論同位素密度計在重介選煤密控系統(tǒng)的應(yīng)用

1、論同位素密度計在重介選煤密控系統(tǒng)的應(yīng)用（達竹公司渡市選煤發(fā)電廠 黎遠志0818-2315953 lyzxxxxx)摘 要本文介紹了渡市選煤發(fā)電廠采用同位素密度計在重介懸浮液密度控制系統(tǒng)的應(yīng)用情況，以及密度控制系統(tǒng)的主要組成、過程控制、應(yīng)用效果。關(guān)鍵詞同位素密度計；重介懸浮液；密度控制引言 重介選煤工藝環(huán)節(jié)的主要過程自動控制是實現(xiàn)選煤自動化的基礎(chǔ)。近年來，隨著選煤事業(yè)的迅速發(fā)展，重介選煤自動化控制也取得了長足的進步，自動化控制技術(shù)人員根據(jù)重介選煤行業(yè)特點研發(fā)出很多先進的自動控制元器件及系統(tǒng)，并由生產(chǎn)單位應(yīng)用到生產(chǎn)系統(tǒng)中，收到了顯著效果。渡市選煤發(fā)電廠是一座投產(chǎn)于1982

2、年5月，年設(shè)計處理能力為45萬t的中心選煤廠，近年來通過持續(xù)擴能改造，實際原煤入洗能力已超過90萬噸，2008年初，由集團公司出資立項，實施了重介選煤生產(chǎn)線技術(shù)改造。改造后，該廠改造成為以 一臺1100/780型三產(chǎn)品無壓重介旋流器為主機，年入洗原煤100萬噸的新型重介選煤廠。在主要工藝環(huán)節(jié)上采用了同位素密度計、磁性物含量儀表、超聲波液位計密等大量先進自控元器件為核心組成控制系統(tǒng)，通過近半年的試生產(chǎn)證明，采用同位素密度計的自動化控制系統(tǒng)運行穩(wěn)定，效果良好，其準確性和智能化遠遠高于傳統(tǒng)密控元件。下面將這一應(yīng)用情況進行粗淺的分析。1.1 同位素密度計特點（1）自動測定并數(shù)字顯示被測流體的密度或濃度

3、（重量百分含量），顯示周期2t255秒范圍內(nèi)可調(diào)。（2）測量精度：一般為0.002克/厘米3，較好時可達0.0005克/厘米3。（3）密度測量范圍：0.5 - 8克/厘米3。（4）可測管道尺寸：50 - 750毫米。（5）放射源泄漏量符合國際原子能機構(gòu)（IAEA）和國際放射性防護委員會（ICRP）標準，安全可靠。1.2 組成 管上密度計主要由放射源室、探測器、電纜、驅(qū)動器和信號處理機五個部分組成。（1） 放射源及源室：放射源為銫137，一般強度為20毫居里。發(fā)射能量為662千電子伏特的伽瑪射線。放射源放在一個雙層不銹鋼容器內(nèi)，呈玻璃球狀，容器周圍由鉛組成堅實的防護層衰減射線，使其僅按要求的方向

4、發(fā)射。防護層的屏蔽能力優(yōu)于NHMRC要求。（2）探測器：由閃爍檢測器和前置放大器組成。主要作用是接收與轉(zhuǎn)換（包括放大）輻射脈沖，每一個進入檢測器晶體的伽瑪射線光子，產(chǎn)生一個輸出脈沖，它的電壓與入射光子的能量成正比，這些脈沖被放大后，經(jīng)連接探測器和信號處理機的同軸屏蔽電纜傳輸。（3）電纜：連接探測器與信號處理機的專用鎧裝電纜。金屬鎧裝外套管內(nèi)載有三根同軸電纜，每根電纜裝有一個不可互換插頭。脈沖信號及探測器內(nèi)的高、低工作電壓均由此電纜傳輸。儀器所配電纜標準長度為20米。（4）電纜驅(qū)動器：信號處理機安裝在距離探頭位置大于20米的地方，才需要配電纜驅(qū)動器，電纜驅(qū)動器安裝在電纜的尾端，可驅(qū)動最長為300

5、米接至信號處理機的信號線。（5）信號處理機：本套儀器的核心部分。實時計算、顯示流體的密度、重量百分濃度，輸出端輸出相應(yīng)的420mA模擬電流。當(dāng)輸入接口接收電磁流量計420mA輸入信號時，經(jīng)自動計算后顯示固體流量和干礦累積重量。1.3 基本原理 射源發(fā)射出 射線光子穿過待測物，根據(jù)待測物密度不同而產(chǎn)生衰減，衰減程度與待測介質(zhì)密度有關(guān)。透射部分被探測器接收，探測器內(nèi)的閃爍檢測器組件和前置放大器將透射的射線光子轉(zhuǎn)換成一定幅度的電脈沖信號送到信號處理機。 信號處理機根據(jù)用戶事先校準、標定并存入其內(nèi)存的一組現(xiàn)場變量值，由探測器送來的脈沖信號，經(jīng)微處理機計算，在八位發(fā)光數(shù)碼管上周期性地自動顯示流體的密度或

