阿姆德尔数字密度计在屯兰选煤厂的应用

麻东飞

(西山煤电 屯兰选煤厂,山西 太原 030206)

阿姆德尔数字密度计在屯兰选煤厂的应用

麻东飞

(西山煤电 屯兰选煤厂,山西 太原 030206)

为了提高介质密度的稳定性，改善重介系统洗选效果，采用阿姆德尔数字密度计对屯兰选煤厂的介质密度进行检测。生产实践表明：该密度计能够实现在线调节介质密度，且更科学、更快捷，控制误差为±0.005 g/cm3，完全满足生产要求；该仪器的成功应用，使采样工和化验工的劳动强度均降低，洗选效果得到很大改善。

重介悬浮液；密度稳定；标定方法；故障诊断

屯兰选煤厂隶属于山西焦煤西山煤电集团公司，是一座洗选能力为5.00 Mt/a的大型炼焦煤选煤厂，主选系统采用无压给料三产品重介质旋流器分选+浮选的联合工艺，1997年10月开始试生产。入选原煤为易选的焦煤，主导产品为12级、10级、9级精煤，副产品以优质中煤为主，精煤供国内冶炼企业使用，中煤作为动力煤使用[1-2]。

三产品重介质旋流器是根据有用矿物与脉石的密度不同而进行分选的一种选煤设备，其实质是将原煤加入特定密度的介质(重介质悬浮液)中，大于介质密度的颗粒下沉，成为重产品(中煤、矸石)，小于介质密度的颗粒上浮，成为轻产品(精煤)。在整个分选过程中，介质密度是决定重介系统分选效果的关键因素。为此，采用阿姆德尔数字密度计对屯兰选煤厂的介质进行在线监测与跟踪调节，以提高重介分选系统洗选效果，节约重介质(主要是磁铁矿粉)的用量，进而获得良好的生产指标[3]。

1 阿姆德尔数字密度计

1.1 结构组成

阿姆德尔数字密度计主要由放射源和源室、探测器、电缆、电缆驱动器、信号处理机五部分组成，结构示意图如图1所示。放射源为Cs-137，用于按要求方向发射能量为662 keV的伽马射线，伽马射线束为6 mm的锥形；放射源室安装有一个可旋转的安全闸门，以保证运输与使用安全。探测器由检测器组件和前置放大器组成，主要作用是接受与转换辐射脉冲，检测器每检测到一个γ射线光子，就对应的产生一个输出脉冲信号；这些脉冲信号被前置放大器放大后，通过连接探测器与信号处理机的同轴屏蔽电缆传输给信号处理机。连接探测器与信号处理机的电缆为专用铠装电缆，铠装外套管内载有三根同轴电缆，每根电缆都装有一个不可互换的插头，脉冲信号和探测器内的高低电压均通过此电缆传输。当信号处理机与探测器之间的安装距离大于20 m时，需要配备电缆驱动器；电缆驱动器安装在电缆尾端，可驱动长达300 m的信号线。信号处理机的作用是实时计算与显示介质密度、输出对应的4～20 mA电流信号。

1—放射源及源室；2—探测器；3—屏蔽电缆；4—电缆驱动器；5—信号处理机

1.2 工作原理与过程

放射源产生的γ射线穿过管道中的被测介质，其中一部分因介质散射和吸收而衰减，其衰减程度与被测介质的密度有关；剩余部分穿过被测介质，并被安装在管道另一侧的探测器接收，介质吸收的射线能量与其密度存在特定关系。探测器内的检测器组件和前置放大器将透射的γ射线转换成一定幅度的电脉冲信号，经信号处理机处理后在显示屏上显示出测量值，并转换成标准的4～20 mA电流信号(其对应1.00～2.00 g/m3的密度值)输出。信号处理机可以预先校准和标定，并能够将现场变量存入其中；通过探测器送来的探测信号经处理后，在八位发光数码管上周期性地自动显示流体的密度值[4]。

