论同位素密度计在重介选煤密控系统的应用

1、论同位素密度计在重介选煤密控系统的应用（达竹公司渡市选煤发电厂 黎远志0818-2315953 lyzxxxxx)摘 要本文介绍了渡市选煤发电厂采用同位素密度计在重介悬浮液密度控制系统的应用情况，以及密度控制系统的主要组成、过程控制、应用效果。关键词同位素密度计；重介悬浮液；密度控制引言 重介选煤工艺环节的主要过程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，重介选煤自动化控制也取得了长足的进步，自动化控制技术人员根据重介选煤行业特点研发出很多先进的自动控制元器件及系统，并由生产单位应用到生产系统中，收到了显著效果。渡市选煤发电厂是一座投产于1982

2、年5月，年设计处理能力为45万t的中心选煤厂，近年来通过持续扩能改造，实际原煤入洗能力已超过90万吨，2008年初，由集团公司出资立项，实施了重介选煤生产线技术改造。改造后，该厂改造成为以 一台1100/780型三产品无压重介旋流器为主机，年入洗原煤100万吨的新型重介选煤厂。在主要工艺环节上采用了同位素密度计、磁性物含量仪表、超声波液位计密等大量先进自控元器件为核心组成控制系统，通过近半年的试生产证明，采用同位素密度计的自动化控制系统运行稳定，效果良好，其准确性和智能化远远高于传统密控元件。下面将这一应用情况进行粗浅的分析。1.1 同位素密度计特点（1）自动测定并数字显示被测流体的密度或浓度

3、（重量百分含量），显示周期2t255秒范围内可调。（2）测量精度：一般为0.002克/厘米3，较好时可达0.0005克/厘米3。（3）密度测量范围：0.5 - 8克/厘米3。（4）可测管道尺寸：50 - 750毫米。（5）放射源泄漏量符合国际原子能机构（IAEA）和国际放射性防护委员会（ICRP）标准，安全可靠。1.2 组成 管上密度计主要由放射源室、探测器、电缆、驱动器和信号处理机五个部分组成。（1） 放射源及源室：放射源为铯137，一般强度为20毫居里。发射能量为662千电子伏特的伽玛射线。放射源放在一个双层不锈钢容器内，呈玻璃球状，容器周围由铅组成坚实的防护层衰减射线，使其仅按要求的方向

4、发射。防护层的屏蔽能力优于NHMRC要求。（2）探测器：由闪烁检测器和前置放大器组成。主要作用是接收与转换（包括放大）辐射脉冲，每一个进入检测器晶体的伽玛射线光子，产生一个输出脉冲，它的电压与入射光子的能量成正比，这些脉冲被放大后，经连接探测器和信号处理机的同轴屏蔽电缆传输。（3）电缆：连接探测器与信号处理机的专用铠装电缆。金属铠装外套管内载有三根同轴电缆，每根电缆装有一个不可互换插头。脉冲信号及探测器内的高、低工作电压均由此电缆传输。仪器所配电缆标准长度为20米。（4）电缆驱动器：信号处理机安装在距离探头位置大于20米的地方，才需要配电缆驱动器，电缆驱动器安装在电缆的尾端，可驱动最长为300

5、米接至信号处理机的信号线。（5）信号处理机：本套仪器的核心部分。实时计算、显示流体的密度、重量百分浓度，输出端输出相应的420mA模拟电流。当输入接口接收电磁流量计420mA输入信号时，经自动计算后显示固体流量和干矿累积重量。1.3 基本原理 射源发射出 射线光子穿过待测物，根据待测物密度不同而产生衰减，衰减程度与待测介质密度有关。透射部分被探测器接收，探测器内的闪烁检测器组件和前置放大器将透射的射线光子转换成一定幅度的电脉冲信号送到信号处理机。 信号处理机根据用户事先校准、标定并存入其内存的一组现场变量值，由探测器送来的脉冲信号，经微处理机计算，在八位发光数码管上周期性地自动显示流体的密度或

