摘要：
重介質(zhì)煤漿密度是選煤過程中一個重要的參數(shù)和控制指標(biāo)。針對重介選煤過程設(shè)計了一種差壓式密度計，介紹了密度計的設(shè)計原理、一次儀表的選擇及二次儀表的硬件設(shè)計，并給出了程序流程圖、經(jīng)驗化的溫度補(bǔ)償公式及儀表的標(biāo)定方法。

我國選煤方法主要有跳汰法、浮選法和重介法  等幾種。近年來，重介法選煤的應(yīng)用越來越廣泛，其中重介旋流器的引入起到了推動作用。旋流器選煤主要是根據(jù)懸浮液密度進(jìn)行分選，因此必須對重介質(zhì)煤漿密度進(jìn)行檢測。傳統(tǒng)的γ射線密度計是利用射線強(qiáng)度與被透射流體密度的指數(shù)成反比關(guān)系的原理制作的，因而從原理上就不可避免的受到放射性物質(zhì)衰變隨機(jī)性的影響。此外，還有更主要的因素，即射線源對人體有害，使用和管理不便。差壓密度計適用于重介選煤過程中對介質(zhì)密度的檢測。
1.差壓式密度計的結(jié)構(gòu)特點及安裝
差壓密度計的一次儀表為電容式差壓變送器，其精度等級為0.2級，供電電壓為直流24V，輸出電流為4-20mA，額定量程為0-7.5 kPa，且輸出大小及零點均可調(diào)節(jié)。變送器由壓力探頭和敏感元件兩部分組成。探頭內(nèi)部有一層導(dǎo)壓薄膜，薄膜一側(cè)接觸被測介質(zhì)，另外一側(cè)通過壓力導(dǎo)管連接到敏感元件的一側(cè)，被測介質(zhì)的壓力通過導(dǎo)管中的硅油作用在敏感元件的隔離膜片上。
重介煤漿是一種復(fù)雜的固液混合物，它的性質(zhì)不僅與煤泥水中顆粒的多少、粒度分布、密度大小和礦物組成等有關(guān)，也與體系的 pH 值和水的硬度有關(guān)。煤漿的粘度較大，容易對壓力傳感器造成磨損，煤漿粘結(jié)到壓力傳感器上會造成傳感器檢測精度下降。因此，在壓力傳感器的安裝設(shè)計上必須進(jìn)行處理。傳感器安裝在有圓形外凸的不銹鋼管體上，從而可以有效減小漿液對傳感器的磨損，同時還可以減少由于漿液密度突然變化對傳感器的沖擊。傳感器的不銹鋼管體被安裝在垂直向上主管道上，且與主管道平行。煤泥將通過主管道進(jìn)入檢測管道中，然后再回到主管道中，從而達(dá)到實時檢測的目的。同時在與主管道的連接處設(shè)置節(jié)流閥，通過對節(jié)流閥的調(diào)節(jié)，使?jié){液以恒定的速度流過傳感器，保證檢測的精度。而且在不銹鋼管體上設(shè)置了清水入口，在關(guān)掉節(jié)流閥后可以用清水對傳感器進(jìn)行清洗，以減少由于煤漿粘結(jié)對檢測的影響。
2.二次儀表的設(shè)計
二次儀表的設(shè)計主要為差壓密度計的信號采集、數(shù)據(jù)處理和顯示部分的設(shè)計，用來完成信號的采樣、數(shù)據(jù)的處理及結(jié)果的顯示。該部分的核心部件為微處理器，圖為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。
微處理器將差壓變送器送來的模擬信號進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換后，再由微處理器預(yù)先設(shè)定的計算公式進(jìn)行處理，計算結(jié)果用液晶進(jìn)行顯示，并輸出4-20mA的電流信號供上位機(jī)使用。鍵盤部分用于參數(shù) (量程上下限設(shè)置、報警上下限設(shè)置及平滑系數(shù)設(shè)置等) 的輸入。由于重介質(zhì)煤漿密度受其溫度的影響，因此設(shè)計了溫度檢測電路對重介質(zhì)煤漿溫度進(jìn)行檢測，進(jìn)而對檢測結(jié)果進(jìn)行補(bǔ)償。溫度采集電路采用 PT100 鉑電阻溫度傳感器組成的溫度采集電路。
密度電源采用現(xiàn)場取電的方式，現(xiàn)場工況可能影響到檢測的精度。因此必須從抗干擾的角度對儀表進(jìn)行處理。系統(tǒng)電源部分，首先把現(xiàn)場220V交流電通過變壓器轉(zhuǎn)變?yōu)?V的交流電信號，然后進(jìn)行整流濾波、穩(wěn)壓，輸出9V直流信號。為了防止干擾信號對電源的影響，在穩(wěn)壓管前加設(shè)電感電容組成的低通濾波器，在穩(wěn)壓管后加設(shè)合適的電容進(jìn)行濾波，以保證電源的穩(wěn)定性。在電路設(shè)計中信號的讀入和輸出端，加設(shè)光電耦合器，可以有效的防止外部干擾信號的影響。
3.軟件設(shè)計及儀表的標(biāo)定
程序的調(diào)試使用微芯公司的集成調(diào)試開發(fā)環(huán)境MPLABIDE，安裝PICC編譯器，利用C語言進(jìn)行編程。系統(tǒng)的程序流程如圖所示。
系統(tǒng)上電后進(jìn)行系統(tǒng)初始化，然后設(shè)置預(yù)設(shè)參數(shù)。如不設(shè)置，各參數(shù)將保持其默認(rèn)值。這些參數(shù)存入微處理器的中E2PROM，斷電后數(shù)據(jù)不會丟失。系統(tǒng)每隔一定時間對壓力傳感器和溫度傳感器送來的信號進(jìn)行A/D采樣，并根據(jù)壓差信號和溫度信號計算出相應(yīng)的密度值，將密度值顯示在液晶顯示屏上，并輸出4-20 mA電流信號，供上位機(jī)使用。為提高密度計的精度，減少溫度對測量結(jié)果的影響，在軟件設(shè)計中對檢測結(jié)果進(jìn)行溫度補(bǔ)償。

由于物質(zhì)的體積會隨溫度的變化而變化，同樣煤泥重介質(zhì)的密度也會受到溫度的影響。但煤泥重介質(zhì)是一種復(fù)雜的混合物，它主要由重介質(zhì)、煤、水等物質(zhì)組成，同時煤炭中又含有灰分，水中也含有礦物質(zhì)，這些同時組成了煤泥重介質(zhì)，它的密度會隨溫度的變化而變化。同時，煤泥重介質(zhì)中的任何一種成分發(fā)生變化都將引起介質(zhì)的密度變化，無法求得一個**的數(shù)學(xué)公式來補(bǔ)償溫度的變化。

4.結(jié)語
本密度計采用差壓式密度檢測原理，檢測一定垂直距離上介質(zhì)的密度，并進(jìn)行溫度補(bǔ)償，誤差不超過0.5%，可靠性好，安裝使用簡單。密度計的管體安裝于精煤弧形篩下，可以**檢測精煤和重介質(zhì)的混合物的密度，有利于控制精煤實際分選密度。該種密度計已經(jīng)用于多家選煤廠，在實際使用中取得了較好的效果。