CN107626457A - 一种浮选槽矿浆液位连续调节装置及其调节方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种浮选槽矿浆液位连续测量调节装置及其调节方法，属于选矿技术领域，以解决浮选槽内存在泡沫层及仪器运行环境恶劣时对矿浆液位的实时准确测量和调节的问题。装置包括测量装置、执行装置和控制装置，测量装置包括超声波液位计、平面反射盘和浮球；执行装置包括执行机构、气缸和锥形阀；控制装置为PID控制器。方法包括测量和调节步骤。本发明应用超声波液位计回声测距法的原理来测定浮选槽矿浆液位值，通过实际液位值与设定液位值的差距调节锥形阀开合控制矿浆流量，不受到矿浆悬浮层与矿化泡沫、气温环境等干扰因素的影响，测量精度达到±1%FS，可以在选矿浮选作业面范围方便地进行安装、测量和检修。
Description
技术领域
本发明属于属于选矿技术领域，具体涉及一种浮选槽矿浆液位连续测量调节装置及其调节方法。
背景技术
矿浆浮选过程主要通过调节药剂量、充气量和浮选槽矿浆液位等参数实现铁精矿浮选品位的有效控制，其中浮选槽矿浆液位是影响铁精矿浮选过程生产指标的重要参数，液位偏低将会使有用矿物无法充分分离，导致回收率下降，偏高则又容易产生冒槽，降低精矿品位，因此，准确地进行铁精矿浮选槽矿浆液位的有效监测控制对提高铁矿资源回收率具有重要意义。
浮选槽矿浆液位测量的难度在于：浮选机内部矿浆悬浮层与矿化泡沫是一种特殊的两相流形态，其力学、热学、光学等多种性能均与单相气体或液体有很大区别，由于泡沫的形成机理多样，性质变化复杂，至今尚无完善的研究理论体系，现有技术中外对浮选槽矿浆液位测量常采用电容式液位计、吹气式液位计或浮子式液位计机型检测，但现有技术下电容式和吹气式液位计无法克服矿浆粘结性的影响，且矿石比重，矿浆浓度等经常发生变化，故引起矿浆液位检测不准确，稳定性较差，而浮子式液位计在浮子上下运动转为角位移时，带入了正切函数的非线性引起的误差，当矿浆液位波动越大时，引起的误差就越大，并且角位移传感器在持续转动中，容易磨损，使用寿命受到影响，难以实现稳定、可靠测量；近年来国内外超声波液位计测量技术得到发展，但由于选矿浮选槽测量条件较差、仪器运行环境恶劣，同时矿浆泡沫层对超声波液位计的影响也很大，被测矿浆表面的泡沫会使打在上面的超声波被吸收无法反射，超声波是利用发射-反射-接收这一过程来计算测量的，没反射波或者反射波太微弱，自然无法正常测量，矿浆悬浮层与矿化泡沫影响测量的问题难以克服，对于选矿浮选槽矿浆液位在线连续测量缺乏完整、可靠的整体解决方案。
发明内容
本发明的目的在于提供在于提供一种浮选槽矿浆液位连续测量调节装置，以解决浮选槽内存在泡沫层及仪器运行环境恶劣时对矿浆液位的实时准确测量的问题。
本发明的另一个目的在于提供一种浮选槽矿浆液位连续测量调节装置的调节方法，以解决浮选槽内存在泡沫层及仪器运行环境恶劣时对矿浆液位的准确调节问题。
为了解决以上问题，本发明技术方案为：
一种浮选槽矿浆液位连续测量调节装置，包括测量装置、执行装置和控制装置，测量装置包括超声波液位计、平面反射盘和浮球；平面反射盘和浮球通过浮球杆连接，平面反射盘安装在超声波液位计的下方；执行装置包括执行机构、气缸和锥形阀，气缸顶端连接执行机构，气缸底端连接锥形阀，锥形阀位于浮选槽矿浆出口处；控制装置为PID控制器；超声波液位计的输出端连接PID控制器的输入端，PID控制器的输出端通过电器阀定位器连接执行机构的输入端。
进一步的，PID控制器连接有电动操作器。
进一步的，平面反射盘和浮球外围设有导向测量筒，导向测量筒上下开口并安装在浮选平台上，导向测量筒下部为倒圆台形。
进一步的，浮球上方设有冲洗管。
进一步的，浮选平台上设有支架，超声波液位计和冲洗管均安装在支架上。
进一步的，PID控制器和电动操作器外部设有防护箱，防护箱安装在浮选平台上。
一种浮选槽矿浆液位连续测量调节装置的调节方法，其特征在于：它包括以下步骤：
步骤一、测量：
超声波液位计的探头向平面反射盘发出高频超声波脉冲信号，平面反射盘接收信号后反射并折回，超声波液位计的探头接收到反射折回的超声波信号X并将其转换为电信号；
