2007, Vol. 21引用本文 |
| 自动化计量在选矿用水中的应用 |  [PDF全文] |
宜春钽铌矿采用重力选矿方法，用水量比较大，仅磨重车间用水量就达400 t/h左右。为循环利用水资源，节能降耗，及时了解各水泵的运行状态，提高员工多回收水与节约用水的积极性，实施自动化计量可为降低生产成本、加强水资源管理提供一系列分析数据。
1 储水池分布情况选矿厂储水池共有4个供水点和4个出水点，它们的具体情况如下。4个供水点分别是：Ø45 m浓密机回水（DN350，v=0.3~2.16 m/s）; Ø30 m浓密机（DN350，v=0.3~1.3 m/s）; 庙下水源地(明渠, v=0.3~ 3.0 m/s); 幸福亭水源(DN600，v=0.5~1.06 m/s)。4个出水点分别是:破碎用水（DN200，v=0.3~2.46 m/s），其中一路用多级泵扬送至200 t高位水池, 再分为两路用水：破碎机用水（DN200，v=0.15~2.10 m/s）与冲矿池等用水（DN150，v=0.15 ~2.5 m/s）)；泥矿用水（DN125，v=0.3 ~1.13 m/s）；磨重用水（DN600，v= 0.15~0.68 m/s）；细泥用水（DN200，v=0.15~0.35 m/s）。
2 系统设计考虑流速的测量范围、安装与维护的方便、计量的精度与适用水质等因素，选用了管内无检测部件，无水头损失的超声波流量计来计量。超声波流量计由两个换能器交替发射或接收超声脉冲信号，通过超声信号传递的时间差测量管道中的介质流速，以积分法在微计算机中自动算出管道中的介质流量。因此，超声波流量计的探头可直接安装于管道外壁，随时检测管路各点的流量，除适用于大口径的管道外，对于一般管道也是一种很好的检验和辅助检测手段。同时安装了用于观测储水池水位的液位计，通过转换器的485接口用电缆把10台仪表的信号汇集到选矿中央控制室，利用组态软件设计出水计量系统，对计量数据保存到数据库，通过软件可查询到各管路各小时的供、用水量，并且将程序设计为三班自动倒班，分别对3个班组进行全自动计量。
该矿选用的MLF-100H系列超声波流量计，其技术参数见表 1。该流量计具有三大技术特色：
| 表 1 MLF-100H型技术参数 |
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（1）传感器具有强度高、耐腐蚀、不易结垢等特点；
（2）流量计系微功耗、数字化设计，采用微功耗硬件及软件设计，对超声波信号进行数字发射、数字接收和数字分析，达到了全面的数字化设计，仪表能适应工业现场的恶劣环境，测量准确可靠，整机功耗小于0.5 W；
（3）该机具有卓越的计量和管理功能。
在软件设计上，除采用先进的分析和计量技术，保证准确的计量外，还设计了先进的管理功能，能在任何时间查阅前10 a任何时候的仪表运行情况，包括平均流量、累计流量、上电和断电等。流量计由转换器、传感器和连接电缆组成，转换器依据安装方式可分壁挂式、盘装式等，其传感器也分为管段式、插入式、外夹式。该矿采用了（CR-1型）插入式传感器，安装过程中不需停产，利用专用钻孔工具在管壁上钻孔，将传感器插入管内壁5 mm。这种传感器适合管内壁结垢严重和流体含气的测量环境。
3 安装要求该流量计应安装在直管段内，其长度视具体现场取不同值，要求直管段部分表面平滑、较新，圆度较好。首选液体向上（或斜向上）流动的竖直管路，尽量避开液体向下（或斜向下）流动的管路，防止液体不满管，详见图 1。测量点不能选在管路走向的最高点，防止管路内因有气泡聚集而造成测量不正常。当安装材质为可焊材料时，则焊接上一个由厂方提供的金属底座，当材质为不可焊时，可使用厂方提供的专用卡具，然后再进行钻孔安装传感器。
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| 图 1 安装位置 |
该计量系统中还有一处系明渠进水，选用了MLF-900超声波明渠流量计，其采用液位传感器来测量明渠中水堰槽的液位高度，再按相应水堰槽的水位-流量关系，从而得出明渠流量。这种仪表从电路设计上充分考虑了复杂的工业现场，采用数字分析技术，测量准确、可靠。根据明渠的流量范围在0~93 m3/s，采用了巴歇尔槽（如图 2），应用钢板设计了一个槽体嵌入明渠内。这种槽体安装简便，可以不停产、不停水在线安装，同时无压损的限制。这种槽体计量方式还可应用在污水治理排放渠，城市供水引水渠，火电厂冷却水引水和排水渠，工矿企业废水以及水利工程和农业灌溉等地方。
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| 图 2 巴歇尔槽槽体示意图 |
该矿的储水池为两个连通的水池, 1#水池直径为29.80 m，2#水池直径为29.60 m，两水池面积总和为1 384.897 m3。计算其精度过程如下：
（1）供水979.127 m3，用水576.839 m3，水池容量变化增加405.805 m3，精度=(979.127 -576.839 -405.805)/979.127=-0.4%；
（2）供水996.020 m3，用水1039.831 m3，水池容量变化减少66.475 m3，精度=(996.020-1039.831+ 66.475)/996.020=2.3%；
（3）供水711.043 m3，用水656.079 m3，水池容量变化增加73.399 m3，精度=(711.043 -656.079 -73.399)/ 711.043=-2.6%。
因该计量系统中有两根小水管未纳入计量，对精度略有影响，但从该次计量数据分析来看，其精度符合钽铌矿要求不超过3%误差。
4 数据检测整个工程完工后，同一天对该系统进行了3次测试，数据详见表 2、表 3、表 4。
| 表 2 水池液位3.807 m时测试数据 |
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| 表 3 水池液位4.100 m时测试数据 |
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| 表 4 水池液位4.052 m时测试数据 |
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从表 2、表 3、表 4中的测试数据可知，利用流量计对进出水互相校正，计量精确，使用方便，满足设计要求。
5 结语宜春钽铌矿用数据线将所有转换器（RS-485接口）的输出接口并联送入选矿中央控制室，并通过RS-485转RS-232板卡送入工控机进行处理。并利用工控组态软件的网络版进行网上发布，这样在局域网上的工作用机就能快速、方便的查询各班分时的用水量。实时的水池液位设置了最高与最低的限位声光报警，为管理人员关注储水池的水量起到了辅助管理作用。