6、重量百分濃度值。1.4基本功能和精度范圍 基本功能（1）自動測定并在八位發(fā)光數(shù)碼管的前六位上顯示流體的密度、重量百分比濃度和固體質(zhì)量流量。顯示內(nèi)容由用戶通過鍵盤操作定義。并可顯示代表密度值的脈沖數(shù)（稱為記數(shù)率）及相應(yīng)的420mA模擬轉(zhuǎn)換電流。在八位發(fā)光數(shù)碼管的后兩位上顯示對應(yīng)的變量字符。（2）可接收電磁流量計420mA電流信號，周期性地計算并在另一組五位發(fā)光數(shù)碼管上顯示流過管道內(nèi)流體中所含固體質(zhì)量的累積量。（3）周期性地計算并通過信號處理機的兩路電流輸出接口，輸出三個電流值中的任意兩個電流值。這三個電流是：密度轉(zhuǎn)換模擬電流，重量百分濃度轉(zhuǎn)換模擬電流，固體質(zhì)量流量轉(zhuǎn)換模擬電流。（4） 設(shè)有報警輸

7、出接口，當(dāng)被測流體密度超過上限或低于下限時，輸出報警信號。超過上限時，報警輸出持續(xù)的4V電壓信號；低于下限時，報警輸出斷續(xù)、周期為1秒的4V電壓信號。（5）可自動對放射源的衰減進行補償。 （6）支持電源可保證微處理機在停電1個月情況下，RAM內(nèi)容不丟失。存貯器內(nèi)容未更新時，均存貯上一周期測試值或輸入值。2. 重介懸浮液密度自動控制系統(tǒng)在重介質(zhì)選煤過程中，重介質(zhì)懸浮液密度是重介質(zhì)選煤的一個重要工藝參數(shù)，懸浮液的穩(wěn)定與否直接影響著產(chǎn)品的質(zhì)量和經(jīng)濟效益；懸浮液介質(zhì)桶液位的高低也將影響正常生產(chǎn)。因此，對懸浮液密度的在線測控以及磁性物含量和介質(zhì)桶液位的在線檢測，對提高分選效率是十分必要的。重介質(zhì)選煤過程

8、自動測控系統(tǒng)就是為了實現(xiàn)重介質(zhì)懸浮液密度、磁性物含量及介質(zhì)桶液位等參數(shù)的自動檢測與控制而設(shè)計的。根據(jù)川煤集團達竹公司渡市選煤廠三產(chǎn)品無壓重介質(zhì)旋流器以及重介選煤過程的工藝特點，為了保證選煤過程的正常生產(chǎn)條件，并且有效地提高分選效率和穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量，需要對原煤分選過程中懸浮液的密度、煤泥含量、合格介質(zhì)桶液位、旋流器入口壓力進行在線自動測控。 2.1密度自動控制系統(tǒng)與工作原理根據(jù)渡市選煤發(fā)電廠工藝流程特點，設(shè)計的密度自動控制系統(tǒng)主要由控制柜、密度測量桶、密度測量儀表、給定電路、PID調(diào)節(jié)器、電動操作器、電動執(zhí)行器、分流箱和加水裝置等組成。密度自動控制系統(tǒng)由兩個閉環(huán)回路組成，其一：懸浮液密度降低時自動

9、打分流；其二：懸浮液密度高于給定密度一定范圍時自動加水。具體工作過程是：當(dāng)測量密度低于給定密度時，由密度測量信號P與外給定模擬密度信號P送入調(diào)節(jié)器輸出回路進行比較，其偏差信號進行PID調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)器的輸出信號送入伺服放大器，此輸入信號與位置反饋信號在伺服放大器的前置級進行比較，比較后的偏差信號經(jīng)放大器放大驅(qū)動電動機執(zhí)行器工作，電動執(zhí)行器執(zhí)行機構(gòu)控制分流箱的分流板打分流，并將濃縮后的懸浮液返回合格懸浮液桶，使密度逐步回升，直至密度測量信號與外給定信號相等為止，此時電動執(zhí)行器工作在一穩(wěn)定的位置上，這一過程是提高懸浮液密度的過程。當(dāng)測量密度高于給定密度時，將密度測量信號P與外給定模擬密度信號P送入比較