信号处理机输出的电流信号被传输给密度控制系统的PLC模块，模块输出对应控制步进阀(加水阀门)开关。当介质密度超过设定值时，通过PLC模块控制步进阀增大开度，合格介质桶的稀释水量增大，介质密度下降，趋近直至等于设定值；当介质密度等于设定值时，步进阀无动作；当介质密度小于设定值时，步进阀的开度自动减小，稀释水量相应减小，介质密度上升，趋近直至等于设定值。信号处理机能够实时、准确监测介质密度的变化，并配合PLC模块跟踪调节其密度[5]。阿姆德尔数字密度计工作过程框图如图2所示。

图2 阿姆德尔数字密度计工作过程框图

1.3 技术参数

屯兰选煤厂阿姆德尔数字密度计的主要技术参数如下：

稳定率/(g·cm-3·℃-1)

<0.000 06

测量精度/(g·cm-3)

±0.002～±0.005

测量范围/(g·cm-3)

0.5～8

可测管道直径/mm

50～75

显示周期(可调)/s

2～255

光子能量/keV

662

输入动态范围/(个·s-1)

0～108 000

模拟输出电流/mA

4～20，线性度为±0.5%

2 安装与标定

2.1 仪器安装

安装阿姆德尔数字密度计时应避开管道的弯头，建议安装在物料流向朝上的垂直管道上，并在密度计安装点附近的管道上安装采样管和采样阀。安装仪器时，先将夹具固定在管道上，夹具两个端面平行度要保证在±1 mm内；夹具固定好后，将探测器和放射源分别固定在夹具两侧，安装前放射源手柄处于全关位置，安装好后放射源手柄处于全开位置；将探测器与信号处理机用屏蔽电缆连接，接入AC220 V即可运行。

当探测器与信号处理机之间的距离大于20 m时，系统需要配备电缆驱动器。信号处理机应该安装在检修方便的场所，但其不能安装在潮湿或炎热的地方[6]。

2.2 仪器标定

首次标定该密度计时，只需标定S1、S2、S3、STD、N、M、L、SGLO、SGHI、CR十个参数(表1)，其他参数保持出厂值即可。对于日常维护中的标定，只需标定S1、S2、S3、STD、四个参数，其他参数保持出厂值即可。

表1 阿姆德尔数字密度计的参数与说明Table 1 Parameters and designation of Amdahl density meter

根据多年使用和维护、保养阿姆德尔数字密度计的经验，该选煤厂总结出一套简便、快捷的标定方法。安排一人采用人工取样玻璃杯(带刻度)到现场取样，对试样进行称重，称重后的取样玻璃杯质量为ag，再减去玻璃杯的质量368 g，然后除以玻璃杯的容积1 000 mL，即可得到试样密度，将其作为STD参数值，即STD=(a-368)/1 000；将其与校验后的密度计显示值进行比较，以检验校验效果。同时安排另一人记录一组(6～8个)闪烁探测器计数率值CR，取其平均值作为S1参数值，取S1参数值的1/2作为S2和S3参数值，即S2=S3=S1/2，将STD、S1、S2、S3参数值输入密度计即可。

3 常见故障诊断

(1)信号处理机八位发光数码管无显示。首先检查电源是否是AC220 V，再查看保险是否完好，如果电源、保险均正常，则需要观察电源板是否正常。如果电源板的绿指示灯不亮而红指示灯亮，说明电源板被损坏。

(2)信号处理机八位发光数码管的显示信息乱闪。断开电源并重新复位，如果故障仍然存在，则需要检测电源板是否正常。如果电源板正常，说明信号处理机主机板被损坏。

(3)信号处理机八位发光数码管接收不到探测器的信号。首先应该检查计数率，如果计数率为零，则需要断开信号处理机与探测器的连接电缆，检测电源板是否正常。如果电源板正常，说明探测器内的前置放大器或检测器被损坏。

(4)信号处理机八位发光数码管的显示密度小于密度下限。首先应该检查安装探测器的管道是否畅通，如果其畅通无阻，则需要检测电源板是否正常。如果电源板正常，则需要检查探测器内的前置放大器或检测器是否正常。

