阿姆德爾數字密度計在屯蘭選煤廠的應用

麻東飛

(西山煤電 屯蘭選煤廠,山西 太原 030206)

阿姆德爾數字密度計在屯蘭選煤廠的應用

麻東飛

(西山煤電 屯蘭選煤廠,山西 太原 030206)

為了提高介質密度的穩(wěn)定性，改善重介系統(tǒng)洗選效果，采用阿姆德爾數字密度計對屯蘭選煤廠的介質密度進行檢測。生產實踐表明：該密度計能夠實現(xiàn)在線調節(jié)介質密度，且更科學、更快捷，控制誤差為±0.005 g/cm3，完全滿足生產要求；該儀器的成功應用，使采樣工和化驗工的勞動強度均降低，洗選效果得到很大改善。

重介懸浮液；密度穩(wěn)定；標定方法；故障診斷

屯蘭選煤廠隸屬于山西焦煤西山煤電集團公司，是一座洗選能力為5.00 Mt/a的大型煉焦煤選煤廠，主選系統(tǒng)采用無壓給料三產品重介質旋流器分選+浮選的聯(lián)合工藝，1997年10月開始試生產。入選原煤為易選的焦煤，主導產品為12級、10級、9級精煤，副產品以優(yōu)質中煤為主，精煤供國內冶煉企業(yè)使用，中煤作為動力煤使用[1-2]。

三產品重介質旋流器是根據有用礦物與脈石的密度不同而進行分選的一種選煤設備，其實質是將原煤加入特定密度的介質(重介質懸浮液)中，大于介質密度的顆粒下沉，成為重產品(中煤、矸石)，小于介質密度的顆粒上浮，成為輕產品(精煤)。在整個分選過程中，介質密度是決定重介系統(tǒng)分選效果的關鍵因素。為此，采用阿姆德爾數字密度計對屯蘭選煤廠的介質進行在線監(jiān)測與跟蹤調節(jié)，以提高重介分選系統(tǒng)洗選效果，節(jié)約重介質(主要是磁鐵礦粉)的用量，進而獲得良好的生產指標[3]。

1 阿姆德爾數字密度計

1.1 結構組成

阿姆德爾數字密度計主要由放射源和源室、探測器、電纜、電纜驅動器、信號處理機五部分組成，結構示意圖如圖1所示。放射源為Cs-137，用于按要求方向發(fā)射能量為662 keV的伽馬射線，伽馬射線束為6 mm的錐形；放射源室安裝有一個可旋轉的安全閘門，以保證運輸與使用安全。探測器由檢測器組件和前置放大器組成，主要作用是接受與轉換輻射脈沖，檢測器每檢測到一個γ射線光子，就對應的產生一個輸出脈沖信號；這些脈沖信號被前置放大器放大后，通過連接探測器與信號處理機的同軸屏蔽電纜傳輸給信號處理機。連接探測器與信號處理機的電纜為專用鎧裝電纜，鎧裝外套管內載有三根同軸電纜，每根電纜都裝有一個不可互換的插頭，脈沖信號和探測器內的高低電壓均通過此電纜傳輸。當信號處理機與探測器之間的安裝距離大于20 m時，需要配備電纜驅動器；電纜驅動器安裝在電纜尾端，可驅動長達300 m的信號線。信號處理機的作用是實時計算與顯示介質密度、輸出對應的4～20 mA電流信號。

1—放射源及源室；2—探測器；3—屏蔽電纜；4—電纜驅動器；5—信號處理機

1.2 工作原理與過程

放射源產生的γ射線穿過管道中的被測介質，其中一部分因介質散射和吸收而衰減，其衰減程度與被測介質的密度有關；剩余部分穿過被測介質，并被安裝在管道另一側的探測器接收，介質吸收的射線能量與其密度存在特定關系。探測器內的檢測器組件和前置放大器將透射的γ射線轉換成一定幅度的電脈沖信號，經信號處理機處理后在顯示屏上顯示出測量值，并轉換成標準的4～20 mA電流信號(其對應1.00～2.00 g/m3的密度值)輸出。信號處理機可以預先校準和標定，并能夠將現(xiàn)場變量存入其中；通過探測器送來的探測信號經處理后，在八位發(fā)光數碼管上周期性地自動顯示流體的密度值[4]。

