液位计维修与操作经验

顶装式磁翻柱液位计在洗选厂精煤压滤自动化中的设计与应用

日期：2019-09-23 来源：作者：

摘　要：随着洗选生产加工自动化、智能化的发展要求，液位控制作为选煤厂自动化、智能化控制系统中的一个关键环节，液位的测量就是一项重要的工作。压滤是洗选加工中煤泥回收工艺重要的一个环节，在洗选厂精煤压滤机自动化改造中，为实现压滤机给料泵自动运行，就必须对浮选精矿池液位数据进行精准的采集。现有液位计种类较多，通过对液位计的对比选择与改进，实现了液位计液位数据的准确、及时采集，为实现压滤机系统自动化设计与改造打下坚实的基础。

0　引言

随着现代工业自动化、智能化的迅猛发展，煤炭行业的自动化、智能化建设成为企业转型升级的迫切需要。在洗选厂精煤压滤机系统的自动化设计与改造中，选择一种能够准确测量的液位计，成为精压自动化控制的关键，为此，洗选厂结合精矿池泡沫多，比重大，易沉降等问题，选择一款拉绳式传感器，并设计一套液位计，并结合现场实际需求进行了设计和应用[1] 。

1　浮选精压系统工艺流程

洗选厂干坝子厂区细煤泥分选与回收采用浓缩浮选 + 箱式压滤机回收工艺（附图 1，浮选精压工艺流程图）。其细煤泥水进入 Φ24m 耙式浓缩机浓缩沉淀通过底流泵输送至 XY-3.0 型矿浆预处理器再进入 XJM-S20 型浮选机，浮选精矿自流进浮选精矿池，再由泵输送箱式压滤机回收，浮选尾矿至 Φ24m 耙式浓缩机和箱式压滤机回收。

2　精煤压滤系统自动化控制的设计

2.1　正常流程基本设计

精煤压滤系统自动化控制考虑的方向是自动化、智能化，也就是精矿池液位到达一定的液位高度时 , 精煤箱式压滤机入料泵自动启动，箱式压滤机入料压力达到设定压力值和规定时限后，压滤机先后自动进入压榨程序、反吹程序、卸料程序。然后压滤机自动压紧滤板进入下一个循环。设计上，由液位计作为压滤机入料泵启停的条件，实施 PLC全过程自动化控制，南新公司负责编程设计。运行期间，岗位司机只进行巡检和观察[2] 。

2.2　涉及液位计的特殊流程设计

在入料泵正常运行期间，当液位低于一定液位时入料泵自动停止入料；当液位达到规定上限范围值时，入料泵又重新自动启动；当进入压滤机下一循环时，如液位计未达到液位要求时，入料泵处于停止状态；在压滤机进入压榨、反吹、卸料环节时，液位计就不能控制入料泵启动。

3　液位计的种类分析

3.1　连通器式液位计

连通器式液位计就是应用zui普通的玻璃液位计。它的特点是结构简单、价廉、直观 , 适于现场使用 , 但易破损 , 内表面沾污 , 造成读数困难 , 不便于远传和调节。

3.2　顶装式磁翻柱液位计

（1）恒顶装式磁翻柱液位计。恒顶装式磁翻柱液位计是依靠浮标或浮子浮在液体中随液面变化而升降 ,它的特点是结构简单、价格较低 ,适于各种贮罐的测量。（2）变顶装式磁翻柱液位计。变浮力式亦称沉筒式液位计 ,当液面不同时 ,沉筒浸泡于液体内的体积不同 ,因而所受浮力不同而产生位移 ,通过机械传动转换为角位移来测量液位。此类仪表能实现远传和自动调节[3] 。

3.3　吹泡式液位计

吹泡式液位计是应用静压原理测量敞口容器液位。当液位zui低时 , 气泡吹出没有阻力，背压力零 ,压力计指零；当液位增高时，气泡吹出要克服液柱的静压力，背压增加，压力指示增大。因此，背压即压力计指示的压力大小 , 就反映了液面的高低。吹泡式液位计结构简单、价廉，适用于测量具有腐蚀性、粘度大和含有悬浮颗粒的敞口容器的液位，但精度较低，对易分层物料无法适应。

3.4　差压式液位计

差压式液位计有气相和液相两个取压口。气相取压点处压力为设备内气相压力，液相取压点处压力除受气相压力作用外 , 还受液柱静压力的作用 ,液相和气相压力之差 , 就是液柱所产生的静压力。这类仪表包括气动、电动差压变送器及法兰式液位变送器，安装方便，容易实现远传和自动调节，工业上应用较多，但受易沉降堆积物料堵塞的影响。

