CN217442935U - 一种管上型自吸排式矿浆浓度检测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种管上型自吸排式矿浆浓度检测装置，属于选矿过程领域。采样装置安装在矿浆输送管道上，测量装置安装在采样装置的正下方，测控主机安装在测量装置的附近。检测时依靠电动螺旋的旋转运动作用，将输送管道内的矿浆吸入到测量容器，然后又排出到输送管道。在矿浆通过测量容器时，由称重传感器检测测量容器内的矿浆重量，然后通过数学模型计算矿浆的浓度。为了确保矿浆采样的代表性，采样阀开口为长条形，垂直安装在矿浆管道内。本实用新型可适用于自流和加压输送的管道矿浆浓度精确检测，检测不受管道矿浆不满管、夹带气泡、矿浆浓度分布不均、矿浆成分变化等因素影响，测量条件要求宽松，适应范围广，安装维护方便。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种管上型自吸排式矿浆浓度检测装置，属于选矿过程检测领域。
背景技术
矿浆浓度是选矿工业的重要参数，矿浆浓度是否合理，关系到磨矿分级产品的浓细度、选别作业指标以及浓缩作业的运行效率。由于选矿过程主要采用管道输送矿浆，有自流也有加压输送，这样经常出现矿浆管道不满管，矿浆混入大量气泡，矿浆浓度分布不均，以及矿浆粒度大小不均等不利于浓度检测的情况，而现有的矿浆浓度检测仪表多为点测式，要求测量点矿浆混合均匀，不能有气泡，有的还要求矿浆满管或矿浆粒度均匀，而辐射式矿浆浓度检测仪表还要求矿浆成份稳定，因此现有检测仪表难以适应管道矿浆的浓度检测，特别是管道自流矿浆的浓度检测。
发明内容
为了克服现有矿浆浓度检测仪表存在的上述不足，满足选矿生产过程对管道输送矿浆浓度的检测需求，本实用新型提供一种管上型自吸排式矿浆浓度检测装置。
本实用新型技术方案是：一种管上型自吸排式矿浆浓度检测装置，其基本检测原理为：将采样装置安装在矿浆输送管道上，测量装置安装在采样装置的正下方，测控主机安装在测量装置的附近。检测时依靠电动螺旋的旋转运动作用，将管道内的矿浆吸入到测量容器，然后在电动螺旋推力的作用下排到输送管道。在矿浆通过测量容器时，由称重传感器检测测量容器内的矿浆重量，然后通过数学模型计算矿浆的浓度。为了确保矿浆采样的代表性，采样阀开口为长条形设计，垂直安装在矿浆管道内，可以截取管道各个层面的矿浆。
如图1和图2所示，所述一种管上型自吸排式矿浆浓度检测装置，由多个硬件部件组成、部件包括：测控主机1、螺旋减速电机2、测量容器保护套管3、称重传感器4、传感器保护罩5、传力杆6、螺旋7、测量容器8、测量容器端盖9、测量容器保护套管端盖10、入流管11、软连接管12、软套管13、固定筋板14、对接法兰15、采样外管16、采样内管17、电动头18、清洗水软管19、清洗电磁阀20、出流管21、管道对接管22、电动头连接盘25、采样外管密封圈26、清洗水入口27、电动头支撑套28、采样外管开口29、采样内管开口30。
所述一种管上型自吸排式矿浆浓度检测装置，由采样测量单元和测控单元组成，所述采样测量单元包括采样装置、测量装置、清洗装置，所述测控单元包括测控主机和电缆；采样装置安装在矿浆输送管道上，测量装置安装在采样装置的正下方，测控单元安装在采样测量单元附近，测控主机分别与采样装置、测量装置、清洗装置通过电缆连接，清洗装置安装在采样装置的上方，清洗电磁阀20经清洗水软管19与清洗水入口27对接。
所述采样装置，其部件包括：对接法兰15、采样外管16、采样内管17、电动头18、管道对接管22、电动头连接盘25、采样外管密封圈26、清洗水入口27、电动头支撑套28、采样外管开口29、采样内管开口30。其连接方式为：采样外管16套在采样内管17上，采样外管16上有采样外管开口29，采样内管17上有采样内管开口30，共同组成采样阀；采样外管16通过电动头18而控制采样阀的打开和关闭，电动头18通过电动头连接盘25固定在管道对接管22上；通过采样阀采样外管密封圈26进行密封。采样内管17的上端有清洗水入口27，清洗水入口27位于采样装置的最高位置，确保清洗水对整个矿浆通道的清洗。
