок Зсув частоти завантаження, створеного згустком, визначають 0° 125кГц діелектричне навантаження труби, застосовуючи 22,5° 177кГц передавальну та приймальну антени 2, 3 та 4, 5, 45° 200кГц як описано вище, і вимірюють масову витрату че67,5° 266кГц рез усереднення значень двох напрямків Таким 90° 376кГц чином враховують присутній згусток і належним 112,5° 260кГц чином вимірюють Шляхом багаторазового усере135° 192кГц днення цього циклу досягають більшої точності 157,5° 160кГц середнього значення, яке відображатиме фактичну масову витрату у трубі Рекомендується повтоМаксимальний зсув частоти спостерігається рювати цикл, доки загальне ціле значення не пепри 90° Це означає наявність при 90° за азимутом рестане зазнавати значних змін через додавання згустка у площі перерізу труби Фігури 3 та 4 покаподальших циклів вимірювання зують виникаюче в результаті електричне змінне поле у межах площини перерізу труби пальника 1 Для виявлення згустків на антенах 2 та 4 збув азимутальному напрямку 0° (фігура 3) та азимуджують два електричні ЗМІННІ ПОЛЯ Електричні тальному напрямку 90° (фігура 4) Виходячи зі поля повинні мати однакову частоту та спільну співвідношення максимального зсуву частоти (мафазу Ці два поля накладаються у трубі пальника ксимальної концентрації вугілля) з мінімальним 1 для виникнення в результаті електричного змінзсувом частоти (мінімальною концентрацією вугілного поля Застосовуючи антени 3 та 5, вимірюють ля), визначають радіальну позицію згустка У цьопередачу електричних змінних полів однакової му разі співвідношення становить 1 3, а отже, частоти та спільної фази і визначають затухання згусток перебуває неподалік від стінки труби Чим виникаючого в результаті електричного змінного ближче це співвідношення до 1, тим ближче згусполя уздовж вимірюваного шляху Шляхом зміни ток має бути до центру перерізу труби Згусток, амплітуди змінних електричних полів, що мають який перебуває у центрі перерізу труби, не може однакову частоту та спільну фазу, напрямок набути виявлений кладених електричних полів, що мають зміщення відносно одне одного на 90°, може бути повернуВиявлення згустка має сенс лише тоді, якщо тий в азимутальній орієнтації на максимальний кут згусток не змінює свого положення у межах пло90° Шляхом обернення фази одного з електричщини перерізу труби і є більш або менш стійким них змінних полів на одній з антен кут повертання Передбачається, що у реальному масштабі часу виникаючого в результаті змінного електричного вимірювання у кілька мілісекунд можна отримати поля може бути збільшений до 180° У наведеному реальну картину для конкретного випадку Зазвиприкладі електричне змінне поле збуджується у чай задача виявлення згустка полягає у знищенні межах труби пальника 1, що має діаметр 500мм, згустка нижче точки вимірювання Таким чином, антенами 2 та 4 з затуханням +20дБ/м (це дорівінтерес являють лише квазістацюнарні згустки нює потужності передачі приблизно 100мВт) Для 15 51797 16 ФІГ. 1 Верхній поріг значення затухання ФІГ. З НИЖНІЙ поріг значення затухання 350 35І Частота [МГц] ФІГ. 4 ФІГ. 2 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71