Принцип действия сепаратора

Для выявления сигнала люминесценции алмаза необходимо отделить эти сигналы от сигналов других сопутствующих минералов (цирконы, кальциты, стекло и пр.). Это разделение базируется на следующих посылках.

Излучение видимого света люминесцирующими минералами содержит, в общем случае, две составляющих: короткоживущую (так называемую, быструю) и долгоживущую или медленную компоненты – БК и МК. Первая – разгорается практически мгновенно (через несколько мкс) вслед за возбуждением и также быстро гаснет после его окончания, вторая – разгорается и гаснет в течение более длительного времени – нескольких мс. В действующих сепараторах выявление алмазов производится исключительно по амплитуде и длительности МК с учетом того, что длительность МК алмаза существенно превышает длительность МК у основных сопутствующих минералов (цирконы и пр.). Процесс во времени иллюстрируется рис.2.

При импульсном возбуждении и пространственно совмещенных зонах возбуждения и регистрации синхронно с импульсами возбуждения (рис.2а) возникает люминесценция воздуха, которая содержит только БК (см. рис.2в -тонкая линия). Эти сигналы присутствуют на выходах ФЭУ вне зависимости от наличия породы в объеме сепаратора. На эти сигналы, в случае наличия в объеме люминесцирующих минералов, накладывается БК люминесценции последних. После окончания импульса возбуждения сохраняется МК (см. рис.2в), которая затухает за 3..10 мс для алмаза (сплошная линия) и за 1..4 мс для циркона (пунктирная линия). На различии длительности послесвечения - МК и построено выделение сигналов алмаза. Для этого сигналы МК отделяются от БК и пропускаются через фильтр нижних частот, амплитуда напряжения на выходе которого тем больше, чем больше длительность входного сигнала (см. рис.2с). При этом разность между выходным напряжением фильтра для длинного и короткого сигналов возрастает во времени (т.е. в момент t2 разность больше, чем в момент t1 – см. рис2с).

Импульсы возбуждения РТ

А)

Т=4 мс

Люминесценция:

воздуха

алмаза

циркона

В)

Сигналы на выходе фильтра:

Алмаз

С) Циркон

Амплитудный

порог обнаружения

t1 t2

Рис. 2. Диаграмма сигналов, поясняющая отделение сигналов алмаза от мешающих минералов.

Автоматический контроль работы сепаратора.

Сложный аппаратный комплекс, каковым является РЛС, нуждается в системе контроля, обеспечивающей, с одной стороны, безопасную для обслуживающего персонала эксплуатацию, а, с другой стороны, гарантированной соответствие рабочих характеристик установки паспортным, обеспечивающим заданное извлечение алмазов. С целью контроля сепаратор снабжен набором различных датчиков.

В состав сепаратора входят магистрали транспортной и охлаждающей (для РТ) воды и сжатого воздуха, контролируемые специальными датчиками. Датчиками контролируется также открывание дверей рабочего отсека, перегрев РТ, воздушный импульс ПК, запрессовка транспортной системы сепаратора, отсутствие породы во входном бункере, плохой поток материала на транспортном лотке («просветность»), включение основных блоков, перечисленных выше, ряд численных параметров системы.

Функцию контроля выполняет микропроцессор, встроенный в блок управления БУ. Контролируемые параметры, соответственно, и датчики разделяются на две группы:

· Датчики, контролирующие состояние узлов сепаратора, опасные для персонала (открыты двери рабочего отсека) либо ситуации, которые могут привести к выходу элементов из строя (отсутствие охлаждающей воды и перегрев РТ, авария ВИП и пр.).

· Датчики, сигнализирующие о нарушении отдельных характеристик сепаратора, которые приводят к ухудшению или потере извлечения.

По датчикам первой группы производится выключение источников

опасности - высокого напряжения РТ и ФЭУ и остановка сепаратора с выдачей сообщения оператору. По датчикам второй группы – только остановка сепаратора с выдачей сообщения оператору.

