CN114681965A - 光电监测浓密过程自动控制浓密参数的系统及相应浓密机 - Google Patents

Abstract

本发明光电监测浓密过程自动控制浓密参数的系统及相应浓密机，创新方案的要点是：1、在现有的浓密机真空透视容器装备的基础上，增设T18‑6MX型光电检测仪器，并取消现有的浓度检测装置，光电检测仪器可在线实时监测浓密过程（包括沉降速度与时间），并将检测数据传给PLC控制系统；2、采用PLC控制系统替代现有的非智能电气控制系统，PLC控制系统实时动态比对检测数据与设计参数、智能控制浓密参数——及时调整进料量和絮凝剂的合理用量，避免絮凝剂的浪费，保证物料浓缩效果。浓密机即自动浓密机，使用光电监测浓密过程自动控制浓密参数的系统；解决了浓度检测仪器失效或检测结果失真、不能智能控制浓密参数（包括进料量、加药量、浓缩效果）的技术难题。

Description

光电监测浓密过程自动控制浓密参数的系统及相应浓密机

技术领域

本发明属于自动浓密机技术领域，涉及一种监测浓密过程（包括沉降速度与时间）与自动控制浓密参数（包括进料量、加药量与浓缩效果）的系统。

背景技术

浓密机（又叫浓缩机），是基于重力沉降作用的固液分离设备；自动浓密机，是一种通过检测物料浓度自动控制浓密参数（包括进料量、加药量）的浓密机，主要由浓缩池、浓密机构、浓度检测装置、电气控制柜等组成；浓缩池包括锥底圆筒、卸料口、溢流口；浓密机构包括驱动电机、减速器、刮耙轴（耙杆）、刮耙；浓度检测装置，只能检测浓缩池里某个位置（层面）的物料浓度，检测结果不够准确，特别是物料会附着在浓度检测仪器上面，使检测仪器失效；电气控制系统属传统的顺序继电器控制系统，而非智能控制系统。

自动浓密机工作过程是：物料泵将物料抽入浓缩池，同时药剂泵将絮凝剂加入进料管道，物料在絮凝剂的作用下加快沉降，浓度检测装置将检测的浓度信号传递给电气控制柜，电气控制系统依据检测的浓度比对设计参数自动控制浓密参数，驱动装置带动泥耙慢速运转、泥耙将增稠的沉淀物从卸料口卸出，澄清液从溢流口溢出。适用于浓度较低的悬浮液的浓缩——将含固重为10%～20%的悬浮浆（悬浮液）通过重力沉降浓缩为含固量为45%～55%的底流沉淀物，供压滤机等终端脱水设备后续处理。

絮凝的目的是为了使悬浮的泥浆微粒集聚变大形成絮团，从而加快物料粒子的聚沉；絮凝剂和泥浆在浓缩池进料管道里混合，进行初步絮凝后再进入浓缩池，利于下一步物料浓缩；絮凝剂的用量依据物料不同浓度相对的设计数值而定。

现有的浓密机检测与控制系统，存在以下缺陷：1、浓度检测装置，只能检测浓缩池里某个位置（层面）的物料浓度，由于浓缩池里各层面的物料浓度并不均匀，因此检测结果不够准确，特别是物料会附着在浓度检测仪器上面，附着物厚了就会导致检测仪器失效（不可靠）；2、电气控制系统非智能控制系统，不能实时动态比对检测浓度与设计参数、不能智能控制进料量加药量浓缩效果，时常造成絮凝剂浪费、浓缩效果不稳定；是人们一直渴望解决但始终未能获得成功的技术难题。

发明内容

本发明的目的是克服现有浓密机检测与控制系统的缺陷，解决浓度检测仪器失效或检测结果失真（不可靠）、不能智能控制浓密参数（包括进料量、加药量、浓缩效果）的技术难题，提供一种光电监测浓密过程自动控制浓密参数的系统及相应浓密机。

