提斗式電子智能浮選劑定量控制器的試驗(yàn)研究

王雪艷

(唐山勞動(dòng)技師學(xué)院，河北 唐山063000)

為了提高浮選精煤產(chǎn)率，國(guó)內(nèi)外選煤廠都要適時(shí)、定量的在浮選系統(tǒng)添加浮選劑，浮選劑用量一般很小，通常采用微型電磁閥或人工手動(dòng)閥門控制加藥量。在以微型電磁閥作為定量加藥裝置時(shí)，由于電磁閥內(nèi)孔很小，而浮選劑中雜質(zhì)較多且多為顆粒性物體，導(dǎo)致其極易被堵塞，進(jìn)而影響選煤生產(chǎn)的正常進(jìn)行。在通過人工手動(dòng)閥門加藥時(shí)，無法滿足適時(shí)、定量加藥的要求，且易使浮選劑浪費(fèi)和產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，進(jìn)而影響浮選精煤的產(chǎn)率。浮選劑的定量控制是浮選自動(dòng)化的重要組成部分，實(shí)現(xiàn)浮選劑的自動(dòng)、適時(shí)、定量添加成為浮選自動(dòng)化急需解決的問題，因此，研制一種能夠適應(yīng)浮選作業(yè)要求的浮選劑定量控制器十分必要。

針對(duì)微型電磁閥和人工手動(dòng)閥門加藥時(shí)存在的問題，采用提料斗作為定量加藥儀器，并結(jié)合計(jì)算控制單元、數(shù)字顯示標(biāo)定單元、電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元等，研制出一種提斗式電子智能浮選劑定量控制器。該控制器克服了微型電磁閥和人工手動(dòng)閥門加藥時(shí)存在的缺陷，能夠保證浮選劑添加的穩(wěn)定性和可靠性，且控制精度高，已獲得國(guó)家專利授權(quán)(專利號(hào)：zl 2015 2 0589407.2)。

1 研制方案

為了滿足浮選劑添加作業(yè)的要求，保證加藥裝置不被堵塞，設(shè)計(jì)選用提斗式定量控制方式。在前期的基礎(chǔ)試驗(yàn)中，采用不同形狀的提料斗量取浮選劑，都不同程度的存在問題。實(shí)踐表明：微量多重提料斗設(shè)計(jì)方案能夠滿足定量控制的要求，采用微型計(jì)算機(jī)對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，能夠很好地解決上下位信號(hào)聯(lián)絡(luò)和定量控制的精度問題。

1.1 結(jié)構(gòu)與組成

提斗式電子智能浮選劑定量控制器主要由三部分組成，即機(jī)械部分、定量控制部分、儲(chǔ)分導(dǎo)料部分，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1—集料箱；2—卸料桿；3—提料斗；4—提升旋轉(zhuǎn)臂；5—傳動(dòng)軸；6—提料斗；7—上液位探頭；8—下液位探頭；9—儲(chǔ)料箱；10—電機(jī)

電機(jī)通過傳動(dòng)軸與提升旋轉(zhuǎn)臂相連，提升旋轉(zhuǎn)臂連接著兩個(gè)提料斗，提料斗由電機(jī)帶動(dòng)作360°旋轉(zhuǎn)；當(dāng)提料斗運(yùn)動(dòng)至卸料桿處時(shí)，自動(dòng)將料斗內(nèi)的浮選劑倒入集料箱，其通過集料箱底部的導(dǎo)料管輸送至浮選機(jī)的工作室。儲(chǔ)料箱內(nèi)的浮選劑通過上下液位探頭檢測(cè)儲(chǔ)料箱內(nèi)的液位情況，當(dāng)液位低于下液位探頭時(shí)，控制器控制閥門自動(dòng)補(bǔ)加浮選劑；當(dāng)液位到達(dá)上液位探頭時(shí)，控制器控制閥門停止補(bǔ)加浮選劑。