信號處理機輸出的電流信號被傳輸給密度控制系統(tǒng)的PLC模塊，模塊輸出對應控制步進閥(加水閥門)開關。當介質密度超過設定值時，通過PLC模塊控制步進閥增大開度，合格介質桶的稀釋水量增大，介質密度下降，趨近直至等于設定值；當介質密度等于設定值時，步進閥無動作；當介質密度小于設定值時，步進閥的開度自動減小，稀釋水量相應減小，介質密度上升，趨近直至等于設定值。信號處理機能夠實時、準確監(jiān)測介質密度的變化，并配合PLC模塊跟蹤調節(jié)其密度[5]。阿姆德爾數字密度計工作過程框圖如圖2所示。

圖2 阿姆德爾數字密度計工作過程框圖

1.3 技術參數

屯蘭選煤廠阿姆德爾數字密度計的主要技術參數如下：

穩(wěn)定率/(g·cm-3·℃-1)

<0.000 06

測量精度/(g·cm-3)

±0.002～±0.005

測量范圍/(g·cm-3)

0.5～8

可測管道直徑/mm

50～75

顯示周期(可調)/s

2～255

光子能量/keV

662

輸入動態(tài)范圍/(個·s-1)

0～108 000

模擬輸出電流/mA

4～20，線性度為±0.5%

2 安裝與標定

2.1 儀器安裝

安裝阿姆德爾數字密度計時應避開管道的彎頭，建議安裝在物料流向朝上的垂直管道上，并在密度計安裝點附近的管道上安裝采樣管和采樣閥。安裝儀器時，先將夾具固定在管道上，夾具兩個端面平行度要保證在±1 mm內；夾具固定好后，將探測器和放射源分別固定在夾具兩側，安裝前放射源手柄處于全關位置，安裝好后放射源手柄處于全開位置；將探測器與信號處理機用屏蔽電纜連接，接入AC220 V即可運行。

當探測器與信號處理機之間的距離大于20 m時，系統(tǒng)需要配備電纜驅動器。信號處理機應該安裝在檢修方便的場所，但其不能安裝在潮濕或炎熱的地方[6]。

2.2 儀器標定

首次標定該密度計時，只需標定S1、S2、S3、STD、N、M、L、SGLO、SGHI、CR十個參數(表1)，其他參數保持出廠值即可。對于日常維護中的標定，只需標定S1、S2、S3、STD、四個參數，其他參數保持出廠值即可。

表1 阿姆德爾數字密度計的參數與說明Table 1 Parameters and designation of Amdahl density meter

根據多年使用和維護、保養(yǎng)阿姆德爾數字密度計的經驗，該選煤廠總結出一套簡便、快捷的標定方法。安排一人采用人工取樣玻璃杯(帶刻度)到現(xiàn)場取樣，對試樣進行稱重，稱重后的取樣玻璃杯質量為ag，再減去玻璃杯的質量368 g，然后除以玻璃杯的容積1 000 mL，即可得到試樣密度，將其作為STD參數值，即STD=(a-368)/1 000；將其與校驗后的密度計顯示值進行比較，以檢驗校驗效果。同時安排另一人記錄一組(6～8個)閃爍探測器計數率值CR，取其平均值作為S1參數值，取S1參數值的1/2作為S2和S3參數值，即S2=S3=S1/2，將STD、S1、S2、S3參數值輸入密度計即可。

3 常見故障診斷

(1)信號處理機八位發(fā)光數碼管無顯示。首先檢查電源是否是AC220 V，再查看保險是否完好，如果電源、保險均正常，則需要觀察電源板是否正常。如果電源板的綠指示燈不亮而紅指示燈亮，說明電源板被損壞。

(2)信號處理機八位發(fā)光數碼管的顯示信息亂閃。斷開電源并重新復位，如果故障仍然存在，則需要檢測電源板是否正常。如果電源板正常，說明信號處理機主機板被損壞。

(3)信號處理機八位發(fā)光數碼管接收不到探測器的信號。首先應該檢查計數率，如果計數率為零，則需要斷開信號處理機與探測器的連接電纜，檢測電源板是否正常。如果電源板正常，說明探測器內的前置放大器或檢測器被損壞。

(4)信號處理機八位發(fā)光數碼管的顯示密度小于密度下限。首先應該檢查安裝探測器的管道是否暢通，如果其暢通無阻，則需要檢測電源板是否正常。如果電源板正常，則需要檢查探測器內的前置放大器或檢測器是否正常。

