CN117191635A - 矿浆浓缩池泥层界面位置测量装置及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及矿浆浓缩池泥层界面位置测量装置及其方法，属于选矿技术领域。包括安装在测量箱体内的取样机构和称量机构，取样机构对待测介质进行抽取并输送至称量机构内，称量机构对待测介质进行称重，PLC控制系统与取样机构、称量机构连接，无线通信单元与PLC控制系统连通，箱体外壁设有人机界面，PLC控制系统通过无线通信单元对取样机构和称重机构进行实时控制。其测量方法包括对称量机构进行冲洗；通过电子称重秤对定量箱进行称量，计算出每一个取样点的浓度，得出浓度曲线，在曲线上得到理想分界面的浓度值对应的高度。通过对不同高度进行取样，建立了矿浆浓缩池不同高度的浓度曲线，依据工艺理想界面浓度找到对应高度位置。
Description
技术领域
本发明涉及矿浆浓缩池泥层界面位置测量装置及其方法，属于选矿技术领域。
背景技术
在矿山、冶金、煤炭等生产企业中对生产矿浆的浓度有严格的工艺要求。矿浆浓缩池的功能就是将矿浆浓缩，提高矿浆浓度，回收浊环水，进行固液分离，而分离的方法除了自然沉降，还有通过添加药剂加速沉降效率，而药剂添加量是否合适，就是看设计不同高度的泥层浓度是否在设计的理想范围内，若不在设计的范围内首先需要调整加药量，其次调整底流泵的转速，使其不同高度的泥层浓度稳定在设计的理想范围，否则底流泵打出的矿浆浓度过低，对后续工序造成影响，破坏整条生产线的平衡，轻则影响生产效率，重则甚至出现跑料或停产等问题。
现有的技术方案都是存在一些欠缺，主要有两种形式，一种是压力式的，检测结果与整个池子内的密度相关，不能直接分析出泥层界面的位置。第二种主要有浮力感应式、重锤式、固定超声式，但第二种形式存在一个问题，当回转耙架转过来时，目前上部检测的都得抬起，躲过去之后在放入介质中，只要有一次与耙子配合不好，设备直接被回转耙架搅坏，而且测量精度都不高。所以现在绝大多数现场都没有任何泥层检测设备，都是靠有经验的工人观察或用木棒探，或者在底流泵出口设置浓度计，但是底流泵出口测量浓度属于滞后检测，用其指导浓缩池加药或调整底流泵的转速，对于该工序控制属于滞后控制，不能及时稳定指导该系统的稳定运行，所以能够在线检测浓缩池泥层界面位置是非常重要的。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供矿浆浓缩池泥层界面位置测量装置及其方法，通过不同高度取样点，建立起整个矿浆浓缩池不同高度的浓度曲线，该测量装置安装在旋转爬架上的，不需要躲避旋转爬架，而且检测结果不仅是泥层界面的位置，还可以输出不同高度的介质浓度，以此能够实现前置实时监测控制。
为实现上述目的，本申请的技术方案为矿浆浓缩池泥层界面位置测量装置，包括安装在测量箱体内的取样机构和称量机构，取样机构对待测介质进行抽取并输送至称量机构内，称量机构对待测介质进行称重，PLC控制系统与取样机构、称量机构连接，无线通信单元与PLC控制系统连通，测量箱体外壁设有人机界面，PLC控制系统通过无线通信单元对取样机构和称重机构进行实时控制。
所述的取样机构包括取样管、进料管和自吸泵，自吸泵安装在进料管上，取样管和进料管连通，取样管不同高度上设有取样口，每个取样口均对应连接一根支管，每个支管上均安装有电磁阀，各支管另一端分别与进料管连通，自吸泵用于抽取取样口处的待测介质。所述的取样管内还设有连通浓缩池的冲洗支管，冲洗支管上安装有冲洗端电磁阀，冲洗支管位于浓缩池液面以下且在最靠近液面的取样口的上方。
