压力液位变送器和超声波液位计在重介密控系统液位控制中应用

 重介选煤密度控制的目的是使测量密度值跟踪、趋近直至等于设定值。由于选煤工艺决定了在正常生产过程中合格介质的密度呈上升趋势，故控制系统是通过控制清水阀阀门的开度补加清水，来实现合格介质密度的稳定。控制系统采用PID控制算法，使合格介质密度控制稳定、且控制精度高。
 
西山煤电屯兰矿选煤厂重介系统运行可靠，但自动化操作、控制水平较低。除重介悬浮液密度能实现自动控制外，其它各种参数及调节均以手动完成，严重制约精煤产率，造成介质消耗增大，增加职工劳动强度。本文论述屯兰矿选煤厂的合介桶、精煤稀介桶、中矸稀介桶、精煤磁尾桶、中矸磁尾桶等14个桶的技术改造，选用了超声波液位计和压力液位变送器以达到自动控制，提高精煤产率，减少不必要支出的目的，值得同行借鉴。


 
　　1、改造的背景
屯兰选煤厂重介改造是在原跳汰洗煤基础上进行的。改造前，由于主厂房空间结构比较低，因此重介系统渣浆泵及入料桶较多，生产过程中，各桶液位完全靠人工操作阀门开度大小及变频器频率控制，但由于煤质、煤量、水量经常发生变化时，各桶液位很难保证平衡，所以各种渣浆泵入料量或大或小，存在气蚀现象，造成设备磨损严重，维护工作量增加。其次入料量不稳定，即磁选机通过量不稳定，造成磁选机尾矿调节不便，磁选机溢流量或高或低，介耗大。入选量不稳定，也即分选、分级浓缩旋流器压力不稳定，造成分选、分级效果变差，影响产品质量。
 
　　2、改造的技术方案
　　2.1在三个合介桶上安装超声波液位计,该液位计测量范围0-8米，适用于选煤厂合介桶液位的测量。
　　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 个桶安装压力式液位变送器，该液位计安装在桶的底部，通过测量水的压力来显示水的液位。
　　2.3煤介桶，精煤磁尾桶的泵通过变频器控制，煤介桶，精煤磁尾桶的液位自动控制通过控制变频泵的频率的大小自动调节。控制精度为±5%，其中煤泥介质桶、精煤磁尾桶在实现液位稳定的前提下，其所对应的旋流器入料压力不低于0.15MPa。为保证旋流器入料压力不低于0.15MPa，在媒介桶、精煤磁尾桶上安装电动调节补水阀，共六台，口径DN100，阀芯采用不锈钢材质，可通过程序控制自动补水。
　　2.4使用上位机设置各桶的液位，通过PID调节器来调节相应变频器速度或电动阀开度，从而实现对各桶液位的控制。
2.5中矸磁尾桶通过编程液位实现低液位停、高液位开的自动控制。
 
　　3、改造的工作原理
　　3.1 超声波液位计的工作原理。声波测量技术是基于超声波脉冲从到达测量表面到返回时间来测量的，传感器发出超声波脉冲，然后通过选择从介质表面反射回来的超声波信号，并计算信号在传感器和介质表面之间的往返时间，形成输出信号。
　　3.2 压力液位变送器的工作原理。当液位变送器投入到被测液体中某一深度时传感器迎液面受到压力，计算公式为:P=ρ×g×H + Po式中，P为变送器迎液面所受压力，ρ为被测液体密度，g为当地重力加速度，Po：变送器投入液体深度同时，通过导气不锈钢讲液体压力引入到传感器的正压强，再将液面上的大气压Pa与传感器的负压腔相连，以抵消传感器背面的Pa，使传感器测得压力为：ρ×g×H，显然，通过测取压力P，可算出液位深度。


 
　　4、改造的预期目标所有桶液位显示值为桶位的百分数，检测的准确**误差要小于3%，现场及厂调度室要有液煤磁尾桶的液位，自动控制通过控制变频泵的频率的大小自动调节。精煤磁尾桶和中矸稀介桶的液位通过其泵出料管阀门自动调节，控制精度为±5%，其中煤泥位显示和高低液位声光报警装置。煤介桶，精介质桶、精煤磁尾桶在实现液位稳定的前提下，其所对应的旋流器入料压力不低于0.15MPa。低于0.15MPa时，由补水阀自动调节补水。同时，中矸磁尾桶要实现低液位停、高液位开的自动控制。
 
　　5、相关配套设施的同步改造
　　5.1 三个系统在现场各安装一台仪表箱，用于安装数显仪表，并显示各桶的液位。同时将电流信号传至PLC中，在上位机显示各桶的液位。在每台仪表箱安装声光报警器一台，用于现场液位高低报警。
　　5.2 新增加上位机两台、IFIX上位机软件三套，用于显示和设置参数。
　　5.3 通过上位画面编制、下位程序调整，从而实现重介工艺参数的显示和控制自成系统。
　　5.4 新增加的上位机放置在主洗密控室，通过光纤连接。
　　5.5 新增一台PLC柜，放置在三层配电室。
　　5.6 PLC模块部分
　　9槽机架：IC697CHS790 2块
　　电源模块：IC697PWR711 2块
　　通讯模块：IC697BEM733 1块
　　总线传输模块：IC697BEM713 1块
　　模拟量输入模块：IC697ALG230 3块
　　模拟量输出模块：IC697ALG320 12块
 
　　6、改造的效益分析
经过近两个月时间的试运行发现：改造前与改造后相比，每小时处理原料焦煤（粒度为0～50mm）的情况下，精煤、中煤产率分别提高1.7%、1.5%，数量效率提高3.1%。以年入洗200万吨焦煤计算，每小时洗煤增加煤产率提高3吨，年可增加洗精煤产量3.4万吨，以每吨精煤1500元计算，年可增收5100万元，同时煤矸石产率下降，可减少废弃物。另外，改造前，设备经常因为没料空开，增加对设备的损耗和能源动力消耗，改造后，则有效避免了这些现象。由此可见，该项目的经济效益和社会效益非常突出。
 
　　7、结论
　　实施重介密控系统液位控制改造工程，不仅提高了精煤和中煤的产率，提高了资源利用率，而且降低了废弃物的产生量，降低了职工的劳动负荷，具有良好的经济和社会效益，符合科学发展的理念，值得同行业进一步推广。


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