CN112945344A - 一种膏体浓密机料层位置在线检测方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种膏体浓密机料层位置在线检测方法及装置,所述方法包括:S1.根据压力传感器发送的浓密池内矿浆的压力信号,通过可编程逻辑控制器PLC计算出浓密池内矿浆的压力值;S2.基于计算出的所述压力值,利用流体静力学压力与料层位置关系模型计算出料层所在位置。采用本发明实施例,能够实现膏体浓密机实时在线检测料层位置高度,获得更准确的料层位置信息。采用本发明实施例,能够实现膏体浓密机实时在线检测料层位置高度,获得更准确的料层位置信息。
Description
技术领域
本发明涉及矿山尾矿充填用膏体浓密机、砂仓等高浓度矿浆制备及脱水装置技术领域,尤其是涉及一种膏体浓密机料层位置在线检测方法及装置。
背景技术
国家环保政策提倡绿色矿山建设,减少矿山尾矿污染和尾矿库的安全隐患,矿山选矿厂尾矿广泛应用膏体浓密机和砂仓浓缩尾矿,部分尾砂添加骨料、水泥回填到采矿坑,多余部分尾矿干堆。
膏体浓密机料层位置参数非常重要,其关系到矿浆在浓密机内的滞留、絮凝体压缩时间,膏体浓密机底流排放浓度以及浓密机耙架运动阻力等。膏体浓密机料层位置检测常用方法为:1)超声波界面仪:利用浸入水中的超声波传感器向水底发出超声波,超声波在向下传播的过程中,遇到悬浮及沉淀的料层后会反射回来,并且不同密度的料层返回来的信号强度存在差异,仪器通过检测反射回来的超声波信号强度及时间,经过处理,就可以得到浓密机料层界面的深度及即料层位置,但此法工程应用效果并不好,无法检测出料层位置信息。2)重锤界面仪:在智能电机传动系统控制下,系在不锈钢钢缆上的重锤向下降落,进入浓密池内,以最佳的速度降落,在重锤接触介质表面的瞬间停止下降,将料位信号变送输出,通过光感系统测量钢缆的长度,计算出料层位置。此测量方法优点是:一次测量可获得轴向个点的密度信息;但缺点有:1)间断测量,料层位置是非实时信息;2)重锤上、下运动,结构复杂;3)对于池体中间有旋转耙架的膏体浓密机,重锤上、下运动需要避开与运转耙架干涉的难题。
目前膏体浓密机料层位置检测方法存在的问题有:1)超声波界面仪不适应膏体浓密机料层检测;2)重锤界面仪是间断测量料层位置,浓密机料层位置为非实时信息;3)重锤界面仪是间断地将重锤放到池体内部检测,对于有旋转耙架的膏体浓密机存在重锤下降与耙架干涉。
发明内容
本发明的目的在于提供一种膏体浓密机料层位置在线检测方法及装置,旨在解决上述问题。
本发明提供一种膏体浓密机料层位置在线检测方法,包括:
S1.根据压力传感器发送的浓密池内矿浆的压力信号,通过可编程逻辑控制器PLC计算出浓密池内矿浆的压力值;
S2.基于计算出的所述压力值,利用流体静力学压力与料层位置关系模型计算出料层所在位置。
本发明提供一种膏体浓密机料层位置在线检测装置,包括:
压力计算模块:用于根据压力传感器发送的浓密池内矿浆的压力信号,通过可编程逻辑控制器PLC计算出浓密池内矿浆的压力值;
位置计算模块:用于基于计算出的所述压力值,利用流体静力学压力与料层位置关系模型计算出料层所在位置。
本发明实施例还提供一种膏体浓密机料层位置在线检测设备,包括:存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序,所述计算机程序被所述处理器执行时实现上述膏体浓密机料层位置在线检测方法的步骤。
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质上存储有信息传递的实现程序,所述程序被处理器执行时实现上述膏体浓密机料层位置在线检测方法的步骤。
采用本发明实施例,能够实现膏体浓密机实时在线检测料层位置高度,获得更准确的料层位置信息。
上述说明仅是本发明技术方案的概述,为了能够更清楚了解本发明的技术手段,而可依照说明书的内容予以实施,并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂,以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例的一种膏体浓密机料层位置检测方法示意图;
图2是本发明实施例的一种膏体浓密机料层位置检测方法原理图;
图3是本发明实施例的一种膏体浓密机料层位置检测装置所用压力传感器安装位置图;
图4是本发明实施例的一种膏体浓密机料层位置检测装置示意图;
图5是本发明实施例的一种膏体浓密机料层位置检测设备示意图。
附图标记说明:
1:溢流堰;2:筒体;3:压力传感器(1);4:压力传感器(2);5:锥体;6:压力传感器(3)上筒体;7:储料筒;8:给料井。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。此外,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
