Індуктивно-магнітний метод контролю процесу магнітної очистки середовища

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Індуктивно-магнітний метод контролю процесу магнітної очистки середовища

Гаращенко В.І.

к.т.н., доцент (Національний університет водного

господарства та природокористування, м.Рівне)

Наведені результати досліджень з розробки нового методу контролю процесу магнітної очистки в поліградієнтній намагніченій насадці. Визначено вплив щільності насадки і концентрації феродомішок на відносну зміну індуктивності вимірюваних котушок.

The research which was carried out resulted in developing a new control method of magnetic treatment process in the poligradient magnetized. The influence of nozzle density and ferroadmixture concentration on the relative induction changing of the measured spools was determined.

Перспективним методом очистки рідких, газових і сипучих середовищ від пара- і феромагнітних домішок є очистка середовищ в об'ємі фільтруючої насадки намагніченої зовнішнім магнітним полем.

В залежності від виду середовища, що очищається і вимог до рівня очистки використовують кулькоподібні, стрижневі, пластинчасті, спіралевидні феромагнітні насадки. [1,2,3.4]

Відомий метод контролю процеса магнітної очистки заключається в тому, що в процесі очистки періодично визначають концентрацією феродомішок, наприклад, у технологічній воді до фільтра магнітної очистки і після фільтра і по відносній зміні визначають ефективність процесу магнітної очистки. Величини , визначають, як правило, фотоколориметричним методом, на визначення яких витрачаються декілька годин (2-4 год). Слід зауважити, що величини , є змінними величинами технологічних водних систем. Точно визначити час фільтроциклу, тобто той момент часу коли необхідно виконувати регенерацію феромагнітної фільтруючої насадки практично неможливо. Величина змінюється в часі в широкому діапазоні, особливо в пускових режимах технологічного обладнання. Це призводить до того, що фільтруюча насадка магнітного фільтра насичується феродомішками до критичної маси, що визначається періодом фільтроцикла і в подальшому фільтр працюючи в режимі очистки різко зменшує свою ефективність. Існуючим методом складно оперативно визначити момент часу при якому ефективність процесу магнітної очистки різко зменшується. Важливим параметром магнітних фільтрів є щільність (Щ) загрузки феромагнітної насадки. Величина щільності Щ змінюється в діапазоні (0,05-0,75), в залежності від виду насадки і співвідношення розмірів елементів насадки і розмірів корпуса фільтра. Від щільності (Щ) насадки залежить величина силового фактора в об'ємі насадки, який визначає ефективність процесу магнітної очистки. Як відомо, маса феромагнітної насадки в промислових магнітних фільтрах досягає 1000 кг. і більше, тому визначити щільність насадки технічно складно, особливо якщо врахувати, що корпуса виготовляють не тільки у вигляді циліндра, а також у вигляді тора, конусної, трапецевидної форми. При завантаженні насадки нерідко в корпусі фільтра утворюються повітряні прошарки між шарами насадки, в той час коли вся маса насадки завантажена в корпус фільтра. Такі повітряні прошарки утворюються також і при інтенсивній регенерації, наприклад сильним потоком водоповітряної суміші, при цьому насадка розрихлюється перебуваючи у псевдорозрідженому стані. При поверненні в своє початкове положення щільність насадки змінюється і її величина, як правило, зменшується, що призводить до зменшення величини середньої індукції поля в насадці і до зменшення ефективності процесу очистки.

Рис. 1 Залежність відносної зміни індуктивності L/L₀ вимірюваної котушки від щільності (Щ) ферогранул насадки, розміщених в об'ємі котушки: 1. Залежність L/L₀=f(Щ) для кулькових ферогранул з сталі ШХ-15; 2. Залежність L/L₀=f(Щ) для ферогранул з стружки 40Х13.

Запропоновано щільність насадки контролювати індуктивно-магнітним методом [5]. Для цього перед завантаженням в корпус магнітного фільтра розраховують індуктивність соленоїдної намагнічуючої системи

(1)

- магнітна стала , - магнітна проникність середовища соленоїда, N - кількість витків соленоїда, S - площа поперечного перерізу соленоїда, l - довжина соленоїда, k - коефіцієнт, який залежить від співвідношення , d - діаметр соленоїда.

При заповненні соленоїда насадкою, наприклад, феромагнітними кульками, величина в (1) визначається:

(2)

де - магнітна проникність матеріалу насадки, Щ - щільність насадки. Величина індуктивності соленоїда при заповненні кульковою феромагнітною насадкою розраховується за співвідношенням

(3)

індуктивний магнітний контроль очистка

Рис. 2 Залежність відносної зміни індуктивності L/L₀ вимірювальної котушки від щільності (Щ) ферогранул з ферита 3000 НМС

По кривій намагнічування B = f(H) для матеріалу насадки розраховуємо величину . Знаючи необхідну величину щільності насадки Щ розраховуємо величину індуктивності L при якій забезпечується оптимальний режим процесу магнітної очистки.

