комплекс для определения толщины слоя льда на внутренней поверхности пульпопровода

Формула изобретения

Комплекс для измерения толщины слоя льда на внутренней поверхности пульпопровода, содержащий блок первичной обработки звукового сигнала, блок цифровой обработки сигналов, блок связи с вычислительным устройством, отличающийся тем, что для обработки отраженного звукового сигнала устройство снабжено приемником ответного сигнала результата физического воздействия на пульпопровод, а регистрирующее вычислительное устройство подключено к сетевому адаптеру через переключатель режимов с возможностью обеспечения им двух режимов работы - режима обучения и накопления информации и режима измерения толщины слоя льда, при этом управление аналого-цифровым преобразователем, сетевым адаптером и переключателем режимов осуществляется управляющим устройством, подключенным к дополнительным входам указанных блоков.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к комплексам для измерения толщины стенок трубопроводов с использованием звуковых колебаний и может быть использовано для определения толщины слоя льда на внутренней поверхности пульпопровода.

Известны ультразвуковые толщиномеры объектов и изделий из различных материалов в металлургической, машиностроительной, газовой, топливной и других отраслях промышленности, например устройство ультразвуковой дефектоскопии трубопроводов большой протяженности (пат. РФ № 2188413, МПК G01N29/04).

Однако эти приборы не могут быть использованы для измерения толщины слоя льда на внутренней поверхности пульпопровода.

Известны также ультразвуковые одноканальные толщиномеры для контроля изделий контактным эхо-методом, в которых используется электроакустический преобразователь, излучающий и принимающий ультразвуковые колебания. В процессе измерений преобразователь должен перемещаться вдоль поверхности изделия (Королев М.В. Эхо-импульсные ультразвуковые толщиномеры. М.: Машиностроение, 1980, с.112).

Достоинством их является высокая точность измерения изделий с плоскими и гладкими поверхностями. Их недостаток - низкая точность измерения при работе на искривленной и шероховатой поверхности.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является ультразвуковой эхо-импульсный толщиномер, принятый за прототип, содержащий блок первичной обработки, состоящий из генератора, ультразвукового преобразователя и предварительного усилителя, основного усилителя, аналого-цифрового преобразователя, блок цифровой обработки сигналов, микроконтроллер, блок связи с ЭВМ (пат. РФ № 2246694, МПК G01В 17/02, опубл. 20.02.2005).

Достоинством известного толщиномера является высокая достоверность результатов измерений толщины материалов и возможность использования в автоматизированных системах измерения толщины изделий, при этом измерение толщины производится по скорости распространения ультразвука в испытуемом материале. Приборы используются для целей дефектоскопии и, как правило, предназначены для определения толщины однородного материала в нешироком диапазоне.

Недостатком известного толщиномера для условий измерения толщины слоя льда на внутренней поверхности пульпопровода является невозможность диагностирования неоднородности контролируемого материала - стенки пульпопровода - слоя льда, необходимость использования источника ультразвуковых колебаний, трудность обеспечения мониторинга режима работы как самого пульпопровода в части качественной и количественной оценки обледенения внутренней поверхности пульпопровода, так и силовой установки пульпопровода.

Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей в части мониторинга режимов обледенения внутренней поверхности пульпопровода в процессе его эксплуатации при минимальных затратах времени, упрощение схемы и снижение трудоемкости измерений. Это обеспечивается путем реализации способа определения толщины слоя льда на внутренней поверхности пульпопровода, в котором обрабатывается ответный сигнал физического воздействия на пульпопровод, а в качестве физического воздействия используют механический удар по наружной стенке пульпопровода, а частотно-амплитудный спектр ответного сигнала сравнивают с базовыми частотно-амплитудными спектрами (пат. РФ № 2260175, МПК G01В 17/02, опубл.2005).

Технический результат изобретения достигается тем, что в комплексе для измерения толщины слоя льда на внутренней поверхности пульпопровода, содержащем блок первичной обработки звукового сигнала, блок цифровой обработки сигналов, блок связи с вычислительным устройством, согласно изобретению для обработки отраженного звукового сигнала устройство снабжено приемником ответного сигнала результата физического воздействия на пульпопровод, а регистрирующее вычислительное устройство подключено к сетевому адаптеру через переключатель режимов с возможностью обеспечения им двух режимов работы - режима обучения и накопления информации и режима измерения толщины слоя льда, при этом управление аналого-цифровым преобразователем, сетевым адаптером и переключателем режимов осуществляется управляющим устройством, подключенным к дополнительным входам указанных блоков.

Структурная схема комплекса приведена на чертеже.

Комплекс состоит из приемника звукового сигнала 1, блока согласования 2, аналого-цифрового преобразователя 3, запоминающего устройства 4, сетевого адаптера 5, переключателя режимов 6, управляющего устройства 7 и регистрирующего вычислительного устройства 8 с модулями обработки сигналов 9 и 10. 11 - ответный сигнал.

Принцип действия комплекса заключается в следующем. По пульпопроводу (не показан), по которому под напором транспортируется пульпа, а на его внутренней поверхности образовался слой льда, наносится удар, например, с помощью молотка. Ответный звуковой сигнал 11, возникающий вследствие механического удара, воспринимается приемником 1 (микрофоном) и через блок согласования 2 поступает на аналого-цифровой преобразователь 3. Преобразованный цифровой сигнал поступает на запоминающее устройство 4 через сетевой адаптер 5 и переключатель режимов 6 на регистрирующее вычислительное устройство 8 с модулями обработки сигналов 9 и 10. Программное обеспечение регистрирующего вычислительного устройства 8 включает программный модуль быстрого преобразования Фурье, предназначенный для реализации функции спектрального анализа ответного звукового сигнала. Запоминающее устройство 4 обеспечивает накопление и временное хранение измерительной информации.

С помощью сетевого адаптера 5 реализуется сетевой обмен информацией, накопленной в запоминающем устройстве 4 с регистрирующим вычислительным устройством 8. Взаимодействие аналого-цифрового преобразователя 3, запоминающего устройства 4 и сетевого адаптера 5 обеспечивается переключателем режимов 6 под управлением управляющего устройства 7.

Переключатель режимов 6 обеспечивает работу регистрирующего вычислительного устройства 8 либо в режиме обучения и накопления эталонной информации с помощью модуля 9 при снятии базовых частотно-амплитудных спектров, полученных экспериментально для различных по толщине слоя льда уровней оледенения внутренней поверхности пульпопровода при аналогичном воздействии на пульпопровод, либо в режиме измерения с помощью модуля 10 при снятии текущего частотно-амплитудного спектра, сравнении его с базовыми и путем оценки и регистрации толщины слоя льда на внутренней поверхности пульпопровода.

Отличительные признаки изобретения позволяют расширить функциональные возможности комплекса в части мониторинга режимов обледенения внутренней поверхности пульпопровода в процессе его эксплуатации при минимальных затратах времени, упрощение схемы и снижение трудоемкости измерений.