方法实施例
根据本发明实施例,提供了一种膏体浓密机料层位置检测方法,图1是本发明实施例的一种膏体浓密机料层位置检测方法示意图,如图1所示,根据本发明实施例的一种膏体浓密机料层位置检测方法具体包括:
S1.根据压力传感器发送的浓密池内矿浆的压力信号,通过可编程逻辑控制器PLC计算出浓密池内矿浆的压力值;
具体的,步骤S1具体包括:
压力传感器获取到浓密池内矿浆的压力模拟信号后传送给模数转换器;模数转换器A/D模块将所述压力模拟信号转换为压力数字信号,输入到可编程逻辑控制器PLC中;通过可编程逻辑控制器PLC采集所述压力数字信号,根据所述压力数字信号计算出浓密池内矿浆的压力值。
S2.基于计算出的所述压力值,利用流体静力学压力与料层位置关系模型计算出料层所在位置;
步骤S2进一步包括:将计算出的所述料层所在位置作为参数,实时调控浓密机操作参数;所述调控操作参数具体包括:调控底流泵转速、压力报警或剪切循环泵开关控制等。
步骤S2中所述利用流体静力学压力与料层位置关系模型计算出料层所在位置的原理如公式1所示:
P=ρgh 公式1;
将公式1按照实际情况进行变形,便可计算出实际应用时的料层所在位置。
进一步地,根据所述出料层所在位置,在人机界面上显示出料层位置高度参数。
图2是本发明实施例的一种膏体浓密机料层位置检测方法原理图,如图2所示,根据本发明实施例的一种膏体浓密机料层位置检测方法原理具体为:首先,用安装在浓密机上的压力传感器测量浓密机池体指定位置处的浆体压力;因压力传感器输出信号为4-20mA信号,需通过A/D模数转换器将模拟信号转换为数据信号;PLC采集转换完成的数据信号,通过变换、计算出传感器位置处的浆体压力值;用公式1所示的压力与料层位置的关系模型,PLC编程计算得到料层位置信息,并将料层位置信息传递给人机界面,在人机界面上显示出实时料层位置数值。同时,为了保证测量的准确性,需要将料层位置参数作为控制变量,用以实时控制、调节膏体浓密机的操作参数。
综上所述,采用本发明实施例,能够实现膏体浓密机实时在线检测料层位置高度,获得更准确的料层位置信息。
系统实施例
根据本发明实施例,提供了一种膏体浓密机料层位置检测装置,图4是本发明实施例的一种膏体浓密机料层位置检测装置的示意图,如图4所示,根据本发明实施例的一种膏体浓密机料层位置检测装置具体包括:
压力计算模块40:用于根据压力传感器发送的浓密池内矿浆的压力信号,通过可编程逻辑控制器PLC计算出浓密池内矿浆的压力值;
所述压力计算模块40具体用于:
通过压力传感器获取浓密池内矿浆的压力模拟信号;
通过模数转换器A/D模块将所述压力模拟信号转换为压力数字信号;
通过可编程逻辑控制器PLC采集所述压力数字信号,根据所述压力数字信号计算出浓密池内矿浆的压力值;
位置计算模块42:用于基于计算出的所述压力值,利用流体静力学压力与料层位置关系模型计算出料层所在位置;
进一步地,膏体浓密机料层位置检测装置还包括:
显示模块:用于根据所述出料层所在位置,在人机界面上显示出料层位置高度参数。
图3是本发明实施例的一种膏体浓密机料层位置检测装置所用压力传感器安装位置图,本发明实施例为解决膏体浓密机料层位置实时在线检测问题,需在浓密机池体上安装3-5个压力传感器,若安装3个压力传感器,则分别安装在储料筒7、筒体2和锥体5上,如果压力传感器安装个数为5时,则是在储料筒7上安装1个,筒体2上安装2个,锥体5上安装2个。如图3所示,本实施例仅以安装3个压力传感器为例说明本实施例的具体实施方案,具体过程如下:
首先,矿浆进入膏体浓密机给料井8,在给料井8内与絮凝剂混合、碰撞,生成絮凝体快速下沉到浓密机底部,絮凝体不断累计、压缩,在膏体浓密机内形成一个底部浓度高上层浓度低的料层和澄清层。将浓密机内根据物料密度差异,大致分为A、B、C、D、E几个区域。A区为浓密机底流,为高浓度区,矿浆密度为ρA;B区矿浆浓度次之,为压缩区,矿浆密度为ρB;C区为絮凝体沉降区,矿浆密度为ρC;E区为澄清区;密度为ρE;D区为给料絮凝反应区矿浆密度为ρD。
正常膏体浓密机料层较高,一般能达到筒体2和锥体5交界处或高于交界处1m-2m;筒体2上部为澄清区E,下部沉降区C,锥体5一部分为压缩区B,锥体5另一部分及储料筒7为高浓度区A。将3个压力传感器分别安装在沉降区C、压缩区B和高浓度区A处,测量3个分区的压力。
根据流体静力学方程,池体流体内任意一点的压力P=ρgh,ρ为浆体密度kg/m3,g重力加速度m/s2,h为浆体高度m。由此可知压力传感器的理论压力P1、P2、P3分别为:
P1=ρEgh+ρCg(H1-H)
P2=P1+ρCgHB+ρBg(H2-HB)
P3=P2+ρAgHA+ρBg(H3-HA)