10、電路進行比較，其偏差信號經(jīng)比較電路的放大電路進行放大，驅(qū)動電動執(zhí)行器工作，電動執(zhí)行器的執(zhí)行機構(gòu)控制加大水裝置加水，使密度逐步降低，這一過程是降低懸浮液密度的過程。這樣就可以使懸浮液密度保持穩(wěn)定。 2.2壓力測量系統(tǒng)與測量原理壓力測量系統(tǒng)主要為被測懸浮液從合格懸浮液輸送管引到入料管，由控制板調(diào)節(jié)入料量的大小。篩網(wǎng)用于排除懸浮液中的大顆粒煤和矸石，以免堵塞節(jié)流嘴。篩下懸浮液大部分徑測量桶、節(jié)流嘴流入合格懸浮液桶；部分懸浮液從溢流槽溢出與篩上物料混合經(jīng)溢流槽的溢流管也返回合格懸浮液桶。 壓力測量采用彈性隔膜作為測壓元件。用法蘭盤將其安裝在懸浮液測量桶上，上法蘭用連接管將上部隔膜的壓力傳遞給差壓變送器

11、的負壓室，下法蘭用連接管將下部隔膜的壓力傳遞給差壓變送器的正壓室，測量桶末端有小直徑節(jié)流嘴用以調(diào)節(jié)桶內(nèi)的懸浮液實現(xiàn)緩慢流動。當(dāng)懸浮液充滿測量桶并有溢流時，上、下部隔膜中心至溢流面的高度分別為h1、h2，設(shè)上、下部隔膜中心點處的壓力分別為P1、P2，則由流體的靜態(tài)特性(因懸浮液處于緩慢流動狀態(tài))知：P1P+Psugh1P2P+Psugh2式中Psu懸浮液密度P當(dāng)?shù)卮髿鈮毫υO(shè)差壓變送器測得的壓差為P，則PP2-P1(h1-h2)Psug從圖2中看出，h1-h2H，則PHPsug因H、g為常數(shù)，測出P即可知Psu的數(shù)值。 2.3壓力電流轉(zhuǎn)換裝置壓力電流轉(zhuǎn)換采用BSQ-3型電容式雙法蘭差壓變送器，變送

12、器測量范圍0600mmH2O，輸出420mA電流信號，二線制傳輸，電源電壓DC-24V，它的測壓部件主要由正壓、負壓容室法蘭基座和差動電容膜盒組成。其工作過程是，當(dāng)差壓經(jīng)由正壓側(cè)導(dǎo)壓口和負壓側(cè)導(dǎo)壓口分別導(dǎo)入正、負壓容室時，就分別加在差動電容膜盒的正、負壓各室的隔離膜片上，通過腔中硅油的液壓傳遞，將被測壓力分別引入到中心感壓膜片的兩側(cè)。當(dāng)壓力存在差壓P時，中心感應(yīng)膜片產(chǎn)生位移，因而使中心感壓膜片與兩邊弧形電容極板的間距不再相等，從而使電容C1和C2不再相等。通過電路的檢測和調(diào)整放大，轉(zhuǎn)換為二線制輸出的420mA直流電信號，再經(jīng)電流轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成與DDZ-型儀表配合的010mA標準電信號。輸出電流與

13、被測壓力成正比，測出壓力即可知懸浮液密度的變化。3. 密控系統(tǒng)操作及注意事項操作方法：剛開合介泵后，等待一段時間，待密度及磁性物含量基本穩(wěn)定后，對測量密度進行手動加水或分流控制，在給煤前將給定密度略微調(diào)整為：低于設(shè)定密度0.005Kg/L，壓力為1.80Kg，待達到此密度和壓力后，通知給煤，根據(jù)密度進行相應(yīng)手動調(diào)整，等待10分鐘后可根據(jù)情況全部打到自動，具體加水和分流的給定上限可參照上表，待達到合適密度后將加水自動及分流1、2號執(zhí)行器控制面板打到自動，注意加水上限及分流1、2號上限值，加水上限具體可參考上表根據(jù)煤種不同而定，分流1、2號上限盡量保證相同，同樣大小可參考煤種不同而定，具體大小可根

14、據(jù)實際產(chǎn)品灰分情況略微修改。注意在生產(chǎn)當(dāng)中各桶的液位上下限尤其應(yīng)對合格介質(zhì)桶的也未進行相應(yīng)的上下限調(diào)整，在開車前合介桶液位上限不高于4.60米，在開車后液位上限不超過4.20米，尤其在生產(chǎn)優(yōu)精煤換到普精煤時，注意合介桶液位上限不超過3.60米，待合適后在停洗優(yōu)精煤后，先不要立即洗普精煤，待密度調(diào)節(jié)到普精煤適應(yīng)的密度后，通知帶普精煤。精煤磁尾桶、中煤磁尾桶及矸石磁尾桶液位在停車時注意保持在液位上下限之間，生產(chǎn)停車前盡量控制液位上限小于桶高0.5米，尤其注意在停車后中矸篩上噴水要盡量關(guān)閉，以免長時間后從篩上濺入稀介段后進入合介桶造成液位上漲直至溢流。4.應(yīng)用效果該重介懸浮液密控系統(tǒng)自使用以來，實踐