壓力液位變送器和超聲波液位計在重介密控系統(tǒng)液位控制中應(yīng)用

 重介選煤密度控制的目的是使測量密度值跟蹤、趨近直至等于設(shè)定值。由于選煤工藝決定了在正常生產(chǎn)過程中合格介質(zhì)的密度呈上升趨勢，故控制系統(tǒng)是通過控制清水閥閥門的開度補加清水，來實現(xiàn)合格介質(zhì)密度的穩(wěn)定?？刂葡到y(tǒng)采用PID控制算法，使合格介質(zhì)密度控制穩(wěn)定、且控制精度高。
 
西山煤電屯蘭礦選煤廠重介系統(tǒng)運行可靠，但自動化操作、控制水平較低。除重介懸浮液密度能實現(xiàn)自動控制外，其它各種參數(shù)及調(diào)節(jié)均以手動完成，嚴重制約精煤產(chǎn)率，造成介質(zhì)消耗增大，增加職工勞動強度。本文論述屯蘭礦選煤廠的合介桶、精煤稀介桶、中矸稀介桶、精煤磁尾桶、中矸磁尾桶等14個桶的技術(shù)改造，選用了超聲波液位計和壓力液位變送器以達到自動控制，提高精煤產(chǎn)率，減少不必要支出的目的，值得同行借鑒。


 
　　1、改造的背景
屯蘭選煤廠重介改造是在原跳汰洗煤基礎(chǔ)上進行的。改造前，由于主廠房空間結(jié)構(gòu)比較低，因此重介系統(tǒng)渣漿泵及入料桶較多，生產(chǎn)過程中，各桶液位完全靠人工操作閥門開度大小及變頻器頻率控制，但由于煤質(zhì)、煤量、水量經(jīng)常發(fā)生變化時，各桶液位很難保證平衡，所以各種渣漿泵入料量或大或小，存在氣蝕現(xiàn)象，造成設(shè)備磨損嚴重，維護工作量增加。其次入料量不穩(wěn)定，即磁選機通過量不穩(wěn)定，造成磁選機尾礦調(diào)節(jié)不便，磁選機溢流量或高或低，介耗大。入選量不穩(wěn)定，也即分選、分級濃縮旋流器壓力不穩(wěn)定，造成分選、分級效果變差，影響產(chǎn)品質(zhì)量。
 
　　2、改造的技術(shù)方案
　　2.1在三個合介桶上安裝超聲波液位計,該液位計測量范圍0-8米，適用于選煤廠合介桶液位的測量。
　　2.2在煤介桶、精煤稀介桶、中矸稀介桶、精煤磁尾桶、中矸磁尾桶等14 個桶安裝壓力式液位變送器，該液位計安裝在桶的底部，通過測量水的壓力來顯示水的液位。
　　2.3煤介桶，精煤磁尾桶的泵通過變頻器控制，煤介桶，精煤磁尾桶的液位自動控制通過控制變頻泵的頻率的大小自動調(diào)節(jié)?？刂凭葹?plusmn;5%，其中煤泥介質(zhì)桶、精煤磁尾桶在實現(xiàn)液位穩(wěn)定的前提下，其所對應(yīng)的旋流器入料壓力不低于0.15MPa。為保證旋流器入料壓力不低于0.15MPa，在媒介桶、精煤磁尾桶上安裝電動調(diào)節(jié)補水閥，共六臺，口徑DN100，閥芯采用不銹鋼材質(zhì)，可通過程序控制自動補水。
　　2.4使用上位機設(shè)置各桶的液位，通過PID調(diào)節(jié)器來調(diào)節(jié)相應(yīng)變頻器速度或電動閥開度，從而實現(xiàn)對各桶液位的控制。
2.5中矸磁尾桶通過編程液位實現(xiàn)低液位停、高液位開的自動控制。
 
