楊 倩，劉加強(qiáng)，郭寧波

(潞安環(huán)能股份公司 常村煤礦機(jī)修廠，山西 長治 046000)

1 概 述

常村煤礦機(jī)修廠是一個與礦井配套建設(shè)的設(shè)備修理廠，主要生產(chǎn)任務(wù)是為井下、地面等各種生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行檢修、維護(hù)和升級改造。常村煤礦選煤廠自行研制的煤泥水磁性物含量在線監(jiān)測儀，主要用于監(jiān)測洗煤生產(chǎn)過程中循環(huán)用水的濃度和磁性物含量。選煤廠采用重介質(zhì)+跳汰雙系統(tǒng)生產(chǎn)，在重介質(zhì)系統(tǒng)投入運行以后，出現(xiàn)過濃縮池耙阻過高直至壓耙的事故，其原因在于濃縮池底流中重介質(zhì)粉含量過高，部分重介質(zhì)粉沉積在池底，導(dǎo)致濃縮耙受阻，甚至壓耙。為解決這一問題，選煤廠研制出一套煤泥水磁性物含量在線監(jiān)測儀[1-3]。

2 煤泥水磁性物含量在線監(jiān)測儀存在的問題

煤泥水磁性物含量在線監(jiān)測儀的結(jié)構(gòu)如圖1所示。該設(shè)備主要由磁性物含量檢測筒、入料泵、終端工控機(jī)等組成，磁性物含量檢測筒主要分為容積為1 L的物料筒和密閉活塞兩部分，密閉活塞內(nèi)嵌有電磁吸附裝置、電子稱量裝置及電控升降裝置，三者通過PLC電控程序控制各執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成煤泥水內(nèi)磁性物含量的在線監(jiān)測。其工作原理為：通過對一定容積的煤泥水進(jìn)行稱重，由稱重數(shù)據(jù)換算出檢測物料的濃度，同時可以通過對電磁裝置吸附的磁性物重量進(jìn)行稱重，獲得一定容積物料內(nèi)的磁性物含量，從而為洗煤生產(chǎn)提供指導(dǎo)。

圖1 煤泥水磁性物含量在線監(jiān)測儀結(jié)構(gòu)示意

在線監(jiān)測儀投入使用后，發(fā)現(xiàn)存在以下幾個問題：

(1)該裝置的檢測料筒為容積可變的活塞式料筒裝置，活塞內(nèi)設(shè)計有電磁鐵、電子稱重裝置和電控升降裝置，幾個功能性裝置的集中設(shè)計導(dǎo)致設(shè)備的安裝精度要求高，設(shè)備維護(hù)困難，配件損害后很難修復(fù)。

(2)隨著活塞的往復(fù)運動以及設(shè)備入料、排料過程的重復(fù)進(jìn)行，對電磁鐵、電子稱重等裝置極易造成震動和沖擊，不但設(shè)備損壞率高，且對物料的稱重影響較大，導(dǎo)致檢測結(jié)果不準(zhǔn)確，無法指導(dǎo)生產(chǎn)。

(3)活塞需包裹在密閉防水層之內(nèi)，密閉防水層需隨活塞一起反復(fù)運動；運動過程中，煤泥水中的磁性介質(zhì)對防水層的磨損極其嚴(yán)重。磨損后，活塞與筒壁之間出現(xiàn)縫隙，極易漏料，直接造成設(shè)備損壞。

(4)現(xiàn)場使用時，該裝置采用供料泵供料，由于供料泵的壓力較大，物料對于設(shè)備的沖擊較大，也是造成監(jiān)測儀較易損壞的原因之一。

(5)原裝置物料筒容積設(shè)計為1 L，容積較小，雖然具備檢測周期較短的優(yōu)勢，但是容錯率較低，不能夠滿足生產(chǎn)現(xiàn)場對于反饋數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的要求[4]。

3 煤泥水質(zhì)量在線監(jiān)測裝置的改進(jìn)

3.1 結(jié)構(gòu)組成改進(jìn)

為了解決煤泥水磁性物含量在線監(jiān)測儀存在的上述問題，機(jī)修廠廣泛開展現(xiàn)場調(diào)研，在充分考慮選煤廠現(xiàn)場生產(chǎn)需求的基礎(chǔ)上，決定對該裝置進(jìn)行改造。改造的重點主要有物料筒的擴(kuò)容、排料口與溢流口分置、電磁吸附與稱重裝置的改造以及入料方式的調(diào)整等。改造后的結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 煤泥水質(zhì)量在線監(jiān)測裝置結(jié)構(gòu)改進(jìn)示意

對該裝置的主要改造方法如下：

(1)將活塞式料筒裝置改造為固定式料筒裝置，進(jìn)料位置與溢流位置不變，在物料筒底部新增一個排料裝置，實現(xiàn)定容溢流與排料系統(tǒng)的分置。

