摘要(yao)：浮選是(shi)洗煤廠(chang)生産的(de)關鍵環(huan)節，浮選(xuan)效果的(de)好壞直(zhi)接關系(xi)到精煤(mei)産率。爲(wei)了解決(jue)浮選過(guo)程中入(ru)料煤泥(ni)水流♻️量(liang)難以實(shi)時監測(ce)影響浮(fu)選自動(dong)加🐕藥系(xi)統正常(chang)運行的(de)問題，并(bing)針👌對一(yi)些選煤(mei)廠管路(lu)老舊、管(guan)徑較大(da)難以改(gai)造、結合(he)性價比(bi)等因素(su)，選用智(zhi)能型插(cha)入電磁(ci)流量計(ji) 進行入(ru)料煤泥(ni)水流量(liang)的測量(liang)，測量精(jing)度能達(da)到要👉求(qiu)，爲浮選(xuan)自動加(jia)藥系統(tong)的正常(chang)運行提(ti)供正确(que)數據。
　　電(dian)磁流量(liang)計 是一(yi)種測量(liang)精度高(gao)、應用範(fan)圍廣的(de)流量儀(yi)表，随着(zhe)✂️現代化(hua)工業的(de)不斷發(fa)展，傳統(tong)的管段(duan)式電磁(ci)流量計(ji)在💃浮選(xuan)煤泥水(shui)工業現(xian)🍓場進行(hang)流量測(ce)量時出(chu)現🤞了一(yi)些🐪應用(yong)瓶⭕頸，主(zhu)要有以(yi)下兩點(dian)：
（1）傳統的(de)管段式(shi)電磁流(liu)量計雖(sui)然精度(du)很高，但(dan)其制造(zao)成本也(ye)高🌈，在浮(fu)選煤泥(ni)水大直(zhi)徑管道(dao)流量測(ce)量現場(chang)不需要(yao)這麽高(gao)的精度(du)，而且浮(fu)選煤泥(ni)水管道(dao)一般直(zhi)徑都比(bi)✂️較大,其(qi)🈲制造成(cheng)本将會(hui)更高。
（2）傳(chuan)統的管(guan)段式電(dian)磁流量(liang)計與管(guan)道爲法(fa)蘭連接(jie)，一些選(xuan)煤廠🔞浮(fu)選煤泥(ni)水管道(dao)較老舊(jiu)，安裝時(shi)需要截(jie)斷管道(dao)焊接法(fa)蘭，這一(yi)過程可(ke)能會對(dui)管道造(zao)成較大(da)損傷🙇🏻，而(er)且傳✨統(tong)的管段(duan)式電磁(ci)流量✨計(ji)隻能在(zai)管道内(nei)沒有流(liu)體時才(cai)能安裝(zhuang)、拆卸儀(yi)表，這将(jiang)會影響(xiang)💔精煤生(sheng)産，也💛勢(shi)必會提(ti)高檢修(xiu)費用。插(cha)入式電(dian)磁流量(liang)計是從(cong)傳統的(de)管段式(shi)電磁流(liu)量計演(yan)變過來(lai)的，其設(she)計原理(li)相同💁，但(dan)由于其(qi)傳感器(qi)結構的(de)特點使(shi)它在大(da)直徑管(guan)道流🧑🏾‍🤝‍🧑🏼量(liang)測量時(shi)有明顯(xian)的優點(dian)，制造成(cheng)本低，其(qi)密封結(jie)構可✌️已(yi)實現不(bu)停水在(zai)線安裝(zhuang)，現場安(an)裝時無(wu)須截斷(duan)管道，易(yi)于拆卸(xie)維修，對(dui)測量較(jiao)♋粗管道(dao)的入料(liao)煤泥水(shui)流🐉量有(you)很大的(de)優勢。
1浮(fu)選自動(dong)加藥系(xi)統原理(li)