Структурная схема сепаратора

РЛС, построенные на базе унифицированной электроники, имеют однотипную структурную схему, представленную на рис. 3.

На схеме стрелками показаны основные сигналы передаваемые / принимаемые блоками РЛС

Обнаружения (до 8) Вкл. Uрт

Чувствительность Вкл. Iрт Ö

Изм. Uп, Uфэу (до 16) Рентген вкл.

Нет модуля (авария)

Вкл. Uфэу Измерение Uрт

Измерение Iрт

Авария БУТ

Стробы (6) Сброс аварии

От ФПУ(до 8)

Упр. питателем (2)

Упр. ВП Задержанное вкл. сети

Упр. трансп. водой

Авария БУМ

Авария ВП

К ПК и питателю Датчики ПК (до 8)

Дат.расхода воды(ГБ)

Работа/наладка Блокир. дверей

Ручн. упр. ПК (5) Датчик «воздуха»

Ручн. упр. питат. Датчик тр. воды

Ручн. упр. ВП Датчик температуры

Датчик бункера

Сброс аварии Датчик запресс.

Индикатор НАЛАД. Датчик перелива

Индикация ВП

Мониторинг

от АСУ ТП

Рис.3. Структурная схема РЛС, отражающая состав сигналов взаимодействия между блоками (распределение сетевого питания не показано).

.

Основной функциональный блок - машина сортировочная МС связана с оконечными блоками системы управления САУ базовым набором сигналов:

· Питание и управление блока высоковольтного РТ из БУТов;

· Управление транспортной системой («Питатель») и исполнительными элементами (ПК) из БУМ;

· Питание ФПУ и сигналы люминесценции из БР;

· Датчики контроля в БУ.

Взаимодействие между блоками САУ осуществляется через центральный

программируемый блок управления БУ, оснащенный микропроцессором. Программа БУ контролирует датчики МС и оконечных блоков, определяет готовность сепаратора к выполнению основной функции – извлечению алмазов, формирует словесные сообщения и представляет их оператору на символьном дисплее. В БУ также реализуется взаимодействие блоков возбуждения люминесценции (БУТы + РТ), системы регистрации (БР + ФПУ) и исполнительной системы БУМ).

Элементы приведенной на рис.3 структурной схемы сгруппированы в двух конструктивных единицах: собственно сепараторе – машине сортировочной и стойке автоматического управления САУ, соединенных системой кабелей, длина которых составляет до 30 м.

Рентгенооптические схемы сепараторов

Транспортировка материала через сепаратор, взаимное расположение основных элементов сортировочной машины, участвующих в процессе выявления и отделения алмазов от породы, показаны на теоретическом чертеже.

На рис.4 в качестве примера показан теоретический чертеж машины сортировочной двухстадийного РЛС типа ЛС-Д-4-03М. Этот чертеж можно рассматривать как конкретизацию схемы рис.1. Порода из входного бункера поступает на лоток вибропитателя ВП или, при отсутствии последнего (данный сепаратор может поставляться в двух исполнениях с ВП и без него) на наклонный лоток ФНЛ1. Угол наклона лотка 45º, что при заданной длине 690 мм определяет скорость потока материала на сходе порядка 3 мм/мс. На сходе с лотка поток породы попадает в зону возбуждения, положение которой задается поворотом оси рентгеновской трубки на угол 10º относительно нормали к лотку (этот угол подстраивается при настройке сепаратора). Аналогично, положение зоны регистрации, частично наложенной на зону возбуждения, задается поворотом фотоприемников ФПУ на угол 20º относительно нормали к лотку. Размеры зоны регистрации при данной скорости движения материала определяют время прохождения зоны и, следовательно, число периодов импульсов возбуждения, падающих на проходящий через зону люминесцирующий объект. Положение отсекателя относительно зоны регистрации (размеры указаны на чертеже) определяет, также с учетом приведенного выше значения скорости, значение упоминавшейся выше транспортной задержки Т задержки. Отсекатель воздушной струей «перебрасывает» отделяемый алмаз через делительную перегородку в концентрат. Остальной материал падает на рудную подушку, отражается от нее и по второму наклонному лотку ФНЛ2 поступает на вторую стадию регистрации, аналогичную описанной выше. На чертеже показано также сечение ФНЛ1, 2 в зоне регистрации (А – А) и в зоне отсечки (Б – Б). Видно, что ФНЛ содержит 4 ручья, каждый из которых «обслуживается своим ФПУ и ПК отсекателя.