电信号从超声波液位计传输到PID控制器，PID控制器接收并处理信号后显示出液位值，PID控制器将此显示出的液位值与设定的液位值进行比较，根据两个值之间偏差的方向和大小，PID控制器向电器阀定位器输出相应的控制信号；
步骤二、调节：
电气阀门定位器接收信号后，控制执行机构的动作以调节气缸中的气压信号，通过执行机构与气缸的联动调节锥形阀开合度，使矿浆液面保持在设定值。
进一步的，超声波液位计的探头接收到反射折回的超声波信号X有信号突变时，首先判断是否为电磁干扰，有电磁干扰时，将超声波液位计进行接地处理，无电磁干扰时，清洗浮球和导向测量筒。
进一步的，浮球和导向测量筒清洗时，向冲洗管内通入压力为0.1MPa，流量为3m3/h的冲洗水，清洗浮球和导向测量筒。
进一步的，PID控制器发生故障时，用电动操作器控制信号的输出。
本发明的有益效果如下：本发明应用超声波液位计回声测距法的原理来测定浮选槽矿浆液位值，通过实际液位值与设定液位值的差距调节锥形阀开合控制矿浆流量；设置电动操作器备用，防止PID控制器故障时矿浆流量不受控；设置导向测量筒稳定平面反射盘和浮球；浮球上方设冲洗管，保证浮球6和导向测量筒13清洁，准确指示液位；PID控制器和电动操作器外设防护箱，保障设备不受环境因素干扰；本发明方法不受到矿浆悬浮层与矿化泡沫、气温环境等干扰因素的影响，测量精度达到±1%FS，可以在选矿浮选作业面范围方便地进行安装、测量和检修。
附图说明
图1为一种浮选槽矿浆液位连续测量调节装置的结构示意图；
图2为超声波液位计测量信号突变处理流程图。
附图标记如下：1、浮选平台；2、液面；3、PID控制器；4、超声波液位计；5、平面反射盘；6、浮球；7、浮球杆；8、执行机构；9、气缸；10、锥形阀；11、电器阀定位器；12、电动操作器；13、导向测量筒；14、支架；15、冲洗管；16、防护箱。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步的详细说明。
本发明中，超声波液位计选用德国SIEMENS公司生产的SITRANSprobeLU二线制一体化超声波液位计；PID控制器型号为XMA5660F，输入4-20mA.DC，输出4-20mA.DC，电源220VAC；电动操作器型号为深圳万讯仪表公司生产MIB-10C；电气阀定位器选用德国SIEMENS公司生产的SITRANSPS26DR5020-0EG01-OAA0。
如图1所示，一种浮选槽矿浆液位连续测量调节装置，包括测量装置、执行装置和控制装置，测量装置包括超声波液位计4、平面反射盘5和浮球6；平面反射盘5和浮球6通过浮球杆7连接，平面反射盘5和浮球6外围设有导向测量筒13，导向测量筒13上下开口并安装在浮选平台1上，导向测量筒13下部为倒圆台形，浮球6上方设有冲洗管15，冲洗管15安装在浮选平台1上，浮选平台1上设有支架14，超声波液位计4安装在支架14上，平面反射盘5安装在超声波液位计4的下方；执行装置包括执行机构8、气缸9和锥形阀10，气缸9顶端连接执行机构8，气缸9底端连接锥形阀10，锥形阀10位于浮选槽矿浆出口处；控制装置为PID控制器3；超声波液位计4的输出端连接PID控制器3的输入端，PID控制器3的输出端通过电器阀定位器11连接执行机构8的输入端，PID控制器3连接有电动操作器12，PID控制器3和电动操作器12外部设有防护箱16，防护箱16安装在浮选平台1上。
一种浮选槽矿浆液位连续测量调节装置的调节方法，包括以下步骤：
步骤一、测量：
超声波液位计4的探头向平面反射盘5发出高频超声波脉冲信号，平面反射盘5接收信号后反射并折回，超声波液位计4的探头接收到反射折回的超声波信号X并将其转换为电信号；
电信号从超声波液位计4传输到PID控制器3，PID控制器3接收并处理信号后显示出液位值，声波从发射至接收到反射回的时间间隔为t，超声波液位计4的探头到平面反射盘5距离为h，二者的关系为：
h=ct/2
式中，c为声速；得到距离h，通过浮选槽底部与超声波液位计4的探头之间的间距H与h的差得出浮选槽矿浆液位值；
PID控制器3将此显示出的液位值与设定的液位值进行比较，根据两个值之间偏差的方向和大小，PID控制器3向电器阀定位器11输出相应的控制信号；
步骤二、调节：