　　浮選是(shi)選煤廠(chang)生産過(guo)程中的(de)一個重(zhong)要環節(jie)，在整💚個(ge)生産過(guo)程中扮(ban)演着重(zhong)要角色(se)。根據公(gong)式G（試劑(ji)加藥量(liang)）=K（加藥系(xi)數）×M(幹煤(mei)泥質量(liang))和M(幹煤(mei)泥質量(liang)）=L(煤泥水(shui)流量)×C(煤(mei)泥水濃(nong)度)可知(zhi)，若要獲(huo)得浮選(xuan)中精密(mi)藥劑泵(beng)的加藥(yao)🌈量首先(xian)要得到(dao)煤泥☁️水(shui)中幹煤(mei)泥質量(liang)，所以要(yao)測定各(ge)個管道(dao)中煤泥(ni)水流量(liang)和煤泥(ni)水濃度(du)🏃🏻。通過對(dui)田莊選(xuan)❤️煤廠的(de)煤種和(he)所選用(yong)的藥劑(ji)進行分(fen)析，爲了(le)保障品(pin)🌈質和回(hui)收率，由(you)中煤科(ke)工集團(tuan)唐山研(yan)究院研(yan)發的浮(fu)💜選自動(dong)加藥系(xi)統根🏃‍♀️據(ju)對入料(liao)煤泥水(shui)濃度和(he)流量的(de)監測，計(ji)算出實(shi)時幹煤(mei)泥質量(liang)，然後計(ji)算出藥(yao)劑用量(liang)并由精(jing)密藥劑(ji)泵加藥(yao)。
　　系統在(zai)電腦端(duan)實時顯(xian)示工藝(yi)各種參(can)數，直觀(guan)地顯示(shi)監測的(de)各⭐個參(can)數和自(zi)動加藥(yao)系統的(de)運行情(qing)況。該系(xi)統還可(ke)以生成(cheng)生産信(xin)息曆史(shi)曲線，通(tong)過查詢(xun)生産數(shu)據，方便(bian)🚩生産技(ji)術人員(yuan)進行分(fen)析研究(jiu)微調加(jia)藥系數(shu)👈K，使生産(chan)效率達(da)到更高(gao)。
2插入式(shi)電磁流(liu)量計的(de)設計原(yuan)理
　　插入(ru)式電磁(ci)流量計(ji)的工作(zuo)原理是(shi)基于法(fa)拉第電(dian)磁感應(ying)定律(圖(tu)1)，其可以(yi)測量管(guan)道内導(dao)電性液(ye)體的體(ti)積流量(liang)。流量計(ji)有🔞一個(ge)用絕緣(yuan)材料制(zhi)成的護(hu)套，内裝(zhuang)有🌏線圈(quan)、鐵芯和(he)磁轭，護(hu)套的側(ce)面裝有(you)兩隻電(dian)極。勵磁(ci)線☁️圈由(you)三值方(fang)波勵磁(ci)脈沖勵(li)時，将産(chan)生一磁(ci)通密度(du)爲☎️B的工(gong)作磁場(chang)。當導電(dian)流體以(yi)流速V通(tong)過🧡裝有(you)一對間(jian)距爲L的(de)測量電(dian)極且内(nei)徑爲D的(de)管道時(shi)，這對電(dian)極将會(hui)産生同(tong)時垂直(zhi)于磁場(chang)方向和(he)液體流(liu)😍動方向(xiang)的感應(ying)電👉動勢(shi)E。感應出(chu)的電動(dong)勢E正比(bi)于磁通(tong)密度B與(yu)平均流(liu)速V的乘(cheng)積：E=BLV。電動(dong)勢E(流量(liang)信号)由(you)✂️電極檢(jian)出并通(tong)過屏蔽(bi)電纜送(song)到轉換(huan)器内參(can)與運算(suan)得出管(guan)道内的(de)實際流(liu)速V，再根(gen)據即可(ke)求出實(shi)際體積(ji)流量。
 