其中,P1、P2、P3分别为压力传感器(1)、压力传感器(2)、压力传感器(3)的压力值,H1、H2、H3为压力传感器(1)、压力传感器(2)、压力传感器(3)的安装位置;ρA、ρB、ρC、ρE为A区、B区、C区、E区的浆体密度。不同区域的浆体密度可以通过取样测量或试验模拟测量获得,这样上述方程就变成关于H、HA、HB三个变量的三元一次方程,PLC编程求解得到H、HA、HB值。结合压力传感器的安装位置H1、H2、H3可以计算得到分区的大致位置。
进一步地,如果在池体壁上安装更多个压力传感器,将获得更准确的料层位置信息。
本发明实施例是与上述方法实施例对应的系统实施例,各个模块的具体操作可以参照方法实施例的描述进行理解,在此不再赘述。
装置实施例一
本发明实施例提供一种膏体浓密机料层位置检测设备,如图5所示,包括:存储器50、处理器52及存储在所述存储器50上并可在所述处理器25上运行的计算机程序,所述计算机程序被所述处理器52执行时实现如下方法步骤:
S1.根据压力传感器发送的浓密池内矿浆的压力信号,通过可编程逻辑控制器PLC计算出浓密池内矿浆的压力值;
具体的,步骤S1具体包括:
压力传感器获取到浓密池内矿浆的压力模拟信号后传送给模数转换器;模数转换器A/D模块将所述压力模拟信号转换为压力数字信号,输入到可编程逻辑控制器PLC中;通过可编程逻辑控制器PLC采集所述压力数字信号,根据所述压力数字信号计算出浓密池内矿浆的压力值。
S2.基于计算出的所述压力值,利用流体静力学压力与料层位置关系模型计算出料层所在位置;
步骤S2进一步包括:将计算出的所述料层所在位置作为参数,实时调控浓密机操作参数;所述调控操作参数具体包括:调控底流泵转速、压力报警或剪切循环泵开关控制等。
步骤S2中所述利用流体静力学压力与料层位置关系模型计算出料层所在位置的原理如公式1所示:
P=ρgh 公式1;
将公式1按照实际情况进行变形,便可计算出实际应用时的料层所在位置。
进一步地,根据所述出料层所在位置,在人机界面上显示出料层位置高度参数。
图2是本发明实施例的一种膏体浓密机料层位置检测方法原理图,如图2所示,根据本发明实施例的一种膏体浓密机料层位置检测方法原理具体为:首先,用安装在浓密机上的压力传感器测量浓密机池体指定位置处的浆体压力;因压力传感器输出信号为4-20mA信号,需通过A/D模数转换器将模拟信号转换为数据信号;PLC采集转换完成的数据信号,通过变换、计算出传感器位置处的浆体压力值;用公式1所示的压力与料层位置的关系模型,PLC编程计算得到料层位置信息,并将料层位置信息传递给人机界面,在人机界面上显示出实时料层位置数值。同时,为了保证测量的准确性,需要将料层位置参数作为控制变量,用以实时控制、调节膏体浓密机的操作参数。
装置实施例二
本发明实施例提供一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质上存储有信息传输的实现程序,所述程序被处理器52执行时实现如下方法步骤:
S1.根据压力传感器发送的浓密池内矿浆的压力信号,通过可编程逻辑控制器PLC计算出浓密池内矿浆的压力值;
具体的,步骤S1具体包括:
压力传感器获取到浓密池内矿浆的压力模拟信号后传送给模数转换器;模数转换器A/D模块将所述压力模拟信号转换为压力数字信号,输入到可编程逻辑控制器PLC中;通过可编程逻辑控制器PLC采集所述压力数字信号,根据所述压力数字信号计算出浓密池内矿浆的压力值。
S2.基于计算出的所述压力值,利用流体静力学压力与料层位置关系模型计算出料层所在位置;
步骤S2进一步包括:将计算出的所述料层所在位置作为参数,实时调控浓密机操作参数;所述调控操作参数具体包括:调控底流泵转速、压力报警或剪切循环泵开关控制等。
步骤S2中所述利用流体静力学压力与料层位置关系模型计算出料层所在位置的原理如公式1所示:
P=ρgh 公式1;
将公式1按照实际情况进行变形,便可计算出实际应用时的料层所在位置。
进一步地,根据所述出料层所在位置,在人机界面上显示出料层位置高度参数。
图2是本发明实施例的一种膏体浓密机料层位置检测方法原理图,如图2所示,根据本发明实施例的一种膏体浓密机料层位置检测方法原理具体为:首先,用安装在浓密机上的压力传感器测量浓密机池体指定位置处的浆体压力;因压力传感器输出信号为4-20mA信号,需通过A/D模数转换器将模拟信号转换为数据信号;PLC采集转换完成的数据信号,通过变换、计算出传感器位置处的浆体压力值;用公式1所示的压力与料层位置的关系模型,PLC编程计算得到料层位置信息,并将料层位置信息传递给人机界面,在人机界面上显示出实时料层位置数值。同时,为了保证测量的准确性,需要将料层位置参数作为控制变量,用以实时控制、调节膏体浓密机的操作参数。
本实施例所述计算机可读存储介质包括但不限于为:ROM、RAM、磁盘或光盘等。