所述的称量机构包括定量箱、电子称重秤、承压底板、橡胶软接头、环形支柱、机械触发压板、复位弹簧、滑动密封套管；定量箱中部设有电子称重秤，电子称重秤与PLC控制系统电连接；定量箱上部装有滑动密封套管，滑动密封套管一端伸入至定量箱内并与承压底板连接，滑动密封套管另一端与进料管连接；承压底板外圈与橡胶软接头一端相连，橡胶软接头另一端与定量箱相连，形成一个密封腔体，环形支柱分别对称固定在承压底板与定量箱上，机械触发压板固定在各环形支柱表面，机械触发压板通过导线连接PLC控制系统，当对称的环形支柱上的机械触发压板接触时，导通信号将发给PLC控制系统；承压底板与定量箱之间的滑动密封套管外壁套有复位弹簧，当外界压力消失时，复位弹簧恢复原状，使得对称的机械触发压板及时分开复位；定量箱底部与排出端电磁阀连接，排出端电磁阀设置在自流管的进料口上方；自流管另一端伸入至矿浆浓缩池内。
进一步地，所述的滑动密封套管与进料管为滑动密封连接。
进一步地，所述的定量箱箱顶设有溢流孔，溢流孔与溢流管相连，溢流管另一端设置在自流管的进料口上方。
进一步地，所述的若干电磁阀、冲洗端电磁阀和排出端电磁阀均与PLC控制系统连接。
所述的排出端电磁阀和溢流管不与自流管直接接触，从而避免了对电子称重秤的影响。
所述的滑动密封套管与进料管为滑动密封连接，保证了定量箱的重量不受进料管的影响。
所述的无线通信单元为无线通信终端DTD434M。
本发明还提供了矿浆浓缩池泥层界面位置测量方法，具体为：
步骤1：通过PLC控制系统打开冲洗端电磁阀和排出端电磁阀，对称量机构进行冲洗；
步骤2：待冲洗完成后关闭冲洗端电磁阀，针对需要称量的取样点，通过PLC控制系统控制第i支管相对应的电磁阀；待定量箱内冲洗液排出后，关闭排出端电磁阀，随着称量机构内的待测介质液面不断升高，接触承压底板后待测介质液面继续升高，而承压底板受到复位弹簧限位作用上升速度慢于待测介质液面上升速度，当待测介质将定量箱内气体沿着溢流管排出后，待测介质沿着溢流管溢流出后落在自流管内，最终流回至矿浆浓缩池内。当待测介质出现溢流时，称量机构内压力升高，承压底板受压，克服复位弹簧作用，沿着滑动密封套管向上移动，直至橡胶软接头封闭空间内，环形支柱上带的机械触发压板接触导通，这时称量机构处于一个充满待测介质且稳定状态，电子称重秤开始读数，PLC控制系统收集数据。即电子称重秤称量出第i取样口重量为：Wi，冲洗液的重量为：W10，固体颗粒密度为ρi，重量称量装置的体积是V，重量为：W0，第i取样口矿浆浓度为Di。所述的矿浆浓度Di是指矿浆中所含固体物质的质量占总质量得比例，其中i为支管编号，则有：
步骤3：待度数稳定后，先开启冲洗端电磁阀和排出端电磁阀，再关闭当前支管的电磁阀快速排空称量机构内的待测介质。
步骤4：反复循环步骤1～3的操作，完成对不同高度处的测量工作，依据上述公式计算出每一个取样点的浓度，将一个检测周期的各高度对应的取样点浓度做出曲线，再在曲线上得到理想分界面的浓度值对应的高度，即可获得矿浆浓缩池泥层界面位置，从而得到完整的一个周期的测量数据。
步骤5：重复上述步骤1～4完成下一个周期数据采集。
本发明采用以上技术方案，能够取得如下的技术效果：通过对不同高度进行取样，建立了矿浆浓缩池不同高度的浓度曲线，依据工艺理想界面浓度找到对应高度位置；通过PLC控制系统收集、学习并控制对生产状态给出提示发送指令；另外，相对于现有技术，本装置安装在回转耙架上，不需要躲避回转耙架上，消除安全隐患，操作简单。
附图说明
图1为本发明实施例1结构示意图；
图2为本发明实施例1生产示意图；
图3为本发明称量机构局部示意图；
图4为图3局部放大示意图。
图中序号说明：1.测量箱体；2.人机界面；3.回转耙架；4.取样管；5.进料管；6.自吸泵；7.冲洗支管；8.自流管；9.溢流孔；10.溢流管；11.第一取样口；12.第二取样口；13.第三取样口；14.第四取样口；15.第五取样口；16.第六取样口；17.第七取样口；18.第八取样口；19.第九取样口；20.冲洗端电磁阀；21.第一电磁阀；22.第二电磁阀；23.第三电磁阀；24.第四电磁阀；25.第五电磁阀；26.第六电磁阀；27.第七电磁阀；28.第八电磁阀；29.第九电磁阀；30.排出端电磁阀；31.定量箱；32.电子称重秤；33.承压底板；34.橡胶软接头；35.环形支柱；36.机械触发压板；37.复位弹簧；38.滑动密封套管；39.浓缩池液面；40.导线。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述：以此为例对本申请做进一步的描述说明。