Основные блоки унифицированной САУ

ЛС типов: ЛС-20-05М, ЛС-20-05-2М, ЛС-Д-4-03, ЛС-ОД-50-03, ЛС-Д-4-04 выполнены на основе единого набора электронных блоков, отличающихся только количеством каналов и программой функционирования.

Замечание: РЛС предыдущего поколения типов ЛС-Д-4 и ЛС-ОД-4-04 несколько отличаются по структуре электроники.

В состав унифицированной САУ входят следующие блоки (все они фигурируют на рис. 3):

· Блок регистрации БР

· Блок управления БУ

· Блок управления (рентгеновской) трубкой БУТ

· Блок усилителей мощности БУМ

· Блок подключения БП.

Примечание:

БР должен рассматриваться в едином комплексе с ФПУ, а БУТ – в комплексе с высоковольтным блоком, размещенными в машине сортировочной.

В состав БР и БУ входит однотипный блок питания, который будет рассмотрен в разделе, посвященном БР.

На рис.5 приведен схематический чертеж САУ, иллюстрирующий расположение блоков.

Все блоки САУ имеют автономное питание от сети, которое коммутируется через БП. Особенности распределения питания будут рассмотрены в разделе БП. На стойке САУ и машине сортировочной предусмотрены функционально равнозначные кнопки аварийного выключения сепаратора.

Кнопка аварийного выключения

сепаратора

Рис.5. Схематический чертеж расположения блоков САУ.

В сепараторе ЛС-ОД-50-03 БУТ2 отсутствует

Блок регистрации БР

БР логично рассматривать совместно с ФПУ – конвертером оптического сигнала люминесценции в электрический сигнал. Собственно БР состоит из автономных модулей регистрации МР (по числу ФПУ – каналов регистрации).

В свою очередь, МР состоит из двух функциональных узлов: платы регистрации и платы преобразователей (см. функциональную схему МР – рис.6).

Плата регистрации

Плата выполняет функцию анализа конвертированных сигналов люминесценции, поступающих от ФПУ, и формирования трех выходных сигналов:

· Обнаружение (алмаза) - в БУ;

· Авария «чувствительность» - в БУ;

· Автоматическая регулировка усиления (АРУ) - на плату преобразователей.

Входной сигнал от ФПУ поступает симметрично на входной усилитель (DA2) с коэффициентом усиления около 10, а с выхода последнего – на управляемый усилитель (DA7). Управление заключается в изменении коэффициента усиления и полосы пропускания с помощью аналогового ключа (АК – DA8).

Ключ управляется стробами обнуления и наблюдения. Активный уровень всех стробов – лог. 0. Строб обнуления через АК соединяет вход усилителя с цепью 0 В, разряжая конденсатор фильтра нижних частот (ФНЧ), подключенного на входе усилителя, перед началом строба возбуждения и после его окончания (см. диаграмму стробов рис.7).

Назначение стробов в системе регистрации (в МР) – синхронизация ее с возбуждением РТ. Строб наблюдения через АК выполняет два переключения: подключает дополнительный конденсатор на выходе упомянутого ФНЧ, уменьшая полосу частот (увеличивая постоянную времени) на время анализа сигнала на принадлежность к алмазу (“наблюдение”); одновременно подключением дополнительного резистора параллельно входу увеличивается коэффициент усиления (от 3..5 до 7..10). Таким образом, усиление в системе при регистрации “полезного” сигнала в 3..5 раз выше, чем при регистрации люминесценции воздуха.