　　3、改造的工作原理
　　3.1 超聲波液位計的工作原理。聲波測量技術(shù)是基于超聲波脈沖從到達測量表面到返回時間來測量的，傳感器發(fā)出超聲波脈沖，然后通過選擇從介質(zhì)表面反射回來的超聲波信號，并計算信號在傳感器和介質(zhì)表面之間的往返時間，形成輸出信號。
　　3.2 壓力液位變送器的工作原理。當(dāng)液位變送器投入到被測液體中某一深度時傳感器迎液面受到壓力，計算公式為:P=ρ×g×H + Po式中，P為變送器迎液面所受壓力，ρ為被測液體密度，g為當(dāng)?shù)刂亓铀俣?，Po：變送器投入液體深度同時，通過導(dǎo)氣不銹鋼講液體壓力引入到傳感器的正壓強，再將液面上的大氣壓Pa與傳感器的負壓腔相連，以抵消傳感器背面的Pa，使傳感器測得壓力為：ρ×g×H，顯然，通過測取壓力P，可算出液位深度。


 
　　4、改造的預(yù)期目標所有桶液位顯示值為桶位的百分數(shù)，檢測的準確**誤差要小于3%，現(xiàn)場及廠調(diào)度室要有液煤磁尾桶的液位，自動控制通過控制變頻泵的頻率的大小自動調(diào)節(jié)。精煤磁尾桶和中矸稀介桶的液位通過其泵出料管閥門自動調(diào)節(jié)，控制精度為±5%，其中煤泥位顯示和高低液位聲光報警裝置。煤介桶，精介質(zhì)桶、精煤磁尾桶在實現(xiàn)液位穩(wěn)定的前提下，其所對應(yīng)的旋流器入料壓力不低于0.15MPa。低于0.15MPa時，由補水閥自動調(diào)節(jié)補水。同時，中矸磁尾桶要實現(xiàn)低液位停、高液位開的自動控制。
 
　　5、相關(guān)配套設(shè)施的同步改造
　　5.1 三個系統(tǒng)在現(xiàn)場各安裝一臺儀表箱，用于安裝數(shù)顯儀表，并顯示各桶的液位。同時將電流信號傳至PLC中，在上位機顯示各桶的液位。在每臺儀表箱安裝聲光報警器一臺，用于現(xiàn)場液位高低報警。
　　5.2 新增加上位機兩臺、IFIX上位機軟件三套，用于顯示和設(shè)置參數(shù)。
　　5.3 通過上位畫面編制、下位程序調(diào)整，從而實現(xiàn)重介工藝參數(shù)的顯示和控制自成系統(tǒng)。
　　5.4 新增加的上位機放置在主洗密控室，通過光纖連接。
　　5.5 新增一臺PLC柜，放置在三層配電室。
　　5.6 PLC模塊部分
　　9槽機架：IC697CHS790 2塊
　　電源模塊：IC697PWR711 2塊
　　通訊模塊：IC697BEM733 1塊
　　總線傳輸模塊：IC697BEM713 1塊
　　模擬量輸入模塊：IC697ALG230 3塊
　　模擬量輸出模塊：IC697ALG320 12塊
 
　　6、改造的效益分析
經(jīng)過近兩個月時間的試運行發(fā)現(xiàn)：改造前與改造后相比，每小時處理原料焦煤（粒度為0～50mm）的情況下，精煤、中煤產(chǎn)率分別提高1.7%、1.5%，數(shù)量效率提高3.1%。以年入洗200萬噸焦煤計算，每小時洗煤增加煤產(chǎn)率提高3噸，年可增加洗精煤產(chǎn)量3.4萬噸，以每噸精煤1500元計算，年可增收5100萬元，同時煤矸石產(chǎn)率下降，可減少廢棄物。另外，改造前，設(shè)備經(jīng)常因為沒料空開，增加對設(shè)備的損耗和能源動力消耗，改造后，則有效避免了這些現(xiàn)象。由此可見，該項目的經(jīng)濟效益和社會效益非常突出。
 
　　7、結(jié)論
　　實施重介密控系統(tǒng)液位控制改造工程，不僅提高了精煤和中煤的產(chǎn)率，提高了資源利用率，而且降低了廢棄物的產(chǎn)生量，降低了職工的勞動負荷，具有良好的經(jīng)濟和社會效益，符合科學(xué)發(fā)展的理念，值得同行業(yè)進一步推廣。


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