实施例1：
如图1～4所示，本实施例提供矿浆浓缩池泥层界面位置测量装置及其方法，包括安装在测量箱体1内的取样机构和称量机构，取样机构对待测介质进行抽取并输送至称量机构内，称量机构对待测介质进行称重，PLC控制系统与取样机构、称量机构连接，无线通信单元与PLC控制系统连通，测量箱体1外壁设有人机界面2，PLC控制系统通过无线通信单元对取样机构和称重机构进行实时控制。测量箱体1安装在回转耙架3上，避免在测量过程中需要躲避旋转中的回转耙架3。所述的待测介质就是矿浆液。
所述的取样机构包括取样管4、进料管5和自吸泵6，自吸泵6安装在进料管5上，取样管4和进料管5连通，取样管4不同高度上设有9个取样口，分别为第一取样口11、第二取样口12、第三取样口13、第四取样口14、第五取样口15、第六取样口16、第七取样口17、第八取样口18和第九取样口19，第一取样口11位置设置在距离矿浆浓缩池液面39下0.35m处，各取样口均间隔0.35m；每个取样口均对应连接一根支管，每个支管上均安装有电磁阀，分别为第一电磁阀21、第二电磁阀22、第三电磁阀23、第四电磁阀24、第五电磁阀25、第六电磁阀26、第七电磁阀27、第八电磁阀28和第九电磁阀29，各支管分别与进料管连通，自吸泵6用于抽取取样口处的待测介质。所述的取样管4内还设有连通浓缩池的冲洗支管7，冲洗支管7上安装有冲洗端电磁阀20，冲洗支管7一端位于浓缩池液面39以下且在最靠近浓缩池液面39的第一取样口11的上方。
所述的称量机构包括定量箱31、电子称重秤32、承压底板33、橡胶软接头34、环形支柱35、机械触发压板36、复位弹簧37、滑动密封套管38；定量箱31中部设有电子称重秤32，电子称重秤32与PLC控制系统电连接；定量箱31上部装有滑动密封套管38，滑动密封套管38一端伸入至定量箱31内并与承压底板33连接，滑动密封套管38另一端与进料管5连接；承压底板33外圈与橡胶软接头34一端相连，橡胶软接头34另一端与定量箱31相连，形成一个密封腔体，环形支柱35分别对称固定在承压底板33与定量箱31上，机械触发压板36固定在各环形支柱35表面，机械触发压板36通过导线40连接PLC控制系统，当对称的环形支柱35上的机械触发压板36接触时，导通信号将发给PLC控制系统；承压底板33与定量箱31之间的滑动密封套管38外壁套有复位弹簧37，当外界压力消失时，复位弹簧37恢复原状，使得对称的机械触发压板36及时分开复位；定量箱31底部与排出端电磁阀30连接，排出端电磁阀30设置在自流管8的进料口上方；自流管8另一端伸入至矿浆浓缩池内。
所述的进料管5插入滑动密封套管38内，进料管5与滑动密封套管38之间的环形间隙采用密封圈进行密封，保证了定量箱31的重量不受进料管5的影响。
所述的定量箱31箱顶设有溢流孔9，溢流孔9与溢流管10相连，溢流管10另一端设置在自流管8的进料口上方。
所述的若干电磁阀、冲洗端电磁阀20和排出端电磁阀30均与PLC控制系统电连接。
所述的排出端电磁阀30和溢流管10不与自流管8直接接触，从而避免了对电子称重秤32的影响。
所述的环形支柱35为两端密封的钢管。
本发明还提供了矿浆浓缩池泥层界面位置测量方法，具体为：
步骤1：操作人员借助人机界面2对PLC控制系统进行控制，通过PLC控制系统打开冲洗端电磁阀20和排出端电磁阀30，对称量机构进行冲洗；