Проводились експериментальні дослідження з визначення впливу щільності Щ ферогранул насадки на індуктивність котушки в об'ємі якої розміщували ферогранули. Визначали відносну зміну величини індуктивності в залежності від щільності (Щ). ( - індуктивність котушки без ферогранул; - індуктивність котушки з ферогранулами). Дослідження проводили з ферогранулами у вигляді кульок з сталі ШХ-15, діаметром 5,71 мм, гранул стружки з сталі 40Х13, гранул ферита 3000НМС. Результати досліджень представлені на рисунку 1,2. На рис. 1 (крива 1) представлена залежність для гранул з кульок ШХ-15; крива 2 - для гранул стружки з сталі 40Х13. На рис. 2 представлена залежність для гранул ферита 3000НМС еквівалентним діаметром 5 мм. Для кульок ШХ15 щільність (Щ) змінювали від 0,0066 до 0,53, для гранул стружки від 0,0065 до 0,35, для гранул ферита від 0,018 до 0,47. Слід відмітити, що величини щільності 0,53; 0,35; 0,47 - це характерні величини щільності відповідних насадок в промислових фільтрах.

Визначення відносної зміни індуктивності дозволяє контролювати щільність ферогранул насадки промислових фільтрів-осаджувачів. На корпусі 1, фільтра (рис. 3) розміщена тонкошарова вимірювальна котушка 4, яка дозволяє контролювати необхідну щільність ферогранул насадки 2, як перед процесом очистки, в процесі очистки, так після кожного циклу регенерації насадки.

Намагнічування ферогранул насадки в процесі очистки відбувається магнітною системою 3. Контроль за ефективністю роботи фільтра можна також здійснювати контрольними касетами 4 (рис. 4), заповненими фіксованою масою ферогранул насадки 5 з вимірювальними котушками 6. Щільність і розмір гранул насадки в касетах і в корпусі фільтра встановлюють однаковими. До початку процесу очистки вимірюються величини першої касети за напрямком руху рідини, і другої касети на виході з корпуса магнітного фільтра (рис.4). В процесі очистки величини і будуть змінюватись.Спочатку інтенсивний “занос” домішками ферогранул відбувається в касеті (k1), що призводить до швидкої зміни , в подальшому відбувається “занос” домішками ферогранул касети (k2) і поступово збільшується величина . При досягненні фільтроциклу () різниця , що свідчить про необхідність регенерації насадки фільтра.

Запропонований метод дозволяє оцінювати ефективність процесу магнітної очистки в кількісних характеристиках. Для цього у вимірювальну котушку по черзі розміщують проби технологічної води з різною концентрацією () феродомішок, при цьому вимірюють і будують залежність . Результати вимірювань представлені на рис. 5.

В подальшому при експлуатації промислового магнітного фільтра відбираючи проби очищаємої рідини до і після фільтра і визначаючи і відповідно до і після очистки з графічної залежності (рис. 5) визначають концентрацію домішок до і після фільтра і відповідно розраховують ефективність очистки . Наприклад, величина для проби технологічної води до фільтра складає , що відповідає 90 мг/л, а для проби води після фільтра , що відповідає 24 мг/л. Тоді .

Запропонований метод дозволяє ефективно контролювати процес магнітної очистки і оперативно визначати фільтроцикл ().

Проводились дослідження для визначення фільтроциклу () при магнітній очистці оборотної води прокатного стану. Вимірювали величину для магнітного фільтра заповненого насадкою у вигляді кульок з сталі ШХ-15 діаметром 5,71 мм. Ця величина складала 2,2 (рис. 6). В процесі магнітної очистки величина вимірювальної котушки неперервно контролювалась. З рис. 6 видно що при зміні часу від 0 до 0,72 год. величина змінюється пропорціонально часу, а при = 0,72 год, величина досягає значення 2,248 і практично не змінюється. Це свідчить про те, що в об'ємі намагніченої кулькової насадки накопичилась максимальна маса феромагнітних домішок під дією магнітного силового фактора. В подальшому ефективність процесу очистки різко зменшується і наближається до нуля. Магнітний фільтр відключається від технологічної схеми і проводиться регенерація феромагнітної насадки, після чого фільтр включається в роботу. Визначення фільтроциклу () і контроль за процесом магнітної очистки можна здійснювати вимірюванням відносної зміни тангенса кута втрат tgб/tgб0 матеріалу фільтруючої насадки (tgб0 - тангенс кута втрат матеріалу насадки до початку процесу очистки без феродомішок, tgб - тангенс кута втрат матеріалу насадки в процесі очистки з феродомішками). Наприклад, перед початком процесу магнітної очистки в утановці, описаній вище, tgб/tgб0 складає 1,000668, а при “насиченні” насадки феродомішками tgб/tgб0 = 1,0832. Враховуючи, що величини L, tgб вимірюються електровимірювальними системами, то процес контролю щільності ферогранул насадки і контролю ефективності насадки може бути автоматизованим.

Література

1.Электромагнитные фильтр-осадители. (Монография). Сандуляк А.В., Гаращенко В.И., Львов. Изд. „Вища школа”. 1982.

2. Гаращенко В.І., Дубчак В.О., Волков І.В. Нова поліградієнтна пластинчаста фільтруюча насадка. Інформаційний лист № 49-85, серія 17, Рівне ЦНТІ, 1985.

3. Гаращенко В.І, Волков І.В., Кузнецов С.О. Магнітні властивості феритової фільтруючої загрузки. Депоновано в Укр НДІНТІ, 1987, 0,3 др.ар.

4. Сандуляк О.В., Гаращенко В.І. Намагнічування ланцюжка і пакетів стержнів. Технічна електродинаміка №4, 1989, 0,35 др. ар.

5. Гаращенко В.І., Гаращенко О.В. Індуктивно-магнітний метод контролю щільності поліградієнтної насадки магнітних фільтрів. Матеріали студентської наукової конференції НУВГП, випуск 2, Рівне, 2007.

Размещено на Allbest.ru