所述测量装置，其部件包括：螺旋减速电机2、测量容器保护套管3、称重传感器4、传感器保护罩5、传力杆6、螺旋7、测量容器8、测量容器端盖9、测量容器保护套管端盖10、入流管11、软连接管12、软套管13、固定筋板14、出流管21。其连接方式为：螺旋减速电机2与螺旋7连接，螺旋7安装在测量容器8内部中央，通过测量容器端盖9对测量容器8进行密封；入流管11的一端与测量容器8连接，另一端通过软连接管12与采样内管17连接；软套管13套在入流管11外部，用于防水；出流管21通过软连接管12与测量容器8连接；测量容器8的重量则通过传力杆6传递到称重传感器4，称重传感器4由传感器保护罩5保护；测量容器8通过固定筋板14固定在管道对接管22上；测量容器保护套管3套在测量容器8外部，其两端安装测量容器保护套管端盖10。
所述清洗装置，其部件包括：清洗水软管19和清洗电磁阀20。清洗电磁阀20与外部水管连接，并通过清洗水软管19与采样外管16连接。清洗装置主要用于矿浆浓度开始检测时和结束检测时对采样测量单元矿浆通道的清洗。
所述测控单元包括测控主机1和电缆；测控主机1通过电缆与减速电机2、称重传感器4、电动头18和清洗电磁阀20连接；测控主机1对称重传感器4的信号进行放大和数据采集，对减速电机2、电动头18和清洗电磁阀20进行控制，减速电机2具有调速功能。
所述采样测量单元，其依靠螺旋7的旋转运动作用而进行矿浆的吸入和排出。螺旋7受减速电机2的驱动而作旋转运动，通过螺旋7的正向旋转运动而产生对矿浆的吸力和推力，测量装置依靠螺旋7的正向旋转进行矿浆的吸入和排出，螺旋7的旋转速度根据矿浆的浓度范围和粘度确定，以能在2至5秒内全部进行测量容器8内的矿浆更换为原则设定螺旋7的旋转速度，正常检测时螺旋7匀速运行。矿浆重量测量的技术方案为：在测量容器8的下部安装称重传感器4，通过传力杆6将测量容器8的重量传递给称重传感器4，当矿浆样品通过测量容器8时，称重传感器4连续测量其重量，并将测量信号传送到测控主机1；为了提供本实用新型对多种情况矿浆输送管道的矿浆浓度检测的适应性，称重传感器4采用悬臂式称重传感器，该传感器只对重力敏感而对扭矩不敏感。为了避免管道沉淀矿粒将出流管21阻塞，出流管21的出口设在管道对接管22的中心，同时将出口处弯曲90度，使出口方向与矿浆流方向一致，避免停机时矿粒从出流管21进入。
所述用于计算矿浆浓度的数学模型为：
其中，p为矿浆百分比浓度；δ为矿石密度；d0为水密度；kd为密度系数；kv为体积系数；kw为重量系数；N为矿浆的标准重量采样值；N0为清水的标准重量采样值。
本实用新型的有益效果是：
1、能实时精确检测管道自流矿浆的浓度，精确的矿浆浓度数据有利于提高选矿生产效率和生产指标。
2、检测不受矿浆夹带气泡、矿浆沉淀、矿浆浓度分布不均等因素的影响。
3、检测精度不受矿浆成份、矿粒粒度、矿浆粘度等因素变化的影响，适应性强，稳定性好。
4、可适用于水平或非水平管道的矿浆浓度检测，也适用于自流、非自流或泵加压的管道矿浆浓度检测。
5、检测装置为非辐射式，是一种安全、环保的检测设备。
附图说明
图1是本实用新型的矿浆浓度检测装置总体结构图。
图2是本实用新型的矿浆采样装置结构图。
图中各标号为：1-测控主机；2-螺旋减速电机；3-测量容器保护套管；4-称重传感器；5-传感器保护罩；6-传力杆；7-螺旋；8-测量容器；9-测量容器端盖；10-测量容器保护套管端盖；11-入流管；12-软连接管；13-软套管；14-固定筋板；15-对接法兰；16-采样外管；17-采样内管；18-电动头；19-清洗水软管；20-清洗电磁阀；21-出流管；22-管道对接管；25-电动头连接盘；26-采样外管密封圈；27-清洗水入口；28-电动头支撑套；29-采样外管开口；30-采样内管开口。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本实用新型作进一步说明，但本实用新型的内容并不限于所述范围。
