CN109596181B - 在线连续称重式矿浆多参数测控装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种在线连续称重式矿浆多参数测控装置和方法，属于矿物加工及检测计量技术领域。该测控装置由检测组件、消能组件、控制组件组成。本发明测量装置包括检测组件、消能组件和控制组件；其中控制组件包括上位机、可编程逻辑控制器PLC和调节阀；本发明用来测定矿浆或料浆的密度、浓度、质量流量、体积流量；可以实现对浓密机底流浓度的控制；既准确可靠、又方便实用，能便于实现自动控制的新的矿浆的密度，浓度，物料干量，质量流量，体积流量的测量方法。

Description

在线连续称重式矿浆多参数测控装置及方法

技术领域

本发明涉及一种在线连续称重式多参数测控装置及方法，属于矿物加工及检测计量技术领域。

背景技术

选矿厂的磨矿分级作业、各种选别作业、中矿浓缩脱泥作业、精矿、尾矿的浓缩脱水作业等，只要有矿浆的地方均涉及到浓度、密度等参数的检测问题。

现阶段在矿物加工领域，矿浆浓度的检测主要有核子密度检测仪、超声波密度检测仪和人工取样称重检测等方式。核子密度检测仪由于使用了放射源，对安全防护的要求非常高，存在放射性泄漏的风险，被很多选矿厂弃用。超声波密度检测仪则存在浓度标定复杂、测量精度不够高等缺陷，应用范围有限。而人工取样称重检测，又存在劳动强度大，取样的代表性差，难以实现自动控制等问题。发明内容为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种既准确可靠、又方便实用，能实现在线连续测试和自动控制的矿浆的密度，浓度，物料干量，质量流量，体积流量测控装置和方法。

本发明通过以下技术措施来实现，测控装置包括检测组件，消能组件，控制组件；所述控制组件包括上位机，可编程逻辑控制器和调节阀；

所述消能组件包括消能外槽(4)，消能內槽(3)，排矿管(5)，分样管(8)，取样管(9)，下档圈(6)和上档圈(7)；其中消能内槽(3)为圆形或其他形状的容器，由耐磨材质制造，其底部封闭，上部开口，在其中上部位置设置矿浆溢出口；在消能内槽(3)的外部设置消能外槽(4)，其底部封口，上部开口。在排矿管(5)的适当位置设置下挡圈(6)，上挡圈(7)，在消能外槽(4)靠近下部的适当位置均匀的设置多个相同口径大小的分样管(8)和取样管(9)。

所述检测组件包括液位传感器(13)，重量传感器(12)，开关阀(11)，计量斗(10)。在取样管(9)的下侧部设置合适尺寸和容器的计量斗(10)，其上部敞口，底部设置可快开快闭的开关阀(11)，容器整体悬挂支撑在重力传感器(12)上，在容器中上部位置设置液位传感器(13)，在整体取样装置的外部设置底部倾斜的外箱(14)，在其最低位置设置排浆管(15)，消能内槽(3)和消能外槽(4)由设置在外箱内部的小支撑架(16)支撑并固定，外箱由设置在外箱底部的大支撑架(17)支撑和固定，装置的称重、计量、阀门调节、数据显示和传输均由外接的控制系统(18)来完成。

在排矿管(5)的适当位置设置下挡圈(6)，上挡圈(7)，防止矿浆飞溅，设置消能内槽和消能外槽，对矿浆进行二次消能使消能后的矿浆可维持外槽内的液面基本平稳。

本申请物料的密度公式为其中ρ为物料的密度，m为物料的质量，v为物料的体积。若物料的体积v保持不变，则测出物料的质量m，即可得到物料的密度ρ。

本申请物料的浓度c与密度ρ之间的关系式为 物料的浓度c与物料干量m₀之间的关系式为/>物料的质量流量q_m与被测物料的质量m之间的关系式为/>物料的体积流量q_v与流过截面的流体体积v之间的关系式为

工作原理：浓密小锥斗1内的矿浆，通过调节阀2控制流量和浓度。由于装置整体高度可达到6-12米甚至更高，阀门开启后，通过底流排放管排出的矿浆在高的静压力下以较高的速度进入到消能内槽，矿浆在其内进行第一次消内。快速翻转后的矿浆从消能内槽的矿浆溢流口和上部开口处沿四周溢出进入消能外槽进行第二次消能。消能后的矿浆可维持外槽内的液面基本平稳，大部分矿浆从分样管8内直接排入到外箱14的斜底上，取其中的一份通过取样管9自流进入到计量斗10内。称重和计量过程通过外接的控制系统自动完成。矿浆从取样管9进入到计量斗10时，开关阀11关闭，时间继电器开始工作，达到额定的容积液位传感器发出信号即刻截取该时刻的矿浆重量，同时记录达到额定容积所花的时间，则该次矿浆的浓度测定和流量测定已经完成，通过相关的理论计算便可得出该时段矿浆的密度、浓度、质量流量、体积流量，物料干量。

