Главной целью работы горнодобывающего предприятия является получение прибыли за счет максимальной добычи полезного ископаемого при минимальных издержках. При этом необходима гарантия получения продукции необходимого количества и заданного качества. Следует отметить, что от точного учета количества и оценки качества угля зависит как эффективность и рентабельность работы всей шахты, так и эффективность, и надежность функционирования отдельных видов технологического оборудования, в частности ленточного конвейерного транспорта. [1]
В повседневной практике деятельности угольной шахты учет продукции ведется обычно по производительности магистрального конвейерного транспорта. Однако как показывает практика, наряду с полезным ископаемым к скипам угольной шахты поступает доля пустой породы, вследствие чего учет количества материала заданного качества не всегда точен и эффективен.
Промышленность пока не располагает номенклатурой приборов для точного учета полезного ископаемого непосредственно на ленточном конвейере с одновременным контролем его качества и соответствия товарному продукту, а имеющиеся отдельные методы измерения объемной плотности, массового расхода и показателей качества не обладают удовлетворяющей точностью и имеют основные относительные погрешности измерений, значительно превышающие допустимые пределы ±5-10 %.
В горном деле приходится иметь дело с особым, сложным классом величин, которые изменяются хаотично, не предсказуемо как в динамике, так и в абсолютных величинах. Изменение этих величин влечет за собой появление случайных процессов, сигнал о которых преобразуется первичным преобразователем радиоизотопной измерительной системы в непрерывную случайную функцию с высоким спектром частот, ее составляющих, в пределах 200-1000 Гц. В нашем случае задача затрудняется из-за ужесточенных условий эксплуатации измерительных систем, а также непредсказуемости изменения динамических диапазонов измерений. Например, на весоизмерительном комплексе угольной шахты массовый расход поступающего груза может колебаться в пределах от нескольких килограмм до нескольких тонн в секунду.
В связи с этим учет и оценку качества продукции горной отрасли при транспортировании ленточным конвейером целесообразно проводить с использованием радиоизотопного метода измерения объемной плотности, обеспечивающего возможностью бесконтактного контроля и селективного измерения объемных плотностей отдельных компонентов и оценки качества гетерогенного потока, простотой, надежностью и точностью измерений.
Из всех рассмотренных методов и средств измерений по точности и информативности следует отметить радиометрические или радиоизотопные методы.
С начала 50-х годов в России в различных отраслях промышленности, в основном в ужесточенных условиях эксплуатации, с успехом применяются радиоизотопные системы измерения и контроля. Как правило, это были простейшие системы контроля уровня, наличия веществ и материалов в емкостях, измерения плотности образцов материалов. И только в 90-х годах инженеры и ученые России обратили внимание, что этот надежный и долговечный в эксплуатации метод может быть при соответствующих условиях доведен до прецизионной системы измерений различных физических характеристик веществ и материалов. Особенно следует отметить успехи в исследованиях и вклад в разработки и внедрение в нефтетранспортную и нефтедобычную отрасли таких научных центров, как ЦНИИ РТК, ЦКТИ, ООО «Комплекс-ресурс», усилиями которых разработаны, прошли метрологические аттестации и внесены в реестр измерительных средств нефтяной промышленности автоматические системы измерения расхода и количества углеводородов, измерение микроконцентраций различных включений в транспортируемый поток углеводородов [2].
Данная работа использует существующие базовые разработки по радиометрии применительно к грузопотокам конвейерного транспорта шахт и подтверждает целесообразность использования радиометрического прибора для решения задач подземных горных работ. Поясним преимущества данного метода.
В гамма – радиометрии приходится иметь дело с источниками энергии большой мощности, что способствует извлечению достаточно большого количества информации и получению широкой информационной матрицы об измеряемом объекте.
Учитывая высокую энергетическую эффективность гамма-метода, можно провести измерения в наиболее короткий промежуток времени, который в нашем случае составляет несколько миллисекунд. При этом даже за такой малый промежуток времени при имеющихся энергоэффективности и быстродействии блока гамма-излучения (активность источника составляет 6,2 • 109 Бк(имп/с)) можно ввести в поток огромное количество гамма – квантов и зарегистрировать на выходе значительное количество импульсов после взаимодействия с веществом, способных извлечь любую информацию об измеряемом объекте. Именно это обстоятельство позволяет повысить точность измерений в малом диапазоне.
Действительно, информационное поле параметров, которые можно раздельно или совместно анализировать на предмет выявления информативного параметра контроля – практически безгранично. РИИС по своей сущности – дискретная измерительная система, самостоятельно дискретизирующая функция измеряемого аргумента. Теоретически процесс измерения случайной величины начинается с дискретизацией и представления этой величины в виде ряда случайных чисел.
Вторичный преобразователь (ВП) радиоизотопной измерительной системы обрабатывает сложные массивы данных, вычисляя измеряемую величину, и имеет в составе микроконтроллер, имеющий большой информационный ресурс.
На базе вычислительных возможностей ЭВМ доказано, что, анализируя объемную плотность потока полезного ископаемого, как выходной показатель работы подземного добычного забоя, можно составить функционалы для безотносительной оценки качества ПИ, косвенной оценки уровня технологии добычи ПИ, дать характеристику работы персонала и очистного забоя в целом.
На базе информационного ресурса ЭВМ ВП возможно создание единой открытой информационной сети горного предприятия. Как общеизвестно, такая сеть может служить основой для иерархической системы комплексной автоматизации и контроля производственного процесса.
Вот основные причины целесообразности внедрения и эксплуатации радиоизотопного метода на подземном производстве ПИ.
Библиографический список
- Войтюк И.Н. Анализ и синтез системы коммерческого учета нефти с использованием радиоизотопного измерителя плотности // Записки Горного института: РИЦ СПГГИ (ТУ). – Т. 186. – СПб. – 2010. – С.112-115.
- Войтюк И.Н. Принцип и алгоритм измерения параметров отдельных компонент многокомпонентных многофазных потоков в минерально-сырьевом и энергетическом комплексах / Р.М. Проскуряков, А.В. Коптева, И.Н. Войтюк // Фундаментальные и прикладные исследования: сборник статей XI международной научно-практической конференции. – СПб.: Изд-во СПбГПУ. – Т.1. -2011. – С.378-381.