(5)信號處理機八位發(fā)光數碼管最后兩位閃爍。在長時間斷電的情況下，原來的變量值就會丟失，進而出現(xiàn)這種情況。為此，根據丟失數據的變量字符(存儲器地址)直接按數字鍵輸入丟失的數據，再按轉換鍵和存儲鍵存儲數據，直到補齊所有參數。

4 應用效果

阿姆德爾數字密度計的成功應用，使該選煤廠的三產品重介質旋流器工作性能提高，既可以保證重介系統(tǒng)的分選效果，又能夠節(jié)約重介質的用量，對于提升生產指標具有重要意義。該密度計應用前后生產系統(tǒng)的工藝效果見表2[7-8]。

表2 生產系統(tǒng)的工藝效果Table 2 Improvement of performance of heavy-medium separation system

由表2可知：阿姆德爾數字密度計投入運行后，生產效果明顯提高，密度誤差下降50個百分點，精煤灰分穩(wěn)定率提高15個百分點[9]。與此同時，重介系統(tǒng)的介耗量有所下降[10]，在原煤入選量不變的情況下，每年可節(jié)約磁鐵礦粉300 t；磁鐵礦粉的價格按照850元/t，僅此一項全年就可節(jié)約資金25.50萬元。

5 結語

與傳統(tǒng)的人工檢測和控制相比，該密度計在線檢測、調節(jié)介質密度的方式更科學、更快捷，能夠有效降低采樣工、化驗工的勞動強度，提高生產系統(tǒng)的洗選效果，且有助于降低重介系統(tǒng)的介耗量。隨著選煤廠自動化、信息化程度地不斷提高，質量可靠、性能優(yōu)良、操作簡便、精度高準的阿姆德爾數字密度計將在重介選煤廠得到廣泛應用。

[1] 王祖瑞，石德明,王振國，等.重介質選煤的理論與實踐[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，1988.

[2] 劉志勇.機械密封技術在渣漿泵密封中的應用[J].選煤技術，2014(5).

[3] 吳式瑜，岳勝云.選煤基本知識(4版)[M].北京：煤炭工業(yè)出版社,2003：285-306.

[4] 陳金鳳，任洗凡.阿姆德爾數字濃度計應用簡述[J].云南冶金，1998(4).

[5] 王立龍.沉降過濾式離心脫水機在望峰崗選煤廠的應用[J]. 潔凈煤技術,2012,18(5):31-34.

[6] 張春輝.呂梁山煤電公司選煤廠技術改造[J].中國煤炭,2011(7).

[7] 于 剛.新世界型帶式壓濾在壓濾生產中的應用[J].煤質技術,2007(3)：54-56.

[8] 王正書,周學東.粗煤泥分選工藝在安家?guī)X選煤廠的應用[J]. 潔凈煤技術,2012,18(3):7-9.

[9] 于進喜，劉文禮，姚嘉胤，等.粗煤泥分選設備及其特點對比分析[J].煤炭科學技術,2010,38(7):114-117.

[10] 李炳才.粗煤泥分選設備及工藝研究[J].潔凈煤技術,2011,17(2):12-14.

Application of the Amdahl digital density meter at Tunlan Coal Preparation Plant

MA Dong-fei

(Tunlan Coal Preparation Plant under Xishan Coal & Electricity Co., Ltd., Taiyuan, Shanxi 030206, China)

In order to enhance the stability of the heavy medium density for achieving a better performance of the plant's heavy-medium separation system, a test is made with the Amdahl density meter. Field application of the meter indicates that the use of the meter makes it possible to realize on-line regulation of medium density in a more scientific and rapid manner. It works with a control error of ±0.005 g/cm3, fully capable of meeting the technical requirement. The successful use of the meter has led to much reduced labour intensity of both sampling and testing personal and significant improvement of coal cleaning performance.

heavy medium suspension; stability of medium; calibration method; fault diagnosis

1001-3571(2016)05-0054-03

TD942

B

2016-09-20

10.16447/j.cnki.cpt.2016.05.014

麻東飛(1974—)，男，山西省文水縣人，助理工程師，現(xiàn)從事機電技術管理工作。

麻東飛.阿姆德爾數字密度計在屯蘭選煤廠的應用[J]. 選煤技術，2016(5)：54-56，59.