3插(cha)入式電(dian)磁流量(liang)計硬件(jian)電路分(fen)析
　　整個(ge)硬件電(dian)路（圖2）包(bao)括電源(yuan)部分、勵(li)磁電路(lu)部分、信(xin)号放大(da)采集處(chu)理部分(fen)及輸入(ru)輸出顯(xian)示部分(fen)。其中📞影(ying)響流量(liang)🚩計測量(liang)精度的(de)主要是(shi)勵磁電(dian)路部分(fen)和信号(hao)放大采(cai)集🤞處理(li)部分。
 
　　勵磁(ci)電路采(cai)用低頻(pin)三值矩(ju)形波勵(li)磁（圖3），這(zhe)種勵磁(ci)方式既(ji)可以大(da)幅減小(xiao)由直流(liu)勵磁時(shi)産生的(de)電極極(ji)化效應(ying)，也可以(yi)克服正(zheng)弦波勵(li)磁産生(sheng)的正交(jiao)幹擾的(de)影♌響，同(tong)時㊙️，低頻(pin)三值矩(ju)形波勵(li)磁🌈比低(di)頻矩形(xing)波勵磁(ci)有更低(di)的勵✌️磁(ci)功率，而(er)且還可(ke)以🐅在零(ling)值勵磁(ci)時進行(hang)零點自(zi)動補償(chang)，穩定流(liu)量計的(de)零點。
 
　　雖(sui)然插入(ru)式電磁(ci)流量計(ji)采用低(di)頻三值(zhi)矩形波(bo)勵磁時(shi)它的極(ji)👈化現象(xiang)和正交(jiao)幹擾較(jiao)弱，但也(ye)不能從(cong)根本上(shang)完🧡全消(xiao)除，再加(jia)上感應(ying)電動勢(shi)在信号(hao)線傳輸(shu)過程中(zhong)信号線(xian)也會在(zai)空間磁(ci)場的作(zuo)用下産(chan)生幹擾(rao)信号，所(suo)以實際(ji)測量得(de)到的電(dian)壓信号(hao)是有用(yong)信号與(yu)各種幹(gan)擾信号(hao)的💘“組合(he)”，它不僅(jin)包含流(liu)速信号(hao)也包含(han)各種幹(gan)擾信号(hao)。
　　插入式(shi)電磁流(liu)量計兩(liang)個電極(ji)上實際(ji)測量得(de)到的⛹🏻‍♀️電(dian)✍️壓✍️信号(hao)💋可💛以用(yong)以下的(de)信号模(mo)型來表(biao)示。即
 
　　微(wei)分幹擾(rao)和同相(xiang)幹擾會(hui)随着磁(ci)場的穩(wen)定而快(kuai)速消✍️失(shi)；共模幹(gan)💋擾和串(chuan)模幹擾(rao)會造成(cheng)插入式(shi)電磁流(liu)量計零(ling)點漂移(yi)😘，傳輸信(xin)号線采(cai)用屏蔽(bi)線，确保(bao)儀表接(jie)地良好(hao)可大🈲幅(fu)度減🔞弱(ruo)其影響(xiang)；電化學(xue)幹擾主(zhu)要📞是電(dian)極表面(mian)的極化(hua)現象會(hui)造成插(cha)入式電(dian)磁流量(liang)計零點(dian)不穩，提(ti)高勵磁(ci)頻率可(ke)以減小(xiao)♈其影響(xiang)。觀察💃管(guan)道流體(ti)流☀️速在(zai)5m/s左右時(shi)感應信(xin)号（圖4），可(ke)以發現(xian)除去毛(mao)刺感應(ying)信号幅(fu)值可💋達(da)25mV,但其中(zhong)有用信(xin)号的幅(fu)值在0.5mV左(zuo)右，所以(yi)信号㊙️放(fang)大采集(ji)過程中(zhong)要🏃‍♂️進行(hang)濾波。參(can)照勵磁(ci)方式，分(fen)析流速(su)信号電(dian)壓的基(ji)本特征(zheng)，以下從(cong)信号放(fang)大采🌏集(ji)處理部(bu)分對流(liu)速信号(hao)能夠有(you)效地、針(zhen)對性地(di)放大、處(chu)理和濾(lü)除雜波(bo)進行分(fen)析。
 
