壓力液位變送器和超聲波液位計在重介密控系統液位控制中應用

 重介選煤密度控制的目的是使測量密度值跟蹤、趨近直至等于設定值。由于選煤工藝決定了在正常生產過程中合格介質的密度呈上升趨勢，故控制系統是通過控制清水閥閥門的開度補加清水，來實現合格介質密度的穩定。控制系統采用PID控制算法，使合格介質密度控制穩定、且控制精度高。
 
西山煤電屯蘭礦選煤廠重介系統運行可靠，但自動化操作、控制水平較低。除重介懸浮液密度能實現自動控制外，其它各種參數及調節均以手動完成，嚴重制約精煤產率，造成介質消耗增大，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上進行的。改造前，由于主廠房空間結構比較低，因此重介系統渣漿泵及入料桶較多，生產過程中，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、煤量、水量經常發生變化時，各桶液位很難保證平衡，所以各種渣漿泵入料量或大或小，存在氣蝕現象，造成設備磨損嚴重，維護工作量增加。其次入料量不穩定，即磁選機通過量不穩定，造成磁選機尾礦調節不便，磁選機溢流量或高或低，介耗大。入選量不穩定，也即分選、分級濃縮旋流器壓力不穩定，造成分選、分級效果變差，影響產品質量。
 
　　2、改造的技術方案
　　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節。控制精度為±5%，其中煤泥介質桶、精煤磁尾桶在實現液位穩定的前提下，其所對應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節補水閥，共六臺，口徑DN100，閥芯采用不銹鋼材質，可通過程序控制自動補水。
　　2.4使用上位機設置各桶的液位，通過PID調節器來調節相應變頻器速度或電動閥開度，從而實現對各桶液位的控制。
2.5中矸磁尾桶通過編程液位實現低液位停、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，傳感器發出超聲波脈沖，然后通過選擇從介質表面反射回來的超聲波信號，并計算信號在傳感器和介質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為當地重力加速度，Po：變送器投入液體深度同時，通過導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、改造的預期目標所有桶液位顯示值為桶位的百分數，檢測的準確**誤差要小于3%，現場及廠調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節。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節，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，精介質桶、精煤磁尾桶在實現液位穩定的前提下，其所對應的旋流器入料壓力不低于0.15MPa。低于0.15MPa時，由補水閥自動調節補水。同時，中矸磁尾桶要實現低液位停、高液位開的自動控制。
 
　　5、相關配套設施的同步改造
　　5.1 三個系統在現場各安裝一臺儀表箱，用于安裝數顯儀表，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，用于顯示和設置參數。
　　5.3 通過上位畫面編制、下位程序調整，從而實現重介工藝參數的顯示和控制自成系統。
　　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
經過近兩個月時間的試運行發現：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、中煤產率分別提高1.7%、1.5%，數量效率提高3.1%。以年入洗200萬噸焦煤計算，每小時洗煤增加煤產率提高3噸，年可增加洗精煤產量3.4萬噸，以每噸精煤1500元計算，年可增收5100萬元，同時煤矸石產率下降，可減少廢棄物。另外，改造前，設備經常因為沒料空開，增加對設備的損耗和能源動力消耗，改造后，則有效避免了這些現象。由此可見，該項目的經濟效益和社會效益非常突出。
 
　　7、結論
　　實施重介密控系統液位控制改造工程，不僅提高了精煤和中煤的產率，提高了資源利用率，而且降低了廢棄物的產生量，降低了職工的勞動負荷，具有良好的經濟和社會效益，符合科學發展的理念，值得同行業進一步推廣。


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