实施例：
选矿厂磨矿分级系统由球磨机和螺旋分级机组成闭路磨矿，螺旋分级机的溢流矿浆经管道输送到浮选作业系统，需要实时检测分级机溢流矿浆的浓度。管道直径为DN150，输送管道坡度约为3度，矿浆为磁铁矿，矿浆细度为80％(-200目)，矿石密度为3.1g/cm3，水的密度为1.0g/cm3，要求矿浆浓度测量范围为0-45％。磨矿分级生产过程中，矿浆管道不满管，夹带大量的气泡，矿浆成分变化大，管道矿浆浓度不均匀，有沉淀现象。
本实施例提供一种管上型自吸排式矿浆浓度检测装置，由多个硬件部件组成，各部件包括：测控主机1、螺旋减速电机2、测量容器保护套管3、称重传感器4、传感器保护罩5、传力杆6、螺旋7、测量容器8、测量容器端盖9、测量容器保护套管端盖10、入流管11、软连接管12、软套管13、固定筋板14、对接法兰15、采样外管16、采样内管17、电动头18、清洗水软管19、清洗电磁阀20、出流管21、管道对接管22、电动头连接盘25、采样外管密封圈26、清洗水入口27、电动头支撑套28、采样外管开口29、采样内管开口30。
所述一种管上型自吸排式矿浆浓度检测装置，由采样测量单元和测控单元组成，所述采样测量单元包括采样装置、测量装置、清洗装置，所述测控单元包括测控主机和电缆；采样装置安装在矿浆输送管道上，测量装置安装在采样装置的正下方，测控单元安装在采样测量单元附近，测控主机分别与采样装置、测量装置、清洗装置通过电缆连接，清洗装置安装在采样装置的上方，清洗电磁阀20经清洗水软管19与清洗水入口27对接。
所述采样装置，其部件及部件配置为：对接法兰15，外径为285mm，螺栓孔数为8，法兰厚度为24mm；采样外管16，为304不锈钢材质，外径为40mm，内径为36mm；采样内管17，为304不锈钢材质，外径为35.5mm，内径为31mm；电动头18，型号为LT-5,电压为220VAC；管道对接管22，标称直径为DN150；电动头连接盘25，直径为50mm；采样外管密封圈26，材料为石墨高压柔性密封圈；清洗水入口27，直径为15mm；电动头支撑套28，长度为65mm；采样外管开口29，长x宽＝158mmx18mm；采样内管开口30，长x宽＝160mmx20mm。其连接方式为：采样外管16套在采样内管17上，采样外管16上有采样外管开口29，采样内管17上有采样内管开口30，共同组成采样阀；采样外管16通过电动头18而控制采样阀的打开和关闭，电动头18通过电动头连接盘25固定在管道对接管22上；通过采样阀采样外管密封圈26进行密封。采样内管17的上端有清洗水入口27，清洗水入口27位于采样装置的最高位置，确保清洗水对整个矿浆通道的清洗。
所述测量装置，其部件及部件配置为：螺旋减速电机2，功率为20W，最大转速为1000转/分，电压为220VAC；测量容器保护套管3，外径为110mm，内径为106，材质为304不锈钢；称重传感器4，悬臂式，称重范围0-10kg；传感器保护罩5，采用304不锈钢材质；传力杆6，304不锈钢材质，中间直径为8mm,长度为60mm；螺旋7，304不锈钢材质，外径为70mm，内径为25mm，螺距为40mm；测量容器8，304不锈钢材质，外径为46mm，内径为43mm,长度为500mm；测量容器端盖9，直径为75mm；测量容器保护套管端盖10，直径为140mm；入流管11，为304不锈钢材质，外径为35.5mm，内径为31mm；软连接管12，材料为聚四氟乙烯；软套管13，外径为50mm，内径为48mm，材质为PVC；固定筋板14，材质为304不锈钢；出流管21，为304不锈钢材质，外径为35.5mm，内径为31mm。