提斗式电子智能浮选剂定量控制器的试验研究

王雪艳

(唐山劳动技师学院，河北 唐山063000)

为了提高浮选精煤产率，国内外选煤厂都要适时、定量的在浮选系统添加浮选剂，浮选剂用量一般很小，通常采用微型电磁阀或人工手动阀门控制加药量。在以微型电磁阀作为定量加药装置时，由于电磁阀内孔很小，而浮选剂中杂质较多且多为颗粒性物体，导致其极易被堵塞，进而影响选煤生产的正常进行。在通过人工手动阀门加药时，无法满足适时、定量加药的要求，且易使浮选剂浪费和产品质量不稳定，进而影响浮选精煤的产率。浮选剂的定量控制是浮选自动化的重要组成部分，实现浮选剂的自动、适时、定量添加成为浮选自动化急需解决的问题，因此，研制一种能够适应浮选作业要求的浮选剂定量控制器十分必要。

针对微型电磁阀和人工手动阀门加药时存在的问题，采用提料斗作为定量加药仪器，并结合计算控制单元、数字显示标定单元、电机驱动单元等，研制出一种提斗式电子智能浮选剂定量控制器。该控制器克服了微型电磁阀和人工手动阀门加药时存在的缺陷，能够保证浮选剂添加的稳定性和可靠性，且控制精度高，已获得国家专利授权(专利号：zl 2015 2 0589407.2)。

1 研制方案

为了满足浮选剂添加作业的要求，保证加药装置不被堵塞，设计选用提斗式定量控制方式。在前期的基础试验中，采用不同形状的提料斗量取浮选剂，都不同程度的存在问题。实践表明：微量多重提料斗设计方案能够满足定量控制的要求，采用微型计算机对信号进行处理，能够很好地解决上下位信号联络和定量控制的精度问题。

1.1 结构与组成

提斗式电子智能浮选剂定量控制器主要由三部分组成，即机械部分、定量控制部分、储分导料部分，其结构如图1所示。

1—集料箱；2—卸料杆；3—提料斗；4—提升旋转臂；5—传动轴；6—提料斗；7—上液位探头；8—下液位探头；9—储料箱；10—电机

电机通过传动轴与提升旋转臂相连，提升旋转臂连接着两个提料斗，提料斗由电机带动作360°旋转；当提料斗运动至卸料杆处时，自动将料斗内的浮选剂倒入集料箱，其通过集料箱底部的导料管输送至浮选机的工作室。储料箱内的浮选剂通过上下液位探头检测储料箱内的液位情况，当液位低于下液位探头时，控制器控制阀门自动补加浮选剂；当液位到达上液位探头时，控制器控制阀门停止补加浮选剂。

1.2 工作过程

在自控状态下，上位计算机给定的信号进入A/D单元，A/D单元将其转换成数字信号，并传送给计算控制单元；计算控制单元依据一定的数学模型对其进行运算，并将运算结果传送给数据变换单元；数据变换单元依据一定的模式对其进行处理，并将结果传送给电机驱动单元；在经过电机驱动单元处理后，将其转换为电机驱动信号，以控制电机的工作状态，目的是使其与提料斗的运动速度相适应。在手动状态下，自动信号被切换成手动信号，人工给定信号通过给定电位器给出，此时由人工给定单元控制电机的工作频率，后续工作过程与自控状态下的相同。提斗式电子智能浮选剂定量控制器工作原理如图2所示。

图2 提斗式电子智能浮选剂定量控制器工作原理图

1.3 技术特点

根据设计特点和应用情况，提斗式电子智能浮选剂定量控制器具有以下技术特点：

(1)控制器结构简单，工作可靠，所需维护量极少；浮选剂采用提斗式定量给料，给料流畅，不易堵塞。

(2)设计有两种控制方式，手动、自动均可操作，可以作为浮选自动控制的终端执行元件。

(3)控制器采用计算机控制，控制精度高，综合精度≤1%，其中60%以上≤0.50%。

1.4 技术参数

提斗式电子智能浮选剂定量控制器的主要技术参数如下：

给料范围/(mL·min-1)

0～1 500(分段)

0～100 mL/min给料误差/mL

±1

0～200 mL/min给料误差/mL

≤1.50

0～500 mL/min给料误差/mL

≤3

0～1 000 mL/min给料误差/mL

≤5

2 试验与结果分析

2.1 实验室试验

(1)试验仪器。试验仪器主要包括提斗式电子智能浮选剂定量控制器样机和六个不同型号的量杯，其中量杯容积分别为50、100、200、500、1 000 mL。

(2)试验条件。在实验室条件下，分别对0～50、0～100、0～200、0～500、0～1 000、0～1 500 mL/min六个给料范围进行试验；其中，0～50、0～100 mL/min采用A种规格的提料斗，0～200、0～500 mL/min采用B种规格的提料斗，0～1 000、0～1 500 mL/min采用C种规格提料斗(三种规格提料斗的直径不同)。

(3)试验结果。0～50、0～100 mL/min给料范围的绝对误差为±1 mL/min，0～200 mL/min给料范围的绝对误差为±1.50 mL/min，0～500 mL/min给料范围的绝对误差为±3 mL/min，0～1 000 mL/min给料范围的绝对误差为±5 mL/min，0～1 500 mL/min给料范围的绝对误差为±6.50 mL/min。由此来看，综合精度≤1%，其中60%以上≤0.50%。

2.2 模拟工业试验

在试验过程中，在液体中加入不同粒度(10～0.5 mm)的固态颗粒，占液体质量的30%左右，用于模拟工业生产中的固体杂质。在连续的24 h试验过程中，仪器没有出现堵塞。这是因为样机选用DN=20 mm导管，堵塞的可能性极小。

试验证明：提斗式电子智能浮选剂定量控制器能够做到不堵不漏，完全满足浮选剂杂质较多的作业情况，可以作为浮选剂定量添加的仪器。

3 结语

提斗式电子智能浮选剂定量控制器的综合精度≤1%，能够实现浮选剂的精确添加；提料斗选用不同规格，定量控制范围大大提高；模块化设计和单元电路结构，使其可靠性大幅提高，基本实现全年免维护。该控制器能够克服微型电磁阀和人工手动阀门加药中存在的问题，具有一定的工业应用价值。