1.2 工作過程

在自控狀態(tài)下，上位計(jì)算機(jī)給定的信號(hào)進(jìn)入A/D單元，A/D單元將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并傳送給計(jì)算控制單元；計(jì)算控制單元依據(jù)一定的數(shù)學(xué)模型對(duì)其進(jìn)行運(yùn)算，并將運(yùn)算結(jié)果傳送給數(shù)據(jù)變換單元；數(shù)據(jù)變換單元依據(jù)一定的模式對(duì)其進(jìn)行處理，并將結(jié)果傳送給電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元；在經(jīng)過電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元處理后，將其轉(zhuǎn)換為電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)，以控制電機(jī)的工作狀態(tài)，目的是使其與提料斗的運(yùn)動(dòng)速度相適應(yīng)。在手動(dòng)狀態(tài)下，自動(dòng)信號(hào)被切換成手動(dòng)信號(hào)，人工給定信號(hào)通過給定電位器給出，此時(shí)由人工給定單元控制電機(jī)的工作頻率，后續(xù)工作過程與自控狀態(tài)下的相同。提斗式電子智能浮選劑定量控制器工作原理如圖2所示。

圖2 提斗式電子智能浮選劑定量控制器工作原理圖

1.3 技術(shù)特點(diǎn)

根據(jù)設(shè)計(jì)特點(diǎn)和應(yīng)用情況，提斗式電子智能浮選劑定量控制器具有以下技術(shù)特點(diǎn)：

(1)控制器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，所需維護(hù)量極少；浮選劑采用提斗式定量給料，給料流暢，不易堵塞。

(2)設(shè)計(jì)有兩種控制方式，手動(dòng)、自動(dòng)均可操作，可以作為浮選自動(dòng)控制的終端執(zhí)行元件。

(3)控制器采用計(jì)算機(jī)控制，控制精度高，綜合精度≤1%，其中60%以上≤0.50%。

1.4 技術(shù)參數(shù)

提斗式電子智能浮選劑定量控制器的主要技術(shù)參數(shù)如下：

給料范圍/(mL·min-1)

0～1 500(分段)

0～100 mL/min給料誤差/mL

±1

0～200 mL/min給料誤差/mL

≤1.50

0～500 mL/min給料誤差/mL

≤3

0～1 000 mL/min給料誤差/mL

≤5

2 試驗(yàn)與結(jié)果分析

2.1 實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)

(1)試驗(yàn)儀器。試驗(yàn)儀器主要包括提斗式電子智能浮選劑定量控制器樣機(jī)和六個(gè)不同型號(hào)的量杯，其中量杯容積分別為50、100、200、500、1 000 mL。

(2)試驗(yàn)條件。在實(shí)驗(yàn)室條件下，分別對(duì)0～50、0～100、0～200、0～500、0～1 000、0～1 500 mL/min六個(gè)給料范圍進(jìn)行試驗(yàn)；其中，0～50、0～100 mL/min采用A種規(guī)格的提料斗，0～200、0～500 mL/min采用B種規(guī)格的提料斗，0～1 000、0～1 500 mL/min采用C種規(guī)格提料斗(三種規(guī)格提料斗的直徑不同)。

(3)試驗(yàn)結(jié)果。0～50、0～100 mL/min給料范圍的絕對(duì)誤差為±1 mL/min，0～200 mL/min給料范圍的絕對(duì)誤差為±1.50 mL/min，0～500 mL/min給料范圍的絕對(duì)誤差為±3 mL/min，0～1 000 mL/min給料范圍的絕對(duì)誤差為±5 mL/min，0～1 500 mL/min給料范圍的絕對(duì)誤差為±6.50 mL/min。由此來看，綜合精度≤1%，其中60%以上≤0.50%。

2.2 模擬工業(yè)試驗(yàn)

在試驗(yàn)過程中，在液體中加入不同粒度(10～0.5 mm)的固態(tài)顆粒，占液體質(zhì)量的30%左右，用于模擬工業(yè)生產(chǎn)中的固體雜質(zhì)。在連續(xù)的24 h試驗(yàn)過程中，儀器沒有出現(xiàn)堵塞。這是因?yàn)闃訖C(jī)選用DN=20 mm導(dǎo)管，堵塞的可能性極小。

試驗(yàn)證明：提斗式電子智能浮選劑定量控制器能夠做到不堵不漏，完全滿足浮選劑雜質(zhì)較多的作業(yè)情況，可以作為浮選劑定量添加的儀器。

3 結(jié)語

提斗式電子智能浮選劑定量控制器的綜合精度≤1%，能夠?qū)崿F(xiàn)浮選劑的精確添加；提料斗選用不同規(guī)格，定量控制范圍大大提高；模塊化設(shè)計(jì)和單元電路結(jié)構(gòu)，使其可靠性大幅提高，基本實(shí)現(xiàn)全年免維護(hù)。該控制器能夠克服微型電磁閥和人工手動(dòng)閥門加藥中存在的問題，具有一定的工業(yè)應(yīng)用價(jià)值。