其连接方式为：螺旋减速电机2与螺旋7连接，螺旋7安装在测量容器8内部中央，通过测量容器端盖9对测量容器8进行密封；入流管11的一端与测量容器8连接，另一端通过软连接管12与采样内管17连接；软套管13套在入流管11外部，用于防水；出流管21通过软连接管12与测量容器8连接；测量容器8的重量则通过传力杆6传递到称重传感器4，称重传感器4由传感器保护罩5保护；测量容器8通过固定筋板14固定在管道对接管22上；测量容器保护套管3套在测量容器8外部，其两端安装测量容器保护套管端盖10。
所述清洗装置，其部件及部件配置为：清洗水软管19，塑料软管，外径为20mm，内径为18mm；清洗电磁阀20，对接口径为DN20，电压为24VDC。清洗电磁阀20与外部水管连接，并通过清洗水软管19与采样外管16连接。清洗装置主要用于矿浆浓度开始检测时和结束检测时对检测系统矿浆通道的清洗。
所述测控装置，包括测控主机1，其部件配置为：1台S7-1200PLC，1台10英寸触摸屏计算机，1个称重信号放大调理器，1个电机调速器，1个两路的驱动模块,24VDC开关电源。其连接方式为：测控主机1与螺旋减速电机2、称重传感器4、电动头18和清洗电磁阀20连接；测控主机1对称重传感器4的信号进行放大和数据采集，对螺旋减速电机2、电动头18和清洗电磁阀20进行控制，同时对螺旋减速电机2具有调速功能。
本实用新型的工作原理是：检测时依靠电动螺旋的旋转运动作用，将管道内的矿浆吸入到测量容器，然后在电动螺旋推力的作用下排到输送管道。在矿浆通过测量容器时，由称重传感器检测测量容器内的矿浆重量，然后通过数学模型计算矿浆的浓度。为了确保矿浆采样的代表性，采样阀开口为长条形设计，垂直安装在矿浆管道内，可以截取管道各个层面的矿浆。
由于管道自流矿浆从上到下浓度逐渐增大，为了保证矿浆采样的代表性，实现矿浆浓度的准确检测，需要等量截取各个流层的矿浆。为此，采样阀设计为套筒式，其开口设计为长条形，长条形开口长度与管道对接管22的直径相同且为上下走向。采样阀具体设计方案为：采样阀由采样外管16和采样内管17组成，采样外管16套在采样内管17外面；采样外管16有一个长条形的采样外管开口29，采样内管17有一个长条形的采样内管开口30，内开口稍大于外开口，以防止采样外管16转动时被微小矿粒卡住。采样阀的具体控制方案为：通过电动头18驱动采样外管16的旋转而控制矿浆采样阀的打开或关闭，当电动头18旋转角度为0度时，采样外管开口29和采样内管开口30对齐，采样阀打开而进行矿浆采样；当电动头18旋转角度为90度时，采样外管16的长方形开口方向与采样内管17的长方形开口方向成90度，采样阀关闭而停止矿浆采样；
本实施例的采样测量单元依靠螺旋7的旋转运动作用而进行矿浆的吸入和排出。螺旋7受减速电机2的驱动而作旋转运动，通过螺旋7的正向旋转运动而产生对矿浆的吸力和推力，测量装置依靠螺旋7的正向旋转进行矿浆的吸入和排出，螺旋7的旋转速度根据矿浆的浓度范围和粘度确定，以能在2至5秒内全部进行测量容器8内的矿浆更换为原则设定螺旋7的旋转速度，正常检测时螺旋7匀速运行。矿浆重量测量的技术方案为：在测量容器8的下部安装称重传感器4，通过传力杆6将测量容器8的重量传递给称重传感器4，当矿浆样品通过测量容器8时，称重传感器4连续测量其重量，并将测量信号传送到测控主机1；为了提供本实用新型对多种情况矿浆输送管道的矿浆浓度检测的适应性，称重传感器4采用悬臂式称重传感器，该传感器只对重力敏感而对扭矩不敏感。为了避免管道沉淀矿粒将出流管21阻塞，出流管21的出口设在管道对接管22的中心，同时将出口处弯曲90度，使出口方向与矿浆流方向一致，避免停机时矿粒从出流管21进入。
