淺談仙人橋銅礦充填自動化控制技術(shù)的實踐

于海清

（仙人橋礦業(yè)有限公司　江蘇句容市　211131）

淺談仙人橋銅礦充填自動化控制技術(shù)的實踐

于海清

（仙人橋礦業(yè)有限公司江蘇句容市211131）

膏體制備濃度的穩(wěn)定性是決定能否順利實現(xiàn)自流輸送的核心參數(shù)，而充填料配比及準(zhǔn)確性決定充填體強(qiáng)度，所以充填站設(shè)置較為完善的自動檢測及控制系統(tǒng)是保證充填體質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。

檢測；控制；灰砂比；流量；濃度

前言

仙人橋銅礦充填站自動化控制系統(tǒng)是由銅陵有色設(shè)計院設(shè)計的，本系統(tǒng)在運(yùn)行過程中通過微機(jī)控制，將各類先進(jìn)的自動化儀表得其準(zhǔn)確的應(yīng)用和計量，有效的保證了充填體質(zhì)量，我們知道膏體制備濃度的穩(wěn)定性是決定能否順利實現(xiàn)自流輸送的核心參數(shù)，而充填料配比及準(zhǔn)確性決定充填體強(qiáng)度，所以充填站設(shè)置較為完善的自動檢測及控制系統(tǒng)是保證充填質(zhì)量降低膠結(jié)充填成本的關(guān)鍵。

1　重錘料位計的設(shè)定和安裝位置是保證充填濃度的關(guān)鍵

我們知道充填濃度是由壓力場、沉降濃宿時間、砂位等多種內(nèi)、外因素決定的，而濃度的高低又與流量的大小、灰砂比等技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)相關(guān)聯(lián)，因此，在充填過程中對砂倉砂位實施控制，掌握其砂位變化規(guī)律是非常必要的。在眾多料位計或界面儀中，如雷達(dá)料位計、超聲波粒位計對于連續(xù)充填的砂倉的界面測定都是不適合的，因為超聲波料位計只能用在靜態(tài)條件下，而在動態(tài)條件下由于尾礦料漿有一定的泡沫和流動過程中的聲響，其波的信號不反饋，而雷達(dá)料位計也由于上述原因在進(jìn)料過程中信號失真或不反饋。重錘料位計卻可以通過重錘測得較為準(zhǔn)確的界面，且可以隨料砂位的升降準(zhǔn)確的測得砂位。

2　流量計的安裝位置是準(zhǔn)確測定流量和灰砂比的重要因素

電磁流量計的安裝：

要保證電磁流量計的測量精度，正確的安裝是很重要的：①傳感器應(yīng)安裝在室內(nèi)干燥通風(fēng)處，避免安裝在環(huán)境溫度過高的地方，不應(yīng)受強(qiáng)烈振動，盡量避開具有強(qiáng)烈磁場的設(shè)備，如大電機(jī)，變壓器等。避免安裝在有腐蝕性氣體的場合，安裝地點便于檢修.這是保證變送器正常運(yùn)行的環(huán)境條件；②為了保證傳感器測量管內(nèi)充滿被測介質(zhì)，變迭器最好垂直安裝，流向自下而上，尤其是對于液固兩相流，必須垂直安裝.若現(xiàn)場只允許水平安裝，則必須保證兩電極在同一水平面；③傳感器兩端應(yīng)裝閥門和旁路；④電磁流量傳感器的電極所測出的幾毫伏交流電勢，是以傳感器內(nèi)液體電位為基礎(chǔ)的，為了使液體電位穩(wěn)定并與傳感器與流體保持等電位，以保證穩(wěn)定地進(jìn)行測量，傳感器外殼與金屬管兩端應(yīng)有良好的接地，轉(zhuǎn)換器外殼也應(yīng)接地，接地電阻不能大于10Ω，不能與其它電器設(shè)備的接地線共用。如果不能保證傳感器外殼與金屬管道良好接觸，應(yīng)用金屬導(dǎo)線將它們連接起來，再可靠接地；⑤為了避免干擾信號，變送器和轉(zhuǎn)換器之間的信號必須用屏蔽導(dǎo)線傳輸，不允許把信號電纜和電源線平行放在同一電纜鋼管內(nèi)，信號電纜長度一般不得超過30m；⑥轉(zhuǎn)換器安裝地點應(yīng)避免交、直流強(qiáng)磁場和振動，環(huán)境溫度為-20～50℃，不含有腐蝕性氣體，相對濕度不大于80%；⑦為了避免流速分相對測量的影響，流量調(diào)節(jié)閥應(yīng)設(shè)置在傳感器下游。流量計上游應(yīng)有5D以上的直管段，下游一般直管段要求應(yīng)有3D。