本发明解决现有技术问题所采用的创新技术方案是：一种光电监测浓密过程自动控制浓密参数的系统（以下简称：光电监测自动控制系统），总体技术方案要点是：创新的总体构造与现有技术相比，其具有突出的实质性特点在于：1、在现有的浓密机真空透视容器装备的基础上，增设光电检测仪器，并取消现有的浓度检测装置，光电检测仪器可在线实时监测浓密过程（包括沉降速度与时间），并将检测数据传给PLC控制系统；2、采用PLC控制系统替代现有的非智能电气控制系统，PLC控制系统实时动态比对检测数据与设计参数、智能控制浓密参数——及时调整进料量和絮凝剂的合理用量，避免絮凝剂的浪费，保证物料浓缩效果；从而，解决了检测仪器失效或检测结果失真（不可靠）、不能智能控制浓密参数（包括进料量、加药量、浓缩效果）的技术难题。

具体设计方案是：光电监测自动控制系统，主要由真空透视容器装备（包括袖珍透明容器及其配件、容器清洗泵、气动控制系统）、光电检测仪器、可调式检测仪支架、PLC控制系统及其电控元件、工作台等零部件组成；所述的袖珍透明容器及其配件，包括袖珍透明容器、两用限位装置、进出气动阀门、负压取样管道、双喷淋管；所述的气动控制系统，包括气源三联件、真空发生器、双两位三通电磁阀、两位两通电磁阀；所述的光电检测仪器，为T18-6MX型，是一种能将光能转换为电信号的光器件；所述的可调式检测仪支架，具有检测仪垂直方向调节长孔；所述的PLC控制系统，是可编程逻辑控制系统。

主要零部件的连接关系是：工作台安放在泥浆浓密机旁边，袖珍透明容器安装在工作台上，气动控制系统联通袖珍透明容器上下两端并外接气源管道，负压取样管道连接进料管道和进出气动阀门，容器清洗泵联通袖珍透明容器中的双喷淋管；双可调式检测仪支架安装在工作台上，位于袖珍透明容器两侧；光电检测仪器安装在可调式检测仪支架上且垂直位置可调、与袖珍透明容器相对应，并联通PLC控制系统；PLC控制系统的程控柜安置在光电检测仪器旁；具有动态模拟浓密状态、在线监测物料粒子沉降速度与时间或透光率、实时比对检测数据与设计参数、智能控制浓密参数的功能。

光电监测自动控制系统工作原理：（1）动态取样模拟浓密状态：真空发生器利用正压气源使袖珍透明容器产生负压，袖珍透明容器通过负压取样管道及时取样，样浆达到限位装置的限位高度时完成取样，动态模拟浓密状态；（2）在线监测浓密过程：光电检测仪器在线检测物料粒子沉降速度与时间或透光率，并将检测数据信号传递给PLC控制系统；（3）智能控制浓密参数：PLC控制系统实时比对检测数据与设计参数、智能控制浓密参数（包括进料量、加药量、浓缩效果）；（4）清洗透明容器：当物料粒子沉降完成后气动辅助排出沉淀物，容器清洗泵通过双喷淋管对袖珍透明容器注入清水，冲刷清洗容器内壁，使容器再现透视性，当清洗水达到限位装置的限位高度时完成清洗，自动开启进出气动阀门排干清洗水；照此往复循环（一个循环约3分钟）。

本发明还提供一种浓密机，即自动浓密机，使用本发明提供的光电监测浓密过程自动控制浓密参数的系统；主要由浓缩池、浓密机构（包括驱动电机、减速器、刮耙轴、刮耙）、光电监测自动控制系统（包括真空透视容器装备、光电检测仪器、PLC控制系统）等零部件组成。

本发明提供的光电监测浓密过程自动控制浓密参数的系统及相应浓密机，显著的进步是具有动态模拟浓密状态、在线监测浓密过程、检测数据有效可靠、实时比对检测数据、智能控制浓密参数的优点；有益效果是，通过光电检测仪器在线监测浓密过程（包括沉降速度与时间），PLC控制系统实时动态比对检测数据与设计参数、智能控制浓密参数——及时调整进料量和絮凝剂的合理用量，避免了絮凝剂的浪费，保证了物料浓缩效果；提高了浓密机自动化水平与可靠性，解决了人们一直渴望解决但始终未能获得成功的技术难题，填补了我国在线光电监测实时智能控制式浓密机的空白。