Cтроб возбуждения. Область измерения люминесценции воздуха для АРУ

Обнуление перед измерением люминесценции воздуха

Обнуление перед измерентем сигнала

Строб наблюдения. Область регистрации сигнала алмаза

Рис. 7. Диаграмма стробов, иллюстрирующая выделение сигналов, поступающих от ФПУ.

Строб возбуждения посредством АК – DA9 управляет разделением сигналов на 2 канала: во время действия строба (в это время имеется только люминесценция воздуха) сигнал направляется в канал АРУ. В остальное время, когда можно ожидать появления медленной компоненты люминесценции полезного минерала, к выходу усилителя подключается вход канала обнаружений.

Далее сигнал в канале АРУ поступает на пиковый детектор и затем суммируется с уставклй АРУ, задаваемой потенциометром на панели модуля. Это и есть сигнал АРУ – управление ФЭУ. Уровень этого сигнала “следит” за текущим значением коэффициента передачи в канале регистрации, причем охватывая как возбуждение (дозу) так и регистрацию. Исполнительный элемент АРУ – источник питания ФЭУ, - расположен на плате преобразователя. Сигнал пикового детектора поступает также на компаратор, где сравнивается с уставкой чувствительности, причем, если сигнал меньше заданного уровня, выдается аварийное сообщение в БУ и включается индикаторный светодиод, указывающий на недостаточную чувствительность канала.

Сигнал медленной компоненты в интервале времени, определяемом стробом наблюдения, проходит через компаратор (сравнивается с порогом, заданным потенциометром на панели модуля), задержку (для отделения объектов с длительной медленной компонентой от аналогичных с более короткой). Выходной сигнал обнаружения, удовлетворяющий как амплитудному, так и временному критериям отбора поступает далее в БУ и на светодиодный индикатор через формирователь (нужен, чтобы обеспечить длительность, достаточную для визуального восприятия).

Преобразователь

Фотоприемное устройство унифицированной электроники каждого канала регистрации имеет индивидуальный источник питания ФЭУ, выполняющий также функцию исполнительного элемента системы АРУ. Этот источник питания конструктивно разделен на 2 части: регулируемый преобразователь, который находится на одноименной плате (см. схему рис. 8) в МР, и выходной повышающий трансформатор с высоковольтным выпрямителем, размещенные в ФПУ. Передача сигналов из преобразователя в выходной элемент осуществляется низковольтным (20 В) сигналом переменного тока частотой порядка 20 кГц. Такое схемно-конструктивное исполнение обеспечивает отсутствие высоковольтных кабелей между САУ и ФПУ, а повышенная частота преобразования позволяет получить малые габариты в/в трансформатора.

Плата преобразователя содержит блокинг-генератор с самовозбуждением. Трансформатор блокинга имеет, кроме основой обмотки Т1.1 и обмотки самовозбуждения Т1.2, еще обмотки: Т1.3 – обратной связи по амплитуде, Т1.4 и Т1.5 – выходные. Обмотка обратной связи по амплитуде нагружена на диодный мост - выпрямитель, выходное напряжение которого через потенциометр R10 поступает на регулирующий амплитуду операционный усилитель DA1. С этого же выпрямителя через калибрующий потенциометр R15 снимается напряжение на АЦП блока управления.

В преобразователе предусмотрено реле К1, переключающее режим работы канала регистрации (АРУ – ручное управление усилением). Это реле переключает входной сигнал регулятора: либо от потенциометра ручной уставки начального напряжения ФЭУ, либо от выхода АРУ из платы регистрации.

Предусмотрено также выключение питания ФЭУ – с помощью контактов реле К2, которые замыкают на 0 В базовую цепь транзистора блокинга.

Управление обоими реле производится из БУ через оптроны..

Поиск по сайту: