重介悬浮液密度自动控制系统的应用

2005/9/9 10:13:48

　　摘　要　介绍了鸡西市选煤厂重介悬浮液密度自动控制系统的组成、过程控制、应用效果。
　　关键词　重介悬浮液　密度　自动控制

Application of the Density Autocontrol System
to the Dense -Medium Suspension Liquid
Wang Ruihong
(Ji Xi University,Ji Xi 158100)

　　Abstract　The paper presents the formation of the density autocontrol system of the dense-medium suspension liquid,the process
control a nd usage result in Ji Xi Preparation Plant.
　　Key Words　Dense-Medium suspension liquid　Density　Autoco ntrol

0　引　言
　　选煤过程主要工艺环节的自动控制是实现选煤自动化的基础。近年来，随着选煤事业的迅速发展，世界各主要产煤国都非常重视选煤过程各工艺环节自动化技术的理论研究和实际应用；我国为适应选煤工业的发展，在选煤自动化方面也作了许多工作，并研制开发出一些适于主要工艺环节的自动控制系统及相应的传感元件，收到了明显效果。但是，就我国目前应用现状来看，由于老选煤厂自动化水平很低，生产过程大多是司机凭经验手动操作；而新建厂除了设集中控制系统外很少采用完整的自动化装置；这些与国际先进水平相比都存在很大差距。所以，为了提高我国选煤厂的生产自动化水平和经济效益、社会效益，将适合我国选煤厂生产环境条件的高新自动化技术用于老厂的技术改造和新厂的建厂设计上已势在必行。
　　鸡西市选煤厂是一座于1990年5月投产，年处理能力为60万t的新型选煤厂。该厂采用以710/500三产品重介旋流器为主机的重介选及浮选、尾煤浓缩、压滤、干燥的联合流程。在主要工艺环节上采用了自动控制系统，多年的应用实践证明，效果良好。鉴于篇幅，下面仅就重介工艺环节密度自动控制系统的应用进行介绍，以供同行参考。

1　重介悬浮液密度自动控制系统
　　在重介质选煤过程中，重介悬浮液密度是重要的工艺参数，其密度是否稳定直接影响着产品质量　　和选煤经济效益。因此，迅速、准确地检测密度并及时进行调节是十分重要的。
1.1　密度自动控制系统与工作原理
　　根据鸡西市选煤厂工艺流程特点，设计的密度自动控制系统主要由控制柜、密度测量桶、密度测量仪表、给定电路、PID调节器、电动操作器、电动执行器、分流箱和加水装置等组成，其方框图如图1示。

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图1　密度自动控制系统方框图

由方框图知，它由两个闭环回路组成，其一：悬浮液密度降低时自动打分流；其二：悬浮液密度高于给定密度一定范围时自动加水。具体工作过程是：当测量密度低于给定密度时，由密度测量信号Ⅰ_P与外给定模拟密度信号Ⅰ_P°送入调节器输出回路进行比较，其偏差信号进行PID调节，调节器的输出信号送入伺服放大器，此输入信号与位置反馈信号在伺服放大器的前置级进行比较，比较后的偏差信号经放大器放大驱动电动机执行器工作，电动执行器执行机构控制分流箱的分流板打分流，并将浓缩后的悬浮液返回合格悬浮液桶，使密度逐步回升，直至密度测量信号与外给定信号相等为止，此时电动执行器工作在一稳定的位置上，这一过程是提高悬浮液密度的过程。当测量密度高于给定密度时，将密度测量信号Ⅰ_P与外给定模拟密度信号Ⅰ_P°送入比较电路进行比较，其偏差信号经比较电路的放大电路进行放大，驱动电动执行器工作，电动执行器的执行机构控制加大水装置加水，使密度逐步降低，这一过程是降低悬浮液密度的过程。这样就可以使悬浮液密度保持稳定。
1.2　压力测量系统与测量原理
　　压力测量系统如图2示，被测悬浮液从合格悬浮液输送管引到入料管，由控制板调节入料量的大小。筛网用于排除悬浮液中的大颗粒煤和矸石，以免堵塞节流嘴。筛下悬浮液大部分径测量桶、节流嘴流入合格悬浮液桶；部分悬浮液从溢流槽溢出与筛上物料混合经溢流槽的溢流管也返回合格悬浮液桶。

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图2　压力测量系统示意图
1—入料管；2—控制板；3—筛网；4—溢流槽；5—溢流嘴
6—测量桶；7—节流嘴；8—上、下膜合；9—差压变送器

　　压力测量采用弹性隔膜作为测压元件。用法兰盘将其安装在悬浮液测量桶上，上法兰用连接管将上部隔膜的压力传递给差压变送器的负压室，下法兰用连接管将下部隔膜的压力传递给差压变送器的正压室，测量桶末端有小直径节流嘴用以调节桶内的悬浮液实现缓慢流动。当悬浮液充满测量桶并有溢流时，上、下部隔膜中心至溢流面的高度分别为h1、h2，设上、下部隔膜中心点处的压力分别为P₁、P₂，则由流体的静态特性(因悬浮液处于缓慢流动状态)知：
　　P₁＝P_°+P_sugh₁
　　P₂＝P_°+P_sugh₂
式中　Psu—悬浮液密度
　　　P_°—当地大气压力
设差压变送器测得的压差为ΔP，则
　　ΔP＝P₂-P₁＝(h₁-h₂)P_sug
从图2中看出，h₁-h₂＝H，则
　　ΔP＝HP_sug
因H、g为常数，测出△P即可知P_su的数值。
1.3　压力—电流转换装置
　　压力—电流转换采用CECC-332型电容式双法兰差压变送器，变送器测量范围0～600mmH₂O，输出4～20mA电流信号，二线制传输，电源电压DC-24V，它的测压部件主要由正压、负压容室法兰基座和差动电容膜盒组成。其工作过程是，当差压经由正压侧导压口和负压侧导压口分别导入正、负压容室时，就分别加在差动电容膜盒的正、负压各室的隔离膜片上，通过腔中硅油的液压传递，将被测压力分别引入到中心感压膜片的两侧。当压力存在差压ΔP时，中心感应膜片产生位移，因而使中心感压膜片与两边弧形电容极板的间距不再相等，从而使电容C₁和C₂不再相等。通过电路的检测和调整放大，转换为二线制输出的4～20mA直流电信号，再经电流转换器转换成与DDZ-Ⅱ型仪表配合的0～10mA标准电信号。输出电流与被测压力成正比，测出压力即可知悬浮液密度的变化。

2　应用效果
　　该重介悬浮液密度自动控制系统自使用以来，生产实践表明：系统构成简单、动作可靠、精度较高，控制精度为±0.01g/cm³。用该装置控制710/500三产品重介旋流器的分选密度，处理50～0.5mm难选、极难选煤时，一段旋注流器的E_P值小于0.037，二段旋流器的E_P值小于0.071，在分选效果、过程控制方面达到国内领先水平。

作者单位：鸡西大学，鸡西158100

参考文献
　1　施仁等.工业自动化仪表与过程控制.北京：国防工业出版社，1980

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