圖1

圖2　電磁流量計

但在充填過程中流量的大小是一個動態(tài)的變化過程，其流量一般在40～120m3/h，因此，要準(zhǔn)確的測定料漿流量必須保證相對穩(wěn)定的砂位，同時要保證料漿的滿管流，應(yīng)盡量安裝在遠(yuǎn)離砂倉風(fēng)水造漿區(qū)域，防止流量波動。在控制系統(tǒng)中流量的準(zhǔn)確性至關(guān)重要，因為它是計算膠結(jié)劑和充填能力的重要數(shù)據(jù)。這里要說的是放砂流量計和沖板流量計以及電子稱、轉(zhuǎn)子稱等都對灰砂比準(zhǔn)確性和充填體的強(qiáng)度有著重要的影響。需檢測控制的參數(shù)、所用儀表及調(diào)節(jié)方式有：

全尾砂漿給料計量檢測及調(diào)節(jié)：通過放砂閥向攪拌機(jī)輸送的全尾砂漿流量由電磁流量計檢測，流量的調(diào)節(jié)則通過改變電動夾管閥及手動調(diào)節(jié)閥的開度來實現(xiàn)。

水泥給料量檢測及調(diào)節(jié)：水泥給料量由螺旋電子秤檢測，通過變頻調(diào)速器改變雙管螺旋給料機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)。同時為了隨時測量水泥倉內(nèi)水泥量，在水泥倉頂設(shè)置雷達(dá)料位計。

灰砂比控制：采用定量控制方式。即按設(shè)計灰砂比計算出全尾砂料漿給料量及水泥給料量，在充填過程中，分別使全尾砂給料量及雙管螺旋轉(zhuǎn)速設(shè)定為設(shè)定值即可。

設(shè)計的自控系統(tǒng)如圖1所示。

2.1示意圖

圖3

2.2攪拌槽液位控制

現(xiàn)場安裝單回路調(diào)節(jié)器。單回路調(diào)節(jié)器根據(jù)超聲波液位計的液位信號自動調(diào)節(jié)攪拌槽排料管道上的電動管夾閥的開度。確保攪拌槽液位穩(wěn)定，使尾砂與水泥有充分的時間攪拌。

圖4　超聲波液位計安裝要求

充填料漿濃度控制：充填料漿濃度的高低取決于全尾砂料漿供料濃度及添加水泥比例。為了保證充填料漿濃度的穩(wěn)定，設(shè)置濃度調(diào)節(jié)裝置。向雙臥軸攪拌機(jī)設(shè)置一條供水線路，供水線設(shè)置閘閥、電磁流量計、電動調(diào)節(jié)閥。當(dāng)充填料漿濃度過大而難于實現(xiàn)自流輸送時，可通過電動調(diào)節(jié)閥的開度進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而向攪拌機(jī)添加適量的水，使充填料漿制備濃度得到適時控制。

充填料漿流量及濃度檢測分別采用電磁流量計（8）及γ射線濃度計（9）。

為了及時采集、記錄、分析充填系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)，配置一臺無紙記錄儀。

2.3超聲波液位計、電動管夾閥選型參數(shù)表（見表1）

3　膠凝材料計量儀表的選擇

在膠結(jié)充填過程中，其膠凝材料的計量儀表選擇有多種，如沖板流量計、轉(zhuǎn)子稱、電子稱，根據(jù)使用儀表的工況條件，由于特定的條件限制，在計量儀表的選擇中，計量準(zhǔn)確是基本條件，同時要兼顧到封閉和除塵，在深井大規(guī)模礦山中，由于充填系統(tǒng)數(shù)量較大，膠凝材料的輸送過程中產(chǎn)生大量的粉塵，如除塵系統(tǒng)不完備將會影響工作環(huán)境和工作員工的健康，因此在現(xiàn)代膠凝材料的計量儀表中選擇轉(zhuǎn)子稱的較多。

4　密度計的選擇向無射源方向發(fā)展

目前在濃度計的選擇中，所用的密度計均為鈷60或銫137帶輻射源的密度計，這些帶有射源的密度計雖然計量較為準(zhǔn)確，但對人體有害，因此選擇一種較無輻射的密度計對改善工作環(huán)境，保障人身健康尤為重要，通過多年的技術(shù)攻關(guān)，用有液位和密度雙輸出的液位計其效果較好。

表1　充填站所用儀表一覽表

5　結(jié)論

（1）自動化控制精確控制的前提必須有穩(wěn)定的工況條件。

（2）選擇滿足工況條件的適宜儀表是實現(xiàn)自動化控制的必要條件。

（3）加強(qiáng)對儀表的維護(hù)和保養(yǎng)是滿足生產(chǎn)需求的重要保障。

（4）儀表安裝位置的正確與否是儀表計量精確的關(guān)鍵因素。

TD853

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1673-0038（2015）38-0270-02

2015-9-2