附图说明

图1为本发明光电监测浓密过程自动控制浓密参数的系统示意图。

图2为本发明光电监测浓密过程自动控制浓密参数的系统的光电检测仪器及其相关部分示意图。

图3为本发明光电监测浓密过程自动控制浓密参数的系统及相应浓密机原理示意图。

图4为本发明光电监测浓密过程自动控制浓密参数的系统的自动控制原理图。

附图标记：1-驱动电机，2-减速器，3-刮耙轴，4-刮耙，5-浓缩池，6-进料泵，7-絮凝剂泵，8-进料管道，9-气源三联件，10-两位两通电磁阀（对应入料阀开关），11-两位三通电磁阀（对应夹断阀开关），12-真空发生器，13-两位三通电磁阀（对应吹气阀开关），14-容器清洗泵，15-两用限位装置，16-袖珍透明容器，17-光电检测仪器，18-工作台，19-进出气动阀门，20-负压取样管道，21-喷淋管，22-溢流口，23-沉淀物出口，24-PLC控制系统（PLC程控柜），25-可调式检测仪支架，30-光电开关，31-CPU中央控制器，32-人机界面，33-信号隔离器，34-加药泵开关，35-流量开关，36-入料阀开关，37-吹气阀开关，38-夹断阀开关，39-进泥泵开关，40-液位电极开关，41-开关电源，42-故障报警指示灯，43-清洗泵开关。

具体实施方式

下面结合本发明光电监测浓密过程自动控制浓密参数的系统及相应浓密机实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行描述，显然，所描述的实施例仅是本发明优选的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域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，如光电监测与智能控制原理相同、结构相似的光电监测自动控制系统，都属于本发明的保护范围。

实施例1

一种光电监测浓密过程自动控制浓密参数的系统（简称：光电监测自动控制系统），创新的总体实施方案的要点是：1、在现有的浓密机真空透视容器装备的基础上，增设光电检测仪器17，并取消现有的浓度检测装置，光电检测仪器17可在线实时监测浓密过程（包括沉降速度与时间），并将检测数据传给PLC控制系统24；2、采用PLC控制系统24替代现有的非智能电气控制系统，PLC控制系统24实时动态比对检测数据与设计参数、智能控制浓密参数——及时调整进料量和絮凝剂的合理用量，避免絮凝剂的浪费，保证物料浓缩效果。

具体实施方案是：光电监测自动控制系统，主要由真空透视容器装备（包括容器清洗泵14、袖珍透明容器16及其配件、气动控制系统）、光电检测仪器17、工作台18、可调式检测仪支架25、PLC控制系统24及其电控元件等零部件组成；详细说明如下：

所述的真空透明容器装备，包括真空透明容器16及其配件、容器清洗泵14、气动控制系统；所述的袖珍透明容器16及其配件，包括钢化玻璃袖珍真空透明容器16、两用限位装置15、进出气动阀门19、负压取样管道20、双喷淋管21，安装在泥浆浓密机旁边的工作台18上、连接进料管道8，用于盛装样料、动态模拟浓密状态、可透视监测；所述的容器清洗泵14，联通袖珍透明容器16中的双喷淋管21，用于冲刷清洗容器16内壁，使容器16再现透视性；所述的气动控制系统，包括气源三联件9、两位两通电磁阀10（对应入料阀开关）、两位三通电磁阀11（对应夹断阀开关）、真空发生器12、两位三通电磁阀13（对应吹气阀开关），联通真空透明容器16上下两端并外接气源管道，用于对气源减压和利用正压气源使真空透明容器16产生负压、实现负压取样。

所述的光电检测仪器17，为T18-6MX型，是一种能将光能转换为电信号的光器件，安装在可调式检测仪支架25上且垂直位置可调、与袖珍透明容器16相对应，并联通PLC控制系统24；用于在线监测浓密过程——物料粒子沉降速度与时间或透光率，并将检测数据信号传递给PLC控制系统24。

所述的可调式检测仪支架25，具有检测仪垂直方向调节长孔；安装在工作台18上，位于袖珍透明容器16两侧；用于可调式安装光电检测仪器17安装。

所述的PLC控制系统24，是可编程逻辑控制系统，PLC控制系统24的程控柜安置在光电检测仪器17旁；用于实时比对检测数据与设计参数、智能控制浓密参数——进料量、加药量、浓缩效果（浓密机转速）。