步骤2：待冲洗完成后关闭冲洗端电磁阀20，针对需要称量的取样点，通过PLC控制系统控制第一支管相对应的第一电磁阀21；待定量箱31内冲洗液排出后，关闭排出端电磁阀30，随着称量机构内的待测介质液面不断升高，接触承压底板33后待测介质液面继续升高，而承压底板33受到复位弹簧37限位作用上升速度慢于待测介质液面上升速度，当待测介质将定量箱31内气体沿着溢流管10排出后，待测介质沿着溢流管10溢流出后落在自流管8内，最终流回至矿浆浓缩池内。当待测介质出现溢流时，称量机构内压力升高，承压底板33受压，克服复位弹簧37作用，沿着滑动密封套管38向上移动，直至橡胶软接头34封闭空间内，环形支柱35上带的机械触发压板36接触导通，这时称量机构处于一个充满待测介质且稳定状态，电子称重秤32开始读数，PLC控制系统收集数据。即电子称重秤32称量出第一取样口11重量为：W1，冲洗液的重量为：W10，固体颗粒密度为ρ1，重量称量装置的体积是V，重量为：W0，第一取样口11矿浆浓度为D1。所述的矿浆浓度Di是指矿浆中所含固体物质的质量占总质量得比例，其中i为支管编号，则有：
步骤3：待度数稳定后，先开启冲洗端电磁阀20和排出端电磁阀30，再关闭当前第一支管的第一电磁阀21快速排空称量机构内的待测介质。
步骤4：反复循环步骤1～3的操作，依次完成对不同高度处的测量工作，即分别依次打开第二电磁阀22、第三电磁阀23、第四电磁阀24、第五电磁阀25、第六电磁阀26、第七电磁阀27、第八电磁阀28和第九电磁阀29进行取样，依据上述公式计算出每一个取样点的浓度，分别为D1～D9，将一个检测周期的各高度对应的取样点浓度做出曲线，再在曲线上做到理想分界面的浓度值对应的高度，即可获得矿浆浓缩池泥层界面位置，从而得到完整的一个周期的测量数据。
步骤5：重复上述步骤1～4完成下一个周期数据采集。
通过对不同高度进行取样，建立了矿浆浓缩池不同高度的浓度曲线，依据工艺理想界面浓度找到对应高度位置，通过得到浓度曲线直接计算得出某一浓度所对应的位置，不需要重复测量；通过PLC控制系统收集、学习相应生产数据并对生产实时状态给出提示发送指令；另外，相对于现有技术，本装置安装在回转耙架上，不需要躲避回转耙架上，消除安全隐患，操作简单。
以上所述，仅为本发明创造较佳的具体实施方式，但本发明创造的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明创造披露的技术范围内，根据本发明创造的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明创造的保护范围之内。
Claims (9)
1.矿浆浓缩池泥层界面位置测量装置，其特征在于，包括安装在测量箱体(1)内的取样机构和称量机构，取样机构对待测介质进行抽取并输送至称量机构内，称量机构对待测介质进行称重，PLC控制系统与取样机构、称量机构连接，无线通信单元与PLC控制系统连通，测量箱体(1)外壁设有人机界面(2)，PLC控制系统通过无线通信单元对取样机构和称重机构进行实时控制。
2.根据权利要求1所述的矿浆浓缩池泥层界面位置测量装置，其特征在于，取样机构包括取样管(4)、进料管(5)和自吸泵(6)，自吸泵(6)安装在进料管(5)上，取样管(4)和进料管(5)连通，取样管(4)不同高度上设有取样口，每个取样口均对应连接一根支管，每个支管上均安装有电磁阀，自吸泵(6)用于抽取取样口处的待测介质。
3.根据权利要求2所述的矿浆浓缩池泥层界面位置测量装置，其特征在于，取样管(4)内还设有冲洗支管(7)，冲洗支管(7)上安装有冲洗端电磁阀(20)，冲洗支管(7)一端连接自吸泵(6)，冲洗支管(7)另一端位于浓缩池液面(39)以下且在最靠近液面的取样口的上方。
4.根据权利要求3所述的矿浆浓缩池泥层界面位置测量装置，其特征在于，称量机构包括定量箱(31)、电子称重秤(32)、承压底板(33)、橡胶软接头(34)、环形支柱(35)、机械触发压板(36)、复位弹簧(37)、滑动密封套管(38)；定量箱(31)中部设有电子称重秤(32)，电子称重秤(32)与PLC控制系统电连接；定量箱(31)上部装有滑动密封套管(38)，滑动密封套管(38)一端伸入至定量箱(31)内并与承压底板(33)连接，滑动密封套管(38)另一端与进料管(5)连接；承压底板(33)外圈与橡胶软接头(34)一端相连，橡胶软接头(34)另一端与定量箱(31)相连，形成一个密封腔体，环形支柱(35)分别对称固定在承压底板(33