微小流量监测单元在压滤机入料控制中的应用

　　所改造选煤厂原有四台KM-250/1600型快速隔膜压滤机，通过配置的OMRON的CPM2A系列可编程控制器实现压滤机运行的自动控制。2011年该厂在煤泥水平衡自动化改造过程中，通过施耐德昆腾系列PLC与现场随机柜PLC的通讯，实现压滤系统的联机自动化控制。作为压滤机工作的重要环节，入料压榨效果的好坏是决定产品质量优劣的重要因素。该厂压滤机原设计通过监测入料压力来判断停泵时间，存在问题较多，无法正常使用;后来采用手动控制入料方式，由操作员根据滤液的多少，结合现场生产经验，判断入料压榨是否充分，从而确定是否需要停泵。

　　但手动控制入料时所需人力资源多，人为因素较多，控制效果不理想。压滤机入料期间需要操作人员时刻注意入料情况，且现场所需人员较多;同时，受井下采面的影响，煤泥水浓度变化较大，加之不同操作人员的操作习惯存在差异，易造成入料时间误差大，煤泥产品质量不稳定，主要是产品水分变化大;此外，手动入料控制无法根据煤泥水浓度自动调节入料时间，易出现入料不足或入料时间过长的现象，导致滤饼水分较大、不易卸料，或滤板中间孔被堵塞，进而使滤布和滤板损坏，无法持续生产。为此，采用基于微小流量监测单元的控制方式对压滤机入料进行控制，以提高设备运行的稳定性，降低煤泥产品水分。

　　1 方案设计

　　针对压滤机入料控制中存在的问题，从两方面考虑解决方案：放弃通过压力检测来采集压滤机入料信息，寻找能够更好的体现压滤机入料情况的参数，并对其进行检测;选择灵敏度高、耐用的检测设备，实现所选参数的实时检测。

　　1.1 监测参数的确定

　　在压滤机入料过程中，入料泵将煤浆从尾板的给料孔给入滤室，煤浆借助入料泵的给料压力进行固液分离，并在滤布的作用下于滤室内逐渐形成滤饼。压滤初期，煤浆在滤室内形成的滤饼较薄，滤饼产生的阻力较小，入料流量较大;随着滤饼厚度的增加，其阻力加大，压滤速度下降，入料流量逐渐减小;随着入料时间的增加，入料流量变化的幅度减少，在入料泵流量和扬程选择合理的情况下，入料流量会在一个微小值上保持平衡，这时压滤过程结束。通过对压滤机入料情况分析可以看出，入料流量和压力在压榨过程中都能体现出入料的实际情况。因此，可以通过监测入料压力或入料流量来确定停泵时间。

　　监测入料压力时需要安装相关的压力检测仪表。当入料管路内压力达到设定值时，从检测仪表指针(连同触头)与上限触头接触的瞬间开始计时，PLC控制系统对计时时间与设定时间进行对比，计时时间达到设定值时电路断开，达到自动停泵的目的。但这种控制方式存在两个问题：入料泵启停时使管道内瞬间产生“水锤效应”，易损坏电接点隔膜压力表的隔膜，进而无法及时停泵而损坏滤板、滤布;同时，入料压榨过程中压力达到入料临界值后，估算延迟时间不易掌控，无法及时根据入料浓度进行有效调节。

　　入料流量经压滤初期的急剧增加后，随滤饼阻力的加大而缓慢减小，可通过监测某一微小流量临界值来控制入料时间，同时也可通过设定微小流量临界值来调节煤泥产品水分。实现这种控制的前提条件是入料泵的参数选择合理，避免因压力过大而损坏板滤。因此，选择流量监测的控制方式更稳定、更灵活。

　　1.2 流量监测设备选型

　　现有的流量监测设备主要分为管道式和外夹式两种，其中管道式流量计多为电磁式，易受外界磁场干扰，且存在压力损失，精度较低;外夹式流量计多为多普勒超声波式，不受外界磁场干扰，无压力损失，精度和灵敏度高，且无需改动原管路，安装方便。依据现场生产实际需要，选用西门子FUS1010外夹式超声波流量计对压滤机入料流量进行监测。

　　超声波流量计由表头和一对传感器组成，传感器由定位底座、传感器芯组成。超声波穿过液体时，液体对传输时间产生微小影响，而传输时间与液体流速成正比，据此可计算出液体的流量大小。

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