所述的电控元件，包括光电开关30、CPU中央控制器31、人机界面32、信号隔离器33、加药泵开关34、流量开关35、入料阀开关36、吹气阀开关37、夹断阀开关38、进泥泵开关39、液位电极开关40、开关电源41、故障报警指示灯42、清洗泵开关43；相互关系如图4所示，其中入料阀开关36对应两位两通电磁阀10的控制开关，吹气阀开关37对应两位三通电磁阀13的控制开关，夹断阀开关38对应的是两位三通电磁阀11的控制开关；流量开关35的作用是检测整个系统中进泥是否满足检测条件，当流量开关35关闭时，则不启动17-光电检测仪器17，当流量开关35打开时，才能启动光电检测仪器17；整个工作流程都在人机界面32上显示和操作。

结合图4系统自动控制原理图，进一步说明系统自动控制过程：开关电源为光电开关30，阀门信号提供电源；（1）动态取样模拟浓密状态：当程序启动后， CPU中央控制器31输出控制入料阀开关36的信号，使料浆从进出气动阀门19进入袖珍透明容器16中，随着料浆液位升高到达两用限位装置15时，关闭入料阀开关36，同时CPU中央控制器31输出关断夹断阀开关38的信号，进出气动阀门19关闭，使料浆保存在袖珍透明容器16中，此时由于重力的作用料浆中的物料粒子发生沉降过程，容器内呈现出上半部分是透明液体，下半部分是不透明的沉淀物，动态模拟浓密状态；（2）在线监测浓密过程、智能控制浓密参数：动态模拟浓密状态的同时，光电检测仪器17检测上半部分从浑浊到清澈的时间，当时间大于人机界面32设定的时间，CPU中央控制器31增大加药泵的频率，反之减小，直至调整到满足沉降时间的加药泵频率；（3）清洗透明容器：当光电检测仪器17检测不到信号或检测超时时，CPU中央控制器31释放夹断阀开关38，进出气动阀门19开启，同时打开吹气阀开关37，气动辅助排出沉淀物后，CPU中央控制器31控制清洗泵开关43，使用清水冲洗袖珍透明容器16，清洗残留物，为下一次检测做准备。如果超过5次循环检测不能达到预期的效果，可以调整进泥泵开关39，增大进料泵6的流量。

本发明提供的光电监测浓密过程自动控制浓密参数的系统，具有动态模拟浓密状态、在线监测浓密过程、检测数据有效可靠、实时比对检测数据、智能控制浓密参数的优点；提高了浓密机自动化水平，解决了浓度检测仪器失效或检测结果失真、不能智能控制浓密参数（包括进料量、加药量、浓缩效果）的技术难题；避免了絮凝剂的浪费，保证了物料浓缩效果。

实施例2

一种浓密机，即自动浓密机，使用本发明提供的光电监测浓密过程自动控制浓密参数的系统（简称：光电监测自动控制系统）；主要由浓缩池5、浓密机构（包括驱动电机1、减速器2、刮耙轴3、刮耙4）、光电监测自动控制系统（本发明）等零部件组成；适用于浓度较低的悬浮液的浓缩——将含固重为10%～20%的悬浮浆（悬浮液）通过重力沉降浓缩为含固量为45%～55%的底流沉淀物，供压滤机等终端脱水设备后续处理。

光电监测自动控制系统，主要由真空透视容器装备（包括袖珍透明容器16及其配件、容器清洗泵14、气动控制系统）、光电检测仪器17、可调式检测仪支架25、PLC控制系统24及其电控元件、工作台18等零部件组成；工作台18安放在泥浆浓密机旁边，袖珍透明容器16安装在工作台18上，气动控制系统联通袖珍透明容器16上下两端并外接气源管道，负压取样管道20连接进料管道8和进出气动阀门19，容器清洗泵14联通袖珍透明容器16中的双喷淋管21；双可调式检测仪支架25安装在工作台18上，位于袖珍透明容器16两侧；具有动态模拟浓密状态、在线监测物料粒子沉降速度与时间或透光率、实时比对检测数据与设计参数、智能控制浓密参数的功能。