(5)信号处理机八位发光数码管最后两位闪烁。在长时间断电的情况下，原来的变量值就会丢失，进而出现这种情况。为此，根据丢失数据的变量字符(存储器地址)直接按数字键输入丢失的数据，再按转换键和存储键存储数据，直到补齐所有参数。

4 应用效果

阿姆德尔数字密度计的成功应用，使该选煤厂的三产品重介质旋流器工作性能提高，既可以保证重介系统的分选效果，又能够节约重介质的用量，对于提升生产指标具有重要意义。该密度计应用前后生产系统的工艺效果见表2[7-8]。

表2 生产系统的工艺效果Table 2 Improvement of performance of heavy-medium separation system

由表2可知：阿姆德尔数字密度计投入运行后，生产效果明显提高，密度误差下降50个百分点，精煤灰分稳定率提高15个百分点[9]。与此同时，重介系统的介耗量有所下降[10]，在原煤入选量不变的情况下，每年可节约磁铁矿粉300 t；磁铁矿粉的价格按照850元/t，仅此一项全年就可节约资金25.50万元。

5 结语

与传统的人工检测和控制相比，该密度计在线检测、调节介质密度的方式更科学、更快捷，能够有效降低采样工、化验工的劳动强度，提高生产系统的洗选效果，且有助于降低重介系统的介耗量。随着选煤厂自动化、信息化程度地不断提高，质量可靠、性能优良、操作简便、精度高准的阿姆德尔数字密度计将在重介选煤厂得到广泛应用。

[1] 王祖瑞，石德明,王振国，等.重介质选煤的理论与实践[M].北京：煤炭工业出版社，1988.

[2] 刘志勇.机械密封技术在渣浆泵密封中的应用[J].选煤技术，2014(5).

[3] 吴式瑜，岳胜云.选煤基本知识(4版)[M].北京：煤炭工业出版社,2003：285-306.

[4] 陈金凤，任洗凡.阿姆德尔数字浓度计应用简述[J].云南冶金，1998(4).

[5] 王立龙.沉降过滤式离心脱水机在望峰岗选煤厂的应用[J]. 洁净煤技术,2012,18(5):31-34.

[6] 张春辉.吕梁山煤电公司选煤厂技术改造[J].中国煤炭,2011(7).

[7] 于 刚.新世界型带式压滤在压滤生产中的应用[J].煤质技术,2007(3)：54-56.

[8] 王正书,周学东.粗煤泥分选工艺在安家岭选煤厂的应用[J]. 洁净煤技术,2012,18(3):7-9.

[9] 于进喜，刘文礼，姚嘉胤，等.粗煤泥分选设备及其特点对比分析[J].煤炭科学技术,2010,38(7):114-117.

[10] 李炳才.粗煤泥分选设备及工艺研究[J].洁净煤技术,2011,17(2):12-14.

Application of the Amdahl digital density meter at Tunlan Coal Preparation Plant

MA Dong-fei

(Tunlan Coal Preparation Plant under Xishan Coal & Electricity Co., Ltd., Taiyuan, Shanxi 030206, China)

In order to enhance the stability of the heavy medium density for achieving a better performance of the plant's heavy-medium separation system, a test is made with the Amdahl density meter. Field application of the meter indicates that the use of the meter makes it possible to realize on-line regulation of medium density in a more scientific and rapid manner. It works with a control error of ±0.005 g/cm3, fully capable of meeting the technical requirement. The successful use of the meter has led to much reduced labour intensity of both sampling and testing personal and significant improvement of coal cleaning performance.

heavy medium suspension; stability of medium; calibration method; fault diagnosis

1001-3571(2016)05-0054-03

TD942

B

2016-09-20

10.16447/j.cnki.cpt.2016.05.014

麻东飞(1974—)，男，山西省文水县人，助理工程师，现从事机电技术管理工作。

麻东飞.阿姆德尔数字密度计在屯兰选煤厂的应用[J]. 选煤技术，2016(5)：54-56，59.