微小流量監測單元在壓濾機入料控制中的應用

　　所改造選煤廠原有四臺KM-250/1600型快速隔膜壓濾機，通過配置的OMRON的CPM2A系列可編程控制器實現壓濾機運行的自動控制。2011年該廠在煤泥水平衡自動化改造過程中，通過施耐德昆騰系列PLC與現場隨機柜PLC的通訊，實現壓濾系統的聯機自動化控制。作為壓濾機工作的重要環節，入料壓榨效果的好壞是決定產品質量優劣的重要因素。該廠壓濾機原設計通過監測入料壓力來判斷停泵時間，存在問題較多，無法正常使用;后來采用手動控制入料方式，由操作員根據濾液的多少，結合現場生產經驗，判斷入料壓榨是否充分，從而確定是否需要停泵。

　　但手動控制入料時所需人力資源多，人為因素較多，控制效果不理想。壓濾機入料期間需要操作人員時刻注意入料情況，且現場所需人員較多;同時，受井下采面的影響，煤泥水濃度變化較大，加之不同操作人員的操作習慣存在差異，易造成入料時間誤差大，煤泥產品質量不穩定，主要是產品水分變化大;此外，手動入料控制無法根據煤泥水濃度自動調節入料時間，易出現入料不足或入料時間過長的現象，導致濾餅水分較大、不易卸料，或濾板中間孔被堵塞，進而使濾布和濾板損壞，無法持續生產。為此，采用基于微小流量監測單元的控制方式對壓濾機入料進行控制，以提高設備運行的穩定性，降低煤泥產品水分。

　　1 方案設計

　　針對壓濾機入料控制中存在的問題，從兩方面考慮解決方案：放棄通過壓力檢測來采集壓濾機入料信息，尋找能夠更好的體現壓濾機入料情況的參數，并對其進行檢測;選擇靈敏度高、耐用的檢測設備，實現所選參數的實時檢測。

　　1.1 監測參數的確定

　　在壓濾機入料過程中，入料泵將煤漿從尾板的給料孔給入濾室，煤漿借助入料泵的給料壓力進行固液分離，并在濾布的作用下于濾室內逐漸形成濾餅。壓濾初期，煤漿在濾室內形成的濾餅較薄，濾餅產生的阻力較小，入料流量較大;隨著濾餅厚度的增加，其阻力加大，壓濾速度下降，入料流量逐漸減小;隨著入料時間的增加，入料流量變化的幅度減少，在入料泵流量和揚程選擇合理的情況下，入料流量會在一個微小值上保持平衡，這時壓濾過程結束。通過對壓濾機入料情況分析可以看出，入料流量和壓力在壓榨過程中都能體現出入料的實際情況。因此，可以通過監測入料壓力或入料流量來確定停泵時間。

　　監測入料壓力時需要安裝相關的壓力檢測儀表。當入料管路內壓力達到設定值時，從檢測儀表指針(連同觸頭)與上限觸頭接觸的瞬間開始計時，PLC控制系統對計時時間與設定時間進行對比，計時時間達到設定值時電路斷開，達到自動停泵的目的。但這種控制方式存在兩個問題：入料泵啟停時使管道內瞬間產生“水錘效應”，易損壞電接點隔膜壓力表的隔膜，進而無法及時停泵而損壞濾板、濾布;同時，入料壓榨過程中壓力達到入料臨界值后，估算延遲時間不易掌控，無法及時根據入料濃度進行有效調節。

　　入料流量經壓濾初期的急劇增加后，隨濾餅阻力的加大而緩慢減小，可通過監測某一微小流量臨界值來控制入料時間，同時也可通過設定微小流量臨界值來調節煤泥產品水分。實現這種控制的前提條件是入料泵的參數選擇合理，避免因壓力過大而損壞板濾。因此，選擇流量監測的控制方式更穩定、更靈活。

　　1.2 流量監測設備選型

　　現有的流量監測設備主要分為管道式和外夾式兩種，其中管道式流量計多為電磁式，易受外界磁場干擾，且存在壓力損失，精度較低;外夾式流量計多為多普勒超聲波式，不受外界磁場干擾，無壓力損失，精度和靈敏度高，且無需改動原管路，安裝方便。依據現場生產實際需要，選用西門子FUS1010外夾式超聲波流量計對壓濾機入料流量進行監測。

　　超聲波流量計由表頭和一對傳感器組成，傳感器由定位底座、傳感器芯組成。超聲波穿過液體時，液體對傳輸時間產生微小影響，而傳輸時間與液體流速成正比，據此可計算出液體的流量大小。

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