FMD78差压式密度仪在官地选煤厂的应用

摘要：官地选煤厂现有两套密度控制系统使用的密度计为阿姆德尔高性能在线核子（数字）密度计，该种密度计源室中的放射性同位素源若保管、使用不当，会对环境、人体产生很大的辐射伤害。为此，提出将传统的放射源密度计升级改造为FMD78差压式密度仪，介绍了FMD78差压式密度仪的工作原理，分析了改造方案及FMD78差压式密度仪安装调试要点，改造完成后，选煤厂获得了显著的经济效益和社会效益。

关键词：FMD78差压式密度仪;工作原理;安装调试

0 引言

官地选煤厂于2001年3月开工建设，2003年4月建成，2006年1月正式挂牌投产，隶属于西山煤电（集团）有限责任公司，是一座年设计入洗能力达300万t的选煤厂，选煤工艺采用预先脱泥分级重介质旋流器分选+粗煤泥分选、细煤泥浮选的联合工艺流程。其中，以入洗官地矿原煤为主的矿井型选煤厂主要生产原煤、喷吹煤、电精煤等产品，是西山煤电（集团）有限责任公司指定的喷吹煤生产基地，产品销往国内大型钢铁、电力企业。

官地选煤厂现有两套密度控制系统，系统使用的密度计为阿姆德尔高性能在线核子（数字）密度计，这种密度计源室中的放射性同位素源若保管、使用不当，会对环境、人体造成很大的辐射伤害。随着科学技术的不断进步，目前在选煤生产过程中已广泛使用差压式密度仪，其稳定性及精度能完全满足密度控制要求。

本文对差压式密度仪在官地选煤厂的应用进行了研究。为了简化放射源的管理流程，我们经过技术分析后，2019年7月官地选煤厂将传统的放射源密度计升级改造为了差压式密度计。FMD78差压式密度仪通过近期的调试运行，相较于传统的放射源密度计，能将误差控制在0.04 g/cm3以下，同时可省去使用放射源，环保监测要求的换证、人员体检等程序，每年可节省放射源管理费用约30万元。

1 工作原理

FMD78差压式密度仪的工作原理：在实际压力作用下，填充液将压力传输至电阻桥路上（半导体技术），通过两侧过程隔离膜片发生形变，测量与差压相关的桥路输出信号，并进行后续处理。多种隔膜密封系统的测量范围为-10～10 kPa（-1.5～1.5 psi）到-4 000～4 000 kPa（-600～600 psi）;OPL单侧最大测量范围16 000 kPa（2 400 psi），OPL双侧最大测量范围24 000 kPa（3 600 psi）;过程温度范围（过程连接处的温度）为-70～400 ℃（-94～752 °F），其取决于填充液;分离型外壳的环境温度范围为-20～60 ℃（-4～140 °F）;FMD78差壓式密度仪的最高参考测量精度为设定量程的±0.075%。

FMD78差压式密度仪的金属膜片结构如图1所示。该型号差压式密度仪具有稳定性强、单侧抗过载能力强的优势。

2 放射源密度计改造方案及FMD78差压式密度仪安装

2.1    改造方案

在旋流器入料DN500 mm管道部分适当位置安装固定密度仪的配套法兰及仪表;敷设信号电缆到集控室PLC柜，并与柜内模拟量输入模块通过信号隔离器连接;修改PLC程序，进行系统调试，运行生产标定检验装置是否达到设计要求。保留原来的放射源密度计，暂不拆除，与新装差压式密度仪进行比较，保证其稳定运行后再投入实际生产使用，以免影响企业正常生产。可先进行其中一套系统的改造，等系统运行可靠后，再完成另外一套系统的改造。改造所需的主要材料、配件如表1所示。

2.2    密度仪安装及调试

2.2.1  密度仪安装

FMD78差压式密度仪安装示意图如图2所示。

（1）拆除原入料管;

（2）安装新入料管;

（3）安装303合介管，进行FMD78差压式密度仪密度仪调试。

2.2.2    调试

FMD78差压式密度仪的连接法兰为DN80 PN1.6 MPa，安装在合介泵出口到混料桶的主竖直管道侧壁，安装时要求上下管间距为150 mm，以防止堵塞。FMD78差压式密度仪调试通过操作按键直接在仪表上校正因安装位置引起的零点漂移。安装位置不规范也会引起隔膜密封系统的零点漂移。仪表外壳的最大旋转角度为380°。隔膜密封系统连接处出现粘附或堵塞现象时，应使用法兰和隔膜密封系统冲洗环，冲洗环可以安装在两侧过程连接和隔膜密封系统之间。过程隔离膜片前端的粘附物可以被冲洗，通过两个横向的冲洗孔确保压力腔室始终通风。测量含固介质时，例如脏液体，安装分离器或排放阀有助于清除和去除固体沉积物。安装三阀组或五阀组，无需中断测量过程即可简单进行仪表的调试、安装和维护。取压管路的常规安装要求符合DIN 19210标准“流体测量方式：差压流量测量设备的差压管道”或相关国家标准、国际标准。取压管路的倾斜安装角度应至少为10%。户外安装取压管路时，应采取有效的防冻措施，例如在管路外部安装电加热带的方法。电缆和连接头向下放置，防止水汽渗入（例如雨水或冷凝水）。

FMD78差压式密度仪中氧气和其他气体可以与油、油脂及塑料发生爆炸反应。因此，必须采取以下预防措施：必须遵照BAM标准（DIN 19247）要求清洗所有系统部件，例如测量仪表;应用氧气过程中禁止超过指定的最高温度和最大压力;清洗最大压力为16 000 kPa，氧气应用中的最高温度为85 ℃（185 °F）。

3 工艺效果

官地选煤厂于2019年8月中旬改造完毕，8下旬，停用了放射源密度计，FMD78差压式密度仪投入运行。相较于使用放射源密度计，FMD78差压式密度仪可将误差控制在0.04 g/cm3以下，可满足生产需要，省去了使用放射源，环保要求的换证、监测、辐射人员体检等程序，节约了大量的放射源管理费用。

4 经济效益和社会效益

4.1    经济效益

官地选煤厂通过采用FMD78差压式密度仪，简化了设备的管理和维护流程，经济效益显著，每年可节约放射源管理费用30万元。

4.2    社会效益

FMD78差压式密度仪运行平稳、无辐射，成为了真正的环保型产品，有力保证了选煤厂的安全、稳定生产。

5 结语

综上所述，利用FMD78差压式密度仪对现有放射源密度计进行升级改造，可避免选煤厂发生辐射事故，减少辐射污染，为创建无放射源辐射的选煤厂提供了强有力的技术保障。

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收稿日期：2020-04-24

作者简介：张培军（1976—），男，山西晋城人，工程师，从事煤炭洗选加工工艺管理及机电设备维护改造方面的工作。