)与定量箱(31)上，机械触发压板(36)固定在各环形支柱(35)表面，机械触发压板(36)通过导线(40)连接PLC控制系统，当对称的环形支柱(35)上的机械触发压板(36)接触时，导通信号将发给PLC控制系统；承压底板(33)与定量箱(31)之间的滑动密封套管(38)外壁套有复位弹簧(37)，当外界压力消失时，复位弹簧(37)恢复原状，使得对称的机械触发压板(36)及时分开复位；定量箱(31)与排出端电磁阀(30)连接，排出端电磁阀(30)设置在自流管(8)的进料口上方；自流管(8)另一端伸入至矿浆浓缩池内。
5.根据权利要求4所述的矿浆浓缩池泥层界面位置测量装置，其特征在于，定量箱(31)箱顶设有溢流孔(9)，溢流孔(9)与溢流管(10)相连，溢流管(10)另一端设置在自流管(8)的进料口上方。
6.根据权利要求5所述的矿浆浓缩池泥层界面位置测量装置，其特征在于，若干电磁阀、冲洗端电磁阀(20)和排出端电磁阀(30)均与PLC控制系统连接。
7.利用权利要求1所述的矿浆浓缩池泥层界面位置测量装置的测量方法，其特征在于，具体为：
步骤1：通过PLC控制系统打开冲洗端电磁阀(20)和排出端电磁阀(30)，对称量机构进行冲洗；
步骤2：待冲洗完成后关闭冲洗端电磁阀(20)，针对需要称量的取样点，通过PLC控制系统控制第i支管相对应的电磁阀；待定量箱(31)内冲洗液排出后，关闭排出端电磁阀(30)，随着称量机构内的待测介质液面不断升高，接触承压底板(33)后待测介质液面继续升高，而承压底板(33)受到复位弹簧(37)限位作用上升速度慢于待测介质液面上升速度，当待测介质将定量箱(31)内气体沿着溢流管(10)排出后，待测介质沿着溢流管(10)溢流出后落在自流管(8)内，最终流回至矿浆浓缩池内；当待测介质出现溢流时，称量机构内压力升高，承压底板(33)受压，克服复位弹簧(37)作用，沿着滑动密封套管(38)向上移动，直至橡胶软接头(34)封闭空间内，环形支柱(35)上带的机械触发压板(36)接触导通，这时定量箱(31)处于一个充满待测介质且稳定状态，电子称重秤(32)开始读数，PLC控制系统收集数据；即电子称重秤(32)称量出第i取样口重量为：Wi，冲洗液的重量为：W10，固体颗粒密度为ρi，重量称量装置的体积是V，重量为：W0，得出第i取样口矿浆浓度为Di；
步骤3：待度数稳定后，先开启冲洗端电磁阀(20)和排出端电磁阀(30)，再关闭当前支管的电磁阀快速排空称量机构内的待测介质；
步骤4：反复循环步骤1～3的操作，完成对不同高度处的测量工作，计算出各取样点的浓度，将一个检测周期的各高度对应的取样点浓度做出曲线，再在曲线上做到理想分界面的浓度值对应的高度，即可获得矿浆浓缩池泥层界面位置，从而得到完整的一个周期的测量数据。
8.根据权利要求7所述的矿浆浓缩池泥层界面位置测量装置，其特征在于，所述的矿浆浓度Di是指矿浆中所含固体物质的质量占总质量得比例，其中i为支管编号，则有：
9.根据权利要求7所述的矿浆浓缩池泥层界面位置测量装置，其特征在于，还包括步骤5，具体为重复步骤1～4完成下一个周期数据采集。
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| CN202311150109.9A Pending CN117191635A (zh) | 2023-09-07 | 2023-09-07 | 矿浆浓缩池泥层界面位置测量装置及其方法 |
Country Status (1)
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| CN (1) | CN117191635A (zh) |
-
2023
- 2023-09-07 CN CN202311150109.9A patent/CN117191635A/zh active Pending
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