测量完成后，调节阀12快速全开，计量斗10内的矿浆快速从阀门底部排出，与分样管的矿浆在外箱混合后通过矿浆排放管15排出进入后续作业。第一次测定完成后，可间隔一段时间(由控制系统设置)重复进行第二次或多次测定，可取多次测定的平均值作为该测定时间段的数据作为设备的工艺参数输出到显示屏或其他需要的地方。

底流参数测定后，可通过控制系统控制锥斗底部电动阀门的开启度来实现对其底流排放的自动控制。根据要求设定浓密机底流排放的浓度范围，当连续测定实测浓度低于设定浓度最低值时，则适当关小阀门开度，直至后续测定浓度达到设定的范围内。当连续测定时测浓度高于设定浓度的最高值时，则适当开大阀门的开度，直至后续测定浓度达到设定的范围内。当测定浓度超出浓密范围半小时内仍为自动调整到位，或底流出现堵塞和断流时，则由控制系统发出声光报警，有人工进行处理，处理达标后再转为自动控制模式。

本申请测量原理：物料的密度公式为其中ρ为物料的密度，m为物料的质量，v为物料的体积。若物料的体积v保持不变，则测出物料的质量m即可得到物料的密度ρ。

物料的浓度c与密度ρ之间的关系式为其中c为被测物料的浓度，ρ₀为流体所含固体物质的自然密度(干料密度)，ρ为被测流体的浓度，ρ_c为基准密度即水的密度。

物料的浓度c与物料干量m₀之间的关系式为其中c为被测物料的浓度，m₀为干料的质量，m_c为水的质量。

物料的质量流量q_m与被测物料的质量m之间的关系式为其中q_m为被测物料的质量流量，m为被测物料的质量，t为物料流过有效截面的时间。

物料的体积流量q_v与流过截面的流体体积v之间的关系式为其中q_v为被测物料的质量流量，v为流过截面的流体体积，t为物料流过有效截面的时间。

本发明用来测定矿浆或料浆的密度、浓度、质量流量、体积流量；可以实现对浓密机底流浓度的控制；既准确可靠、又方便实用，能便于实现自动控制的新的矿浆的密度，浓度，物料干量，质量流量，体积流量的测控方法。

附图说明

图1为本发明的整体结构图。

图2为本发明的测量装置图。

图中：1浓密小锥斗；2调节阀；3消能内槽；4消能外槽；5排矿管；6下挡圈；7上挡圈；8分样管；9取样管；10计量斗；11开关阀；12重力传感器；13液位传感器；14外箱；15排浆管；16小支撑架；17大支撑架；18外接控制系统。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明作进一步说明。

本发明称重式多参数测控装置包括检测组件，消能组件，控制组件。所述的控制组件包括PC机和可编程逻辑控制器。所述的消能组件包括消能外槽，消能內槽，排矿管，分样管，取样管，下档圈，上档圈。

所述如图2所示，检测组件包括液位传感器，重量传感器，开关阀，计量斗。在取样管9的下侧部设置合适尺寸和容器的计量斗10，该容器为上部敞口，底部设置可快开快闭的开关阀11，容器整体悬挂支撑在重力传感器12上，在容器中上部位置设置液位传感器13，在整体取样装置的外部设置底部倾斜的外箱14，在其最低位置设置排浆管15。消能内槽和消能外槽由设置在外箱内部的小支撑架16支撑并固定，外箱由设置在外箱底部的大支撑架17支撑和固定，装置的称重、计量、阀门调节、数据显示和传输均由外接的控制系统18来完成。

工作时：底流矿浆通过浓密小锥斗1底部的调节阀2来控制流量和浓度，靠静压自流排放至消能内槽3，消能内槽为圆形或其他形状的容器，由耐磨材质制造，其底部封闭，上部开口，在其中上部位置设置矿浆溢出口。在消能内槽的外部设置消能外槽4，其底部封口，上部开口。

在消能内槽的上部、气动调节阀底部的排矿管5的适当位置设置下挡圈6，目的是防止矿浆飞溅。在消能外槽的上部、气动调节阀底部的排矿管5的适当位置设置上挡圈7，目的同样是防止矿浆飞溅。在消能外槽4靠近下部的适当位置均匀的设置多个相同口径大小的分样管8和取样管9。

实施例：浓密小锥斗内的矿浆，通过调节阀2控制流量和浓度。由于装置整体高度可达到6-12米甚至更高，阀门开启后，通过底流排放管排出的矿浆在高的静压力下以较高的速度进入到消能内槽，矿浆在其内进行第一次消能。矿浆快速翻转后从消能内槽的矿浆溢流口和上部开口处沿四周溢出进入消能外槽进行第二次消能。消能后的矿浆可维持外槽内的液面基本平稳，大部分矿浆从分样管8内直接排入到外箱14的斜底上，取其中的一份通过取样管9自流进入到计量斗10内，称重和计量过程通过外接的控制系统自动完成。