显然,本领域的技术人员应该明白,上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现,它们可以集中在单个的计算装置上,或者分布在多个计算装置所组成的网络上,可选地,它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现,从而,可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行,并且在某些情况下,可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤,或者将它们分别制作成各个集成电路模块,或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样,本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种膏体浓密机料层位置在线检测方法,其特征在于,包括:
S1.根据压力传感器发送的浓密池内矿浆的压力信号,通过可编程逻辑控制器PLC计算出浓密池内矿浆的压力值;
S2.基于计算出的所述压力值,利用流体静力学压力与料层位置关系模型计算出料层所在位置。
2.根据权利要求1所述的一种膏体浓密机料层位置在线检测方法,其特征在于,所述步骤S1具体包括:
通过压力传感器获取浓密池内矿浆的压力模拟信号;
通过模数转换器A/D模块将所述压力模拟信号转换为压力数字信号;
通过可编程逻辑控制器PLC采集所述压力数字信号,根据所述压力数字信号计算出浓密池内矿浆的压力值。
3.根据权利要求1所述的一种膏体浓密机料层位置在线检测方法,其特征在于,所述方法进一步包括:
根据所述出料层所在位置,在人机界面上显示出料层位置高度参数。
4.根据权利要求1所述的一种膏体浓密机料层位置在线检测方法,其特征在于,所述方法进一步包括:
根据所述料层位置高度参数实时调控浓密机操作参数,其中,所述调控浓密机操作参数包括:调控底流泵转速、压力报警和剪切循环泵开关控制。
5.一种膏体浓密机料层位置在线检测装置,其特征在于,包括:
压力计算模块:用于根据压力传感器发送的浓密池内矿浆的压力信号,通过可编程逻辑控制器PLC计算出浓密池内矿浆的压力值;
位置计算模块:用于基于计算出的所述压力值,利用流体静力学压力与料层位置关系模型计算出料层所在位置。
6.根据权利要求5所述的一种膏体浓密机料层位置在线检测装置,其特征在于,所述压力计算模块具体用于:
通过压力传感器获取浓密池内矿浆的压力模拟信号;
通过模数转换器A/D模块将所述压力模拟信号转换为压力数字信号;
通过可编程逻辑控制器PLC采集所述压力数字信号,根据所述压力数字信号计算出浓密池内矿浆的压力值。
7.根据权利要求6所述的一种膏体浓密机料层位置在线检测装置,其特征在于,所述装置进一步包括:
显示模块:用于根据所述出料层所在位置,在人机界面上显示出料层位置高度参数。
8.根据权利要求6所述的一种膏体浓密机料层位置在线检测装置,其特征在于,所述压力计算模块中的压力传感器设置在浓密机池体上。所述压力传感器至少安装三个,分别安装在浓密机的储料筒、筒体和椎体上。
9.一种膏体浓密机料层位置在线检测设备,其特征在于,包括:存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序,所述计算机程序被所述处理器执行时实现如权利要求1至4中任一项所述的膏体浓密机料层位置在线检测的步骤。
10.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质上存储有信息传递的实现程序,所述程序被处理器执行时实现如权利要求1至4中任一项所述的膏体浓密机料层位置在线检测的步骤。
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CN202110232901.3A Pending CN112945344A (zh) | 2021-03-03 | 2021-03-03 | 一种膏体浓密机料层位置在线检测方法及装置 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN113599863A (zh) * | 2021-08-13 | 2021-11-05 | 山东科技大学 | 一种柱式无耙膏体浓密机预警式防堵方法 |
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2021
- 2021-03-03 CN CN202110232901.3A patent/CN112945344A/zh active Pending
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