电气阀门定位器11接收信号后，控制执行机构8的动作以调节气缸9中的气压信号，通过执行机构8与气缸9的联动调节锥形阀10开合度，使矿浆液面2保持在设定值；
如图2所示，超声波液位计4的探头接收到反射折回的超声波信号X有信号突变时，首先判断是否为电磁干扰，有电磁干扰时，将超声波液位计4进行接地处理，无电磁干扰时，清洗浮球6和导向测量筒13；
浮球6和导向测量筒13粘附大量矿浆需要清洗时，向冲洗管15内通入压力为0.1MPa，流量为3m3/h的冲洗水，清洗浮球6和导向测量筒13；PID控制器3发生故障时，用电动操作器12控制信号的输出。
作业后，需检查和清洗平面反射盘5及浮球6时，可以松开固定螺栓将固定在浮选平台1上的导向测量筒13提至安全检修位置，检修完毕后复位即可。
Claims (10)
1.一种浮选槽矿浆液位连续测量调节装置，其特征在于：包括测量装置、执行装置和控制装置，所述测量装置包括超声波液位计（4）、平面反射盘（5）和浮球（6）；所述平面反射盘（5）和浮球（6）通过浮球杆（7）连接，所述平面反射盘（5）安装在超声波液位计（4）的下方；所述执行装置包括执行机构（8）、气缸（9）和锥形阀（10），所述气缸（9）顶端连接执行机构（8），所述气缸（9）底端连接锥形阀（10），所述锥形阀（10）位于浮选槽矿浆出口处；所述控制装置为PID控制器（3）；所述超声波液位计（4）的输出端连接PID控制器（3）的输入端，所述PID控制器（3）的输出端通过电器阀定位器（11）连接执行机构（8）的输入端。
2.如权利要求1所述的一种浮选槽矿浆液位连续测量调节装置，其特征在于：所述PID控制器（3）连接有电动操作器（12）。
3.如权利要求1或2所述的一种浮选槽矿浆液位连续测量调节装置，其特征在于：所述平面反射盘（5）和浮球（6）外围设有导向测量筒（13），所述导向测量筒（13）上下开口并安装在浮选平台（1）上，所述导向测量筒（13）下部为倒圆台形。
4.如权利要求3所述的一种浮选槽矿浆液位连续测量调节装置，其特征在于：所述浮球（6）上方设有冲洗管（15）。
5.如权利要求4所述的一种浮选槽矿浆液位连续测量调节装置，其特征在于：所述浮选平台（1）上设有支架（14），所述超声波液位计（4）和冲洗管（15）均安装在支架（14）上。
6.如权利要求5所述的一种浮选槽矿浆液位连续测量调节装置，其特征在于：所述PID控制器（3）和电动操作器（12）外部设有防护箱（16），所述防护箱（16）安装在浮选平台（1）上。
7.如权利要求6所述的一种浮选槽矿浆液位连续测量调节装置的调节方法，其特征在于：它包括以下步骤：
步骤一、测量：
所述超声波液位计（4）的探头向平面反射盘（5）发出高频超声波脉冲信号，所述平面反射盘（5）接收信号后反射并折回，所述超声波液位计（4）的探头接收到反射折回的超声波信号X并将其转换为电信号；
所述电信号从超声波液位计（4）传输到PID控制器（3），所述PID控制器（3）接收并处理信号后显示出液位值，所述PID控制器（3）将此显示出的液位值与设定的液位值进行比较，根据两个值之间偏差的方向和大小，PID控制器（3）向电器阀定位器（11）输出相应的控制信号；
步骤二、调节：
所述电气阀门定位器（11）接收信号后，控制执行机构（8）的动作以调节气缸（9）中的气压信号，通过执行机构（8）与气缸（9）的联动调节锥形阀（10）开合度，使矿浆液面（2）保持在设定值。
8.如权利要求7所述的一种浮选槽矿浆液位连续测量调节装置的调节方法，其特征在于：所述超声波液位计（4）的探头接收到反射折回的超声波信号X有信号突变时，首先判断是否为电磁干扰，有电磁干扰时，将超声波液位计（4）进行接地处理，无电磁干扰时，清洗浮球（6）和导向测量筒（13）。
9.如权利要求8所述的一种浮选槽矿浆液位连续测量调节装置的调节方法，其特征在于：所述浮球（6）和导向测量筒（13）清洗时，向冲洗管（15）内通入压力为0.1MPa，流量为3m3/h的冲洗水，清洗浮球（6）和导向测量筒（13）。
10.如权利要求9所述的一种浮选槽矿浆液位连续测量调节装置的调节方法，其特征在于：所述PID控制器（3）发生故障时，用电动操作器（12）控制信号的输出。
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