3.5　电容式液位计

电容式液位计是采用测量电容的变化来测量液面的高低的。它是一根金属棒插入盛液容器内 , 金属棒作为电容的一个极 , 容器壁作为电容的另一极。两电极间的介质即为液体及其上面的气体。由于液体的介电常数 ε1 和液面上的介电常数 ε2 不同，比如 :ε1>ε2，则当液位升高时，两电极间总的介电常数值随之加大因而电容量增大。反之当液位下降，ε 值减小，电容量也减小[4] 。

3.6　超声波物位计

是利用超声波在气体、液体或固体中的衰减、穿透能力和声阻抗不同的性质来测量两种介质的界面。此类仪表精度高、反应快，但成本高、维护维修困难，都用于要求测量精度较高的场合，当测量介质中含有液体和气泡性，将严重影响测量精确度[5] 。

4　液位计的类型选择与设计

4.1　液位计选择难点分析

（1）为确保自动化控制系统的高可靠性，液位检测的准确性就成了整个精煤压滤系统自动化控制的关键，为此要寻找一种适合浮选精矿用的液位计[6] 。（2）浮选精矿含起泡剂，导致池内泡沫多，对超声波等非接触式传感器的影响。（3）选用液位计要克服浮选精矿浓度大、易沉降的问题。（4）液位计的选用与现场应用设计。

4.2　液位计类型选择

结合上述液位计和浮选精矿特点，以及选煤厂使用不同类型液位计的经验，决定选择使用拉绳式位移传感器为主体，由浮筒式液位计演化与拉绳位移传感器组合而成，设计一套顶装式磁翻柱液位计。拉绳式传感器的参数为型号：MPS-M-2000-MA，电压：24V，二线制（4-20mA），有效测量行程：2m。

4.3　顶装式磁翻柱液位计设计

4.3.1　设计思路

只要浮力足够浮筒就不受流体上的浮泡和流体内细小颗粒物所影响，但顶装式磁翻柱液位计无法形成电信号传输，就不能给 PLC 信号用于自动化控制，而拉绳式位移传感器是由可拉伸的不锈钢绳绕在一个有螺纹的轮毂上，此轮毂与一个精密旋转感应器连接在一起，感应器可以是增量编码器，绝对（独立）编码器，混合或导电塑料旋转电位计，所以浮筒与拉绳式位移传感器组合就可以把机械运动转换成可以计量，记录或传送的电信号，以便 PLC 进行信号采集实现自动控制[7] 。

4.3.2　顶装式磁翻柱液位计的结构

由拉绳位移传感器、安装导轨、浮筒、浮筒导轨、喷淋装置组合而成。见图 2。

4.3.3　工作原理

浮筒导轨安装在桶内，保持浮筒上下位移，而

不会再桶内左右位移，浮筒随液位上下变化而发生上下位移带动拉绳移出或缩回，带动传感器内电位器转动，产生电信号传输。为防止泡沫在桶内粘积，加装喷淋装置由 plc 控制定时冲洗浮筒导轨内侧，以保证浮筒不被细小颗粒物卡死[8] 。

4.3.4　浮筒的尺寸设计

因拉绳位移传感器要有大于 500g 拉力才能将钢绳拉出，所以浮筒的重量就必须大于 500g 才能将拉绳拉出，又要有足够的浮力使浮筒上浮拉绳缩回[9] 。根据阿基米德原理物体浮力等于物体下沉时排开液体的重力，其计算公式为：

在体积一定的情况下，与液体接触面积越大其表面张力越大，浮筒尺寸选择为直径 150mm 高 100mm的厚度为 1mm 的不锈钢筒体，其重量为 770g，满足拉绳液位计拉力，体积为 0.17m 3 ，满足浮力条件[10] 。

5　结论

浮筒在精矿池内可以随液位变化顺畅的移动，不受其浮泡和细小颗粒物影响。拉绳位移传感器线性进度达 0.05%，分辨率 0.003 mm/ 脉冲，能实时反映液位变化。使用顶装式磁翻柱液位计能够准确测量精矿池这类条件较为苛刻的液位变化情况 , 为实行精煤压滤机控制全自动化创造了坚实的条件，同时为各选煤厂思考精煤压滤机系统全自动化设计提供了一种有效的参考，适应选煤厂发展自动化和智能化的大趋势。

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