　　前置(zhi)放大電(dian)路（圖5）采(cai)用儀表(biao)放大器(qi)進行放(fang)大，儀表(biao)放大器(qi)前端是(shi)RFI濾波器(qi)，濾除衰(shuai)減大部(bu)分幹擾(rao)信号，R1爲(wei)精密電(dian)阻，确🏃‍♂️保(bao)放大倍(bei)數穩定(ding)。二極管(guan)D1、D2可以限(xian)制🛀🏻輸入(ru)信号的(de)大小，避(bi)免誤接(jie)線😄造成(cheng)損壞。
 
　　一(yi)款低成(cheng)本、寬電(dian)源電壓(ya)範圍儀(yi)表放大(da)器，該儀(yi)表放大(da)器具有(you)超高輸(shu)入阻抗(kang)、高共模(mo)抑制比(bi)、低噪聲(sheng)、低線☎️性(xing)誤差、低(di)輸出阻(zu)抗的優(you)點，查看(kan)芯片手(shou)冊可以(yi)得到。信(xin)号放大(da)電路（圖(tu)6）采用運(yun)算放👄大(da)器TLC2262，TLC2262是TI公(gong)司🔱雙路(lu)運算放(fang)大器可(ke)以達到(dao)軌對軌(gui)輸出的(de)性能，電(dian)阻R2、R4爲精(jing)密電阻(zu)，确保放(fang)大倍數(shu)穩定，R24和(he)C31組成一(yi)個低♻️通(tong)濾波器(qi)。
 
 
注：實際(ji)放大25倍(bei)，共模抑(yi)制比爲(wei)20000倍,液體(ti)電導率(lü)≧25uS/cm，信号内(nei)阻一般(ban)小于400kΩ；誤(wu)差小于(yu)0.05%；溫漂小(xiao)于0.01。
　　由低(di)通濾波(bo)器進行(hang)衰減并(bing)濾除部(bu)分雜波(bo)後的信(xin)号SIGN（圖7）經(jing)模拟開(kai)關進入(ru)精密ADC進(jin)行AD轉換(huan)輸入單(dan)片機。可(ke)以發現(xian)，此時的(de)信号與(yu)勵磁波(bo)形已經(jing)十分相(xiang)似，信号(hao)高低處(chu)已經十(shi)分👅平滑(hua)，可⛹🏻‍♀️以進(jin)行AD轉換(huan)。
 
 
4插入式(shi)電磁流(liu)量計的(de)測量精(jing)度
　　插入(ru)式電磁(ci)流量計(ji)适用于(yu)DN150～DN2000的管道(dao)，其測量(liang)精度達(da)到1.0級，圖(tu)8是此次(ci)應用的(de)插入式(shi)電磁流(liu)量計的(de)檢定記(ji)錄🍉表，經(jing)檢定後(hou)各點誤(wu)🙇🏻差均在(zai)1%以内，隻(zhi)要安裝(zhuang)條件符(fu)合規定(ding)，儀表的(de)正确度(du)是♍有保(bao)障的。
5結(jie)語
　　插入(ru)式電磁(ci)流量計(ji)安裝簡(jian)單、老舊(jiu)管道改(gai)造方便(bian)，應用在(zai)浮選自(zi)動加藥(yao)系統其(qi)測量精(jing)度能夠(gou)達到要(yao)求，爲浮(fu)選自動(dong)加藥系(xi)統的正(zheng)常運行(hang)提供正(zheng)确數據(ju)，有助于(yu)生産技(ji)術人員(yuan)進行分(fen)析研究(jiu)調整試(shi)劑加藥(yao)系數K，使(shi)經浮📐選(xuan)得到的(de)精煤品(pin)質穩定(ding)、生産效(xiao)率提高(gao)并能精(jing)準添加(jia)🐕浮選藥(yao)劑、節🌐省(sheng)藥劑，同(tong)時，也能(neng)降低工(gong)👣作的複(fu)雜程度(du)，節省勞(lao)動人員(yuan)。

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