РАЗДЕЛ 2
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЛЕЙ В МАГНИТНОЙ СИСТЕМЕ ДАТЧИКОВ ФЕРРОМАГНИТНЫХ ТЕЛ.
2.1.Схемы построения магнитных систем датчиков обнаружения ФТ.
Основой системы контроля наличия в потоке немагнитных сред на конвейере ФТ являются датчики. Наиболее низкий порог чувствительности имеют феррозондовые элементы, которые применяются для измерения параметров магнитных полей.
Магнитный материал ФТ в большинстве своем представляет конструкционные стали, магнитные параметры которых находятся в пределах . Несмотря на то, что эти материалы имеют низкую коэрцитивную силу и поэтому слабо намагничивается, контроль наличия ФТ можно производить как в приложенном поле, так и по остаточному полю намагниченного ФТ.
Предлагаются два варианта построения магнитных систем датчиков ФТ. Первая система обладает более высоким порогом чувствительности, но имеет более простую конструкцию, все ее детали неподвижны. Эта магнитная система имеет еще несколько методов построения, которые будут рассмотрены дальше. Упрощенный вид конструкции этой магнитной системы показан на рис. 2.1.
Постоянные магниты 1 (в рассматриваемом варианте их три, но длину магнитной системы можно увеличить путем увеличения числа магнитов) расположены над крестообразными датчиками магнитного поля 2. Датчики представляют собой стержни или пластины с воздушным зазором или с модулятором посередине.
В воздушных зазорах концентраторов датчиков могут располагаться ферромодуляционные элементы, которыми являются стержневые двухэлементные феррозонды или кольцевые модуляторы.
Полярность ПМ такова, что при идеальной намагниченности ПМ и абсолютно симметричных элементах датчика, осевая составляющая напряженности магнитного поля в воздушном зазоре равна нулю. При появлении в области действия магнитной системы ФТ симметрия нарушается и в воздушном зазоре появляется составляющая напряженности магнитного поля параллельная осям датчика. Конструкция магнитной системы датчиков ФТ показана на рис. 2.2.
Линейка из ПМ и измерителей магнитного поля, состоящих из концентраторов и ФМЧЭ, крепится над транспортером так, как это показано на рис. 2.3.
Возможны несколько методов построения этого варианта магнитной системы датчиков ФТ, которые отличаются друг от друга способом размещения постоянных магнитов и датчиков. Техническая реализация этих методов в виде схем размещения устройств магнитных систем показана на рис. 2.4.
Методы построения магнитной системы приведенные на рис.2.4.а,б используют приложенные поля для обнаружения ФТ в потоке угля. Метод, реализацию которого иллюстрирует рис. 2.4.в, основан на измерении остаточного поля.
В методе, показанном на рис.2.4.а постоянные магниты располагаются выше, чем датчики. Такое взаимное положение дает возможность максимально приблизить магнитопроводы датчиков к поверхности немагнитной среды, однако намагничивающее поле постоянных магнитов становится меньшей интенсивности.
В варианте, показанном на рис. 2.4.б, постоянные магниты находятся ближе к поверхности немагнитной среды, чем датчики. При этом методе ФТ намагничиваются до большего значения намагниченности, чем в предыдущем методе, однако датчики, регистрирующие информационные параметры магнитного поля находятся на большем расстоянии до поверхности угля. В этом случае требуется более низкий порог чувствительности датчиков.
Как метод, показанный на рис.2.4.а, так и метод, показанный на рис.2.4.б характерен тем, что измерение информационных параметров магнитного поля происходит в приложенном поле постоянных магнитов, что требует тщательной настройки компенсации разбаланса магнитного поля постоянных магнитов в магнитопроводах датчиков.
Метод построения магнитной системы датчика ФТ приведенный на рис. 2.4.в принципиально отличается от рассмотренных тем, что контроль присутствия ФТ происходит не в приложенном поле, а в остаточном. То есть происходит предварительное намагничивание ФТ полем постоянных магнитов, затем намагниченное ФТ перемещается конвейером под датчиками, которые осуществляют регистрацию информационных параметров поля.
Отдать предпочтение какому-либо из методов построения магнитной системы датчика ФТ без анализа магнитных полей в рабочей области каждой из систем не представляется возможным. Поэтому в дальнейшем производится расчет магнитных полей в области систем и обосновывается выбор того или иного варианта.
Конструкция второго варианта датчиков наличия ФТ в потоке немагнитной среды [66,67] показана на рис. 2.5, 2.6. На горизонтальной оси расположены щупы 1, которые могут свободно вращаться. Для того чтобы щупы при ударах не теряли контакта с поверхностью среды, ось соединена с демпфером 6. Один из центральных щупов имеет механическую связь с датчиком угла поворота, в качестве которого используется индуктосин 5. Внутри щупов смонтированы датчики обнаружения ФТ, которые состоят из постоянного магнита 2 и феррозондов 3. Более подробно конструкция датчика обнаружения ФТ показана на рис. 2б. В датчик входят два феррозонда 1 и 2, постоянный магнит 4, которые размещены внутри корпуса щупа 3. Корпус щупа выполнен из легированной немагнитной стали с высокой износостойкостью. Датчик располагается над поверхностью ленты транспортера 8 так, чтобы при контакте с поверхностью среды 7 щупы отклонялись на малый (150 - 200) угол от вертикального положения. Таким образом, величина угла несет информацию о толщине слоя немагнитной среды. Если =0, то это значит, что немагнитная среда на ленте транспортера отсутствует. Наличие в немагнитной среде ФТ вызывает разбаланс феррозондов, вследствие чего формируется сигнал, который поступает на схему обработки.
Постоянный магнит и сердечники феррозондов расположены так (рис.2.6), что силовые линии поля магнита пересекает сердечники феррозондов в поперечном направлении, что вызывает в выходных обмотках феррозондов минимальный сигнал, обусловленный только несимметрией намагниченности постоянного магнита и не полной идентичностью феррозондов
- Киев+380960830922