矿浆从取样管9进入到计量斗10时，开关阀11关闭，时间继电器开始工作，达到额定的容积时液位传感器发出信号，即刻截取该时刻的矿浆重量，同时记录达到额定容积所花的时间，则该次矿浆的浓度测定和流量测定已经完成。通过相关的理论计算便可得出该时段矿浆的密度、浓度、质量流量、体积流量，物料干量。测量完成后，调节阀12快速全开，计量斗10内的矿浆快速从阀门底部排出，与分样管的矿浆在外箱混合后通过矿浆排放管15排出进入后续作业。

第一次测定完成后，可间隔一段时间(由PLC控制系统设置)重复进行第二次或多次测定，可取多次测定的平均值作为该测定时间段的数据作为设备的工艺参数输出到显示屏或其他需要的地方。

上面结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (4)

1.一种在线连续称重式矿浆多参数测控装置，其特征在于：测控装置包括检测组件、消能组件和控制组件；其中控制组件包括上位机、可编程逻辑控制器PLC和调节阀；

所述检测组件包括液位传感器（13）、重力传感器（12）、开关阀（11）和计量斗（10）；在取样管（9）出口的下侧部设置有计量斗（10），在计量斗（10）容器整体取样装置的外部设置底部倾斜的外箱（14），在外箱（14）最低位置设置有排浆管（15）；

所述消能组件包括消能内槽（3），消能外槽（4），排矿管（5），分样管（8），取样管（9），下挡圈（6）和上挡圈（7）；消能外槽（4）内套有一个消能内槽（3），构成内外两层消能空间，在消能外槽（4）外壁设置有多个与消能外槽（4）连通的相同口径大小的分样管（8）和/或取样管（9）；

消能内槽（3）和消能外槽（4）由设置在外箱内部的小支撑架（16）支撑并固定，外箱由设置在外箱底部的大支撑架（17）支撑和固定， 外箱上部设置浓密箱的浓密小锥斗（1），浓密小锥斗（1）底部接有排放管，排放管的出口位于消能内槽（3）的内部，管道中设置有调节阀（2）；装置的称重、计量、阀门调节、数据显示和传输均由外接的控制系统（18）来完成；

所述消能内槽（3）为圆形的容器，其底部封闭，上部开口，在其中上部位置设置矿浆溢出口，在消能内槽（3）的外部设置消能外槽（4），其底部封口，上部开口；在排矿管（5）外壁与消能内槽（3）上部开口的上方位置设置有下挡圈（6），在排矿管（5）外壁与消能外槽（4）上部开口的上方位置设置上挡圈（7）；

在所述排矿管（5）设置下挡圈（6）和上挡圈（7），以防止矿浆飞溅，设置消能内槽和消能外槽，对矿浆进行二次消能使消能后的矿浆可维持外槽内的液面基本平稳。

2.根据权利要求1所述的在线连续称重式矿浆多参数测控装置，其特征在于：所述计量斗（10）的上部敞口状，计量斗（10）的底部设置开关阀（11），计量斗（10）容器整体悬挂支撑在重力传感器（12）上，在计量斗（10）容器上部内壁设置有液位传感器（13）。

3.一种使用权利要求1所述的装置进行在线连续称重式矿浆多参数测控的方法，其特征在于：具体过程如下：浓密小锥斗（1）内的矿浆，通过调节阀（2）控制流量和浓度；阀门开启后，通过底流排放管排出的矿浆在高的静压力下以较高的速度进入到消能内槽（3），矿浆在其内进行第一次消能；快速翻转后的矿浆从消能内槽（3）的矿浆溢流口和上部开口处沿四周溢出进入消能外槽（4）进行第二次消能；消能后的矿浆可维持消能外槽（4）内的液面基本平稳，大部分矿浆从分样管（8）内直接排入到外箱（14）的斜底上，取其中的一份通过取样管（9）自流进入到计量斗（10）内；称重和计量过程通过外接的控制系统自动完成；

矿浆从取样管（9）进入到计量斗（10）时，开关阀（11）关闭，时间继电器开始工作，达到额定的容积液位时，传感器发出信号即刻截取该时刻的矿浆重量，同时记录达到额定容积所花的时间，则该次矿浆的浓度测定和流量测定已经完成，通过相关的理论计算便可得出该时段矿浆的密度、浓度、质量流量、体积流量，物料干量；

测量完成后，开关阀（11）快速全开，计量斗（10）内的矿浆快速从阀门底部排出，与分样管的矿浆在外箱混合后通过矿浆排浆管（15）排出进入后续作业；第一次测定完成后，由控制系统设置可间隔一段时间重复进行第二次或多次测定，可取多次测定的平均值作为该测定时间段的数据作为设备的工艺参数输出到显示屏。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：底流参数测定后，通过控制系统控制锥斗底部电动阀门的开启度来实现对其底流排放的自动控制，依设定浓密机底流排放的浓度范围，当连续测定实测浓度低于设定浓度最低值时，则适当关小阀门开度，直至后续测定浓度达到设定的范围内；当连续测定实测浓度高于设定浓度的最高值时，则适当开大阀门的开度，直至后续测定浓度达到设定的范围内；当测定浓度超出浓密范围半小时内仍未自动调整到位，或底流出现堵塞和断流时，则由控制系统发出声光报警，由人工进行处理，处理达标后再转为自动控制模式。