6、重量百分浓度值。1.4基本功能和精度范围 基本功能（1）自动测定并在八位发光数码管的前六位上显示流体的密度、重量百分比浓度和固体质量流量。显示内容由用户通过键盘操作定义。并可显示代表密度值的脉冲数（称为记数率）及相应的420mA模拟转换电流。在八位发光数码管的后两位上显示对应的变量字符。（2）可接收电磁流量计420mA电流信号，周期性地计算并在另一组五位发光数码管上显示流过管道内流体中所含固体质量的累积量。（3）周期性地计算并通过信号处理机的两路电流输出接口，输出三个电流值中的任意两个电流值。这三个电流是：密度转换模拟电流，重量百分浓度转换模拟电流，固体质量流量转换模拟电流。（4） 设有报警输

7、出接口，当被测流体密度超过上限或低于下限时，输出报警信号。超过上限时，报警输出持续的4V电压信号；低于下限时，报警输出断续、周期为1秒的4V电压信号。（5）可自动对放射源的衰减进行补偿。 （6）支持电源可保证微处理机在停电1个月情况下，RAM内容不丢失。存贮器内容未更新时，均存贮上一周期测试值或输入值。2. 重介悬浮液密度自动控制系统在重介质选煤过程中，重介质悬浮液密度是重介质选煤的一个重要工艺参数，悬浮液的稳定与否直接影响着产品的质量和经济效益；悬浮液介质桶液位的高低也将影响正常生产。因此，对悬浮液密度的在线测控以及磁性物含量和介质桶液位的在线检测，对提高分选效率是十分必要的。重介质选煤过程

8、自动测控系统就是为了实现重介质悬浮液密度、磁性物含量及介质桶液位等参数的自动检测与控制而设计的。根据川煤集团达竹公司渡市选煤厂三产品无压重介质旋流器以及重介选煤过程的工艺特点，为了保证选煤过程的正常生产条件，并且有效地提高分选效率和稳定产品质量，需要对原煤分选过程中悬浮液的密度、煤泥含量、合格介质桶液位、旋流器入口压力进行在线自动测控。 2.1密度自动控制系统与工作原理根据渡市选煤发电厂工艺流程特点，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。密度自动控制系统由两个闭环回路组成，其一：悬浮液密度降低时自动

9、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P与外给定模拟密度信号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P与外给定模拟密度信号P送入比较

10、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。 2.2压力测量系统与测量原理压力测量系统主要为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。 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

11、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：P1P+Psugh1P2P+Psugh2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P，则PP2-P1(h1-h2)Psug从图2中看出，h1-h2H，则PHPsug因H、g为常数，测出P即可知Psu的数值。 2.3压力电流转换装置压力电流转换采用BSQ-3型电容式双法兰差压变送器，变送

12、器测量范围0600mmH2O，输出420mA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P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420mA直流电信号，再经电流转换器转换成与DDZ-型仪表配合的010mA标准电信号。输出电流与

13、被测压力成正比，测出压力即可知悬浮液密度的变化。3. 密控系统操作及注意事项操作方法：刚开合介泵后，等待一段时间，待密度及磁性物含量基本稳定后，对测量密度进行手动加水或分流控制，在给煤前将给定密度略微调整为：低于设定密度0.005Kg/L，压力为1.80Kg，待达到此密度和压力后，通知给煤，根据密度进行相应手动调整，等待10分钟后可根据情况全部打到自动，具体加水和分流的给定上限可参照上表，待达到合适密度后将加水自动及分流1、2号执行器控制面板打到自动，注意加水上限及分流1、2号上限值，加水上限具体可参考上表根据煤种不同而定，分流1、2号上限尽量保证相同，同样大小可参考煤种不同而定，具体大小可根

14、据实际产品灰分情况略微修改。注意在生产当中各桶的液位上下限尤其应对合格介质桶的也未进行相应的上下限调整，在开车前合介桶液位上限不高于4.60米，在开车后液位上限不超过4.20米，尤其在生产优精煤换到普精煤时，注意合介桶液位上限不超过3.60米，待合适后在停洗优精煤后，先不要立即洗普精煤，待密度调节到普精煤适应的密度后，通知带普精煤。精煤磁尾桶、中煤磁尾桶及矸石磁尾桶液位在停车时注意保持在液位上下限之间，生产停车前尽量控制液位上限小于桶高0.5米，尤其注意在停车后中矸筛上喷水要尽量关闭，以免长时间后从筛上溅入稀介段后进入合介桶造成液位上涨直至溢流。4.应用效果该重介悬浮液密控系统自使用以来，实践