所述通过数学模型计算矿浆浓度可以根据实际场景采用现有技术中的数学模型进行计算，也可以采用如下方式进行：
通过矿浆浓度数学模型计算矿浆的浓度，所述数学模型为：
其中，p为矿浆浓度；δ为矿石密度；d0为水密度；kd为密度系数；kv为体积系数；kw为重量系数；N为矿浆的标准重量采样值；N0为清水的标准重量采样值。
上面结合附图对本实用新型的具体实施例作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (5)
1.一种管上型自吸排式矿浆浓度检测装置，其特征在于：所述一种管上型自吸排式矿浆浓度检测装置，由采样测量单元和测控单元组成，所述采样测量单元包括采样装置、测量装置、清洗装置，所述测控单元包括测控主机和电缆；采样装置安装在矿浆输送管道上，测量装置安装在采样装置的正下方，测控主机分别与采样装置、测量装置、清洗装置通过电缆连接，清洗装置安装在采样装置的上方，清洗电磁阀(20)经清洗水软管(19)与清洗水入口(27)对接。
2.根据权利要求1所述的一种管上型自吸排式矿浆浓度检测装置，其特征在于：所述采样装置包括：对接法兰(15)、采样外管(16)、采样内管(17)、电动头(18)、管道对接管(22)、电动头连接盘(25)、采样外管密封圈(26)、清洗水入口(27)、电动头支撑套(28)、采样外管开口(29)、采样内管开口(30)；所述采样外管(16)套在采样内管(17)上，采样外管(16)上有采样外管开口(29)，采样内管(17)上有采样内管开口(30)，共同组成采样阀；采样外管(16)通过电动头(18)而控制采样阀的打开和关闭，电动头(18)通过电动头连接盘(25)固定在管道对接管(22)上；通过采样阀采样外管密封圈(26)进行密封，采样内管(17)的上端有清洗水入口(27)，清洗水入口(27)位于采样装置的最高位置，确保清洗水对整个矿浆通道的清洗。
3.根据权利要求1所述的一种管上型自吸排式矿浆浓度检测装置，其特征在于：所述测量装置包括：螺旋减速电机(2)、测量容器保护套管(3)、称重传感器(4)、传感器保护罩(5)、传力杆(6)、螺旋(7)、测量容器(8)、测量容器端盖(9)、测量容器保护套管端盖(10)、入流管(11)、软连接管(12)、软套管(13)、固定筋板(14)、出流管(21)；所述螺旋减速电机(2)与螺旋(7)连接，螺旋(7)安装在测量容器(8)内部中央，通过测量容器端盖(9)对测量容器(8)进行密封；入流管(11)的一端与测量容器(8)连接，另一端通过软连接管(12)与采样内管(17)连接；软套管(13)套在入流管(11)外部，用于防水；出流管(21)通过软连接管(12)与测量容器(8)连接；测量容器(8)的重量则通过传力杆(6)传递到称重传感器(4)，称重传感器(4)由传感器保护罩(5)保护；测量容器(8)通过固定筋板(14)固定在管道对接管(22)上；测量容器保护套管(3)套在测量容器(8)外部，其两端安装测量容器保护套管端盖(10)。
4.根据权利要求1所述的一种管上型自吸排式矿浆浓度检测装置，其特征在于：所述清洗装置包括：清洗水软管(19)和清洗电磁阀(20)；清洗电磁阀(20)与外部水管连接，并通过清洗水软管(19)与采样装置的采样外管(16)连接，清洗装置用于矿浆浓度开始检测时和结束检测时对采样测量单元矿浆通道的清洗。
5.根据权利要求1所述的一种管上型自吸排式矿浆浓度检测装置，其特征在于：所述测控单元包括测控主机(1)和电缆；测控主机(1)通过电缆与螺旋减速电机(2)、称重传感器(4)、电动头(18)和清洗电磁阀(20)连接；测控主机(1)对称重传感器(4)的信号进行放大和数据采集，对螺旋减速电机(2)、电动头(18)和清洗电磁阀(20)进行控制，螺旋减速电机(2)具有调速功能。
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