光电监测自动控制系统的工作过程：（1）取样完成后关闭进出气动阀门19，防止样料回流；真空透明容器16里物料和絮凝剂的混合物样品，动态模拟浓缩池里物料和絮凝剂的混合物沉降过程；（2）光电检测仪器17开始工作，在线检测物料和絮凝剂的混合物的沉降速度、沉降时间或者透光率，并将检测数据信号传递给PLC控制系统24；（3）PLC控制系统24接收到检测数据信号，实时比对检测数据与设计参数、智能控制浓密参数——进料量、加药量、浓缩效果（浓密机转速）；（4）当光电检测仪器17检测到物料粒子沉降结束，两位三通电磁阀13和进出气动阀门19打开，此时压缩空气进入袖珍透明容器16将沉淀物挤出；（5）当沉淀物排出后，容器清洗泵14通过双喷淋管21对袖珍透明容器16注入清水，冲刷清洗容器16内壁，使容器16再现透视性，当清洗水达到两用限位装置15的限位高度时完成清洗，自动开启进出气动阀门19排干清洗水；照此往复循环（一个循环约3分钟）。

结合图3光电监测自动控制系统及相应浓密机原理示意图，说明自动浓密机工作过程：（1）进料泵5将物料抽入浓缩池5，同时絮凝剂泵7将絮凝剂加入进料管道8、袖珍透明容器16负压取样；（2）浓缩池5里的物料在絮凝剂的作用下加快沉降，同时袖珍透明容器16的样料动态模拟浓密状态；（3）光电检测仪器17在线检测物料和絮凝剂的混合物的沉降速度、沉降时间或者透光率，并将检测数据信号传递给PLC控制系统24；（4）PLC控制系统24接受到检测数据信号，实时比对检测数据与设计参数、智能控制浓密参数——进料量、加药量、浓缩效果（浓密机转速）；（5）驱动装置1、2、3带动刮耙4慢速运转、刮耙4将增稠的沉淀物从沉淀物出口23卸出，澄清液从溢流口22溢出。

本发明自动浓密机，具有动态模拟浓密状态、在线监测浓密过程、检测数据有效可靠、实时比对检测数据、智能控制浓密参数的优点；通过光电检测仪器17在线监测浓密过程（包括沉降速度与时间），PLC控制系统24实时动态比对检测数据与设计参数、智能控制浓密参数——及时调整进料量和絮凝剂的合理用量，避免了絮凝剂的浪费，保证了物料浓缩效果；提高了浓密机自动化水平与可靠性，是自动浓密机的发展方向。

Claims (3)

1.一种光电监测浓密过程自动控制浓密参数的系统，包括真空透视容器装备、光电检测仪器、可调式检测仪支架、PLC控制系统及其电控元件、工作台；其特征在于：所述的真空透视容器装备，包括袖珍透明容器、两用限位装置、进出气动阀门、双喷淋管、负压取样管道、容器清洗泵、气动控制系统；所述的光电检测仪器，为T18-6MX型，是一种能将光能转换为电信号的光器件；所述的可调式检测仪支架，具有检测仪垂直方向调节长孔；所述的PLC控制系统，是可编程逻辑控制系统；相互连接关系是：袖珍透明容器安装在工作台上，气动控制系统联通袖珍透明容器上下两端并外接气源管道，负压取样管道连接进料管道和进出气动阀门，容器清洗泵联通袖珍透明容器中的双喷淋管；双可调式检测仪支架安装在工作台上，位于袖珍透明容器两侧；光电检测仪器安装在可调式检测仪支架上且垂直位置可调、与袖珍透明容器相对应，并联通PLC控制系统；PLC控制系统的程控柜安置在光电检测仪器旁；具有动态模拟浓密状态、在线监测物料粒子沉降速度与时间或透光率、实时比对检测数据与设计参数、智能控制浓密参数的功能。

2.根据权利要求1所述的光电监测浓密过程自动控制浓密参数的系统，其特征在于：所述的气动控制系统，包括气源三联件、真空发生器、双两位三通电磁阀、两位两通电磁阀，具有利用正压气源使袖珍透明容器产生负压的功能。

3.一种浓密机，即自动浓密机，包括浓缩池、浓密机构、光电监测自动控制系统，浓密机构包括驱动电机、减速器、刮耙轴、刮耙；其特征在于，包括权利要求1-2任一权利要求所述的光电监测浓密过程自动控制浓密参数的系统。

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