(2)將活塞集成裝置分解，將電磁鐵安裝于固定物料筒的正下方，安裝后通過支撐連桿實現(xiàn)與電子稱重裝置的固定連接。

(3)將物料筒的容積由1 L擴(kuò)大至10 L。定容溢流口的位置充分考慮排料裝置的容積(排料口至排料閥之間管路內(nèi)的容積)。

(4)入料方式由泵供入料改造為管路電控閥門供料，利用煤泥水管路自有壓力和電控閥門的調(diào)節(jié)實現(xiàn)設(shè)備供料。

3.2 檢測流程

改進(jìn)后的設(shè)備檢測流程(PLC控制)如圖3所示，其檢測過程如下：

圖3 煤泥水質(zhì)量在線監(jiān)測裝置控制流程示意

(1)PLC控制進(jìn)料電控閥將管路中的濃縮池底流給入物料筒，當(dāng)桶內(nèi)液體滿筒時，筒內(nèi)溢流經(jīng)溢流口排出，并將反饋信號給入系統(tǒng)，PLC控制關(guān)閉進(jìn)料電控閥，給料停止；

(2)待物料筒內(nèi)的物料靜置30 s，液面穩(wěn)定后，電子稱量系統(tǒng)開啟，稱量10 L容積內(nèi)煤泥水的重量；

(3)稱重后開啟電磁吸附裝置，電磁吸附器將煤泥水內(nèi)的磁性物吸附到物料筒底部，并靜置60 s，以保證磁性物吸附穩(wěn)定；

(4)待其吸附穩(wěn)定后，PLC控制排料閥開啟，將物料筒內(nèi)的煤泥水由排料口排出，磁性物仍然吸附在物料筒底部；

(5)待液體全部排出后，電子稱量系統(tǒng)開啟，稱量吸附的磁性物質(zhì)量，并將稱重數(shù)據(jù)反饋給終端處理器；

(6)終端處理器根據(jù)兩次稱重數(shù)據(jù)計算出試驗物料的濃度和10 L煤泥水內(nèi)的磁性物含量，并繪制變化曲線；

(7)在檢測和計算完成后，關(guān)閉電磁吸附裝置和電子稱量系統(tǒng)，開啟進(jìn)料電控閥，用煤泥水將物料筒底部的磁性物沖出排料口；

(8)沖洗干凈后關(guān)閉排料電控閥，開始下一個檢測循環(huán)。

改進(jìn)后，該裝置通過反復(fù)執(zhí)行上述檢測流程，可以周期性顯示濃縮池底流的濃度和磁性物含量，及時反饋煤泥水濃度的變化和重介質(zhì)系統(tǒng)的介質(zhì)損耗情況，可為生產(chǎn)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)、介質(zhì)消耗的管控和耙式濃縮機(jī)運行監(jiān)護(hù)提供可靠依據(jù)[5-7]。

3.3 裝置改造升級的技術(shù)特點

(1)該裝置改進(jìn)后，杜絕了活塞磨損造成的設(shè)備損壞現(xiàn)象，減小了入料壓力對設(shè)備安全的影響，增強(qiáng)了設(shè)備的安全性和運行的穩(wěn)定性。

(2)沿用了原有檢測儀的檢測原理，可實現(xiàn)自動控制，取消了人工判定濃縮池底流中磁性物含量的工序，極大減輕了工人勞動強(qiáng)度。同時具備檢測周期短、數(shù)據(jù)反饋快的技術(shù)特點。

(3)通過支撐連桿實現(xiàn)了電磁鐵電子稱重裝置的固定連接和空間分離，在保證電磁鐵和稱重裝置正常運行的前提下，減少了電磁裝置對稱重裝置的影響，數(shù)據(jù)反饋更加準(zhǔn)確，設(shè)備運行更加安全。

(4)物料桶容積的加大增強(qiáng)了數(shù)據(jù)的代表性，對于現(xiàn)場生產(chǎn)更具指導(dǎo)意義。

(5)改進(jìn)后的煤泥水質(zhì)量在線監(jiān)測裝置實現(xiàn)了電磁裝置、物料容器和稱重裝置的分離，使該裝置的檢修維護(hù)更加簡單、方便。

4 應(yīng)用效果

該裝置改造后投入到選煤廠生產(chǎn)應(yīng)用中，可基本完成濃縮池底流濃度和磁性物含量的在線監(jiān)測任務(wù)，在洗煤系統(tǒng)運行正常時，完成一個檢測周期大約耗時10 min，煤泥水濃度檢測誤差在12%以內(nèi)，磁性物檢測誤差在9%以內(nèi)，較改造前少用時間5 min，磁性物含量測定結(jié)果精確度提高1%，數(shù)據(jù)結(jié)果更具參考性。該設(shè)備改造后運行更加穩(wěn)定，故障率降低80%，極大地減輕了職工勞動強(qiáng)度[8-10]。

5 結(jié) 語

煤泥水質(zhì)量在線監(jiān)測裝置升級改造后，排除了原有設(shè)計存在的幾項缺陷，投入生產(chǎn)后，運行更加穩(wěn)定，數(shù)據(jù)反饋更具指導(dǎo)性，檢修維護(hù)更加簡單方便，為選煤廠循環(huán)用水系統(tǒng)的在線監(jiān)測提供了可靠的保障。改造升級后的裝置可推廣用于重介質(zhì)選煤系統(tǒng)的濃縮底流、濃縮溢流等煤泥水濃度和磁性物含量的監(jiān)測。