差压变送器在涡北选煤厂的应用

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摘要：本文论述了利用差压变送器测量重介选煤厂中合格介质密度的工作原理，采用差压变送器测量密度在淮北矿业集团涡北选煤厂重介密度控制系统中的应用，以及利用差压变送器测量密度在涡北选煤厂重介控制系统中的应用效果。

关键词：涡北选煤厂；差压变送器；密度测量；应用及效果

一、概述

涡北选煤厂隶属于淮北矿业股份有限公司，该厂位于安徽省涡阳县城关镇，建设规模为年处理能力为12.0Mt/a，分两期建设。主要工艺为块煤采用重介分选工艺，细煤泥采用浮选工艺。具体工艺为：+50mm原煤检查性手选后破碎，50-0.5mm采用无压三产品重介旋流器分选，粗煤泥采用煤泥重介分选，细煤泥脱泥浮选，浮选精煤采用加压过滤脱水，尾煤浓缩后压滤回收，实现洗水闭路循环。一期系统有四套无压重介旋流器，所以需要四套压差密度计，用于密度检测和控制。在涡北选煤厂采用四台横河川仪EJA系列智能差压变送器来测量合格介质悬浮液的密度，调试工具采用BT200手持智能终端。

二、差压变送器测量密度的工作原理和组成

如图（一）所示，用D表示某种液体的密度，取不同深度的a，b两点，它们深度分别为h1和h2，根据液体静力学可知a，b两点的压强分别为P1=D*h1和P2=D*h2，则b、a两点的压强差（即差压）就是：其即a，b两点的垂直高差。

由于h是固定常数，因此b、a两点的差压P是和该液体的密度A成正比的，这就是型差压密（浓）度计的理论基础。

如图（二）所示，它由1.测量管2.双远传差压计3.就地显示单元组成。它可显示被测液体的密度或浓度，输出对应的4-20mA标准的电流信号给仪表或控制系统。

利用差压变送器测量悬浮液的密度，该设备组成包括在重介质有压输送垂直管道上安装的压力探头，连接在垂直管道上的压力探头与压力变送器之间的充油弯管，与压力探头连接的二次仪表。在重介质输送的垂直管道上设有两根与其为一体的充油弯管，该两充油弯管与重介质管道之间分别安装有隔膜，该两充油弯管上分别设有阀门，其尾部分别装有差压传感器，差压传感器与变送器用管线连接。

三、EJA差压变送器的性能特点

涡北选煤厂采用的是横河川仪EJA系列智能差压变送器来测量合格介质悬浮液的密度，调试工具采用BT200手持智能终端。BT200手持智能终端是一种便携的终端，它与采用BRAIN通信协议的仪表一起使用，对其进行设定，更改，显示和打印参数（如牌号，输出方式，范围等），它与可监控输入/输出值和自诊断结果，设定恒定电流的输出和调零。

EJA系列智能变送器是日本横河电机株式会社九十年代中期最新推出的产品，率先采用真正的数字化传感器―单晶硅谐振式传感器，开创了变送器的新时代，产品具有更高的精度、稳定性、可靠性，自推向市场，深受各界好评。为迎接现场总线时代的来临，我们已推出经基金会测试认证的符合FF 标准的现场总线变送器。

采用微电子加工技术（MEMS）在一个单晶硅芯片表面的中心和边缘制作 两个形状、尺寸、材质完全一致的H形状的谐振梁，谐振梁在自激振荡回路中作高频振荡。单晶硅片的上下表面受到的压力不等时，将产生形变，导致中心谐振梁 因压缩力而频率减小，边缘谐振因受拉伸力而频率增加。

两频率之差信号直接送到CPU进行数据处理，然后（1）经D/A转换成4-20mA输出信号，通讯时叠加Brain或Hart数字信号；（2）直接输出符合现场总线（Fieldbus Foundation TM）标准的数字信号。

静压影响忽略不计

当加有静压（工作压力）时，两形状、尺寸、材质完全一致的谐振梁形变相同，故频率变化也一致，故偏差自动清除（公式和图类似温度影响）。

单向过压特性优异

接液膜片与膜盒本体采用独创的波纹加工技术，使外部压力增大到某一数值时，接液膜片能与本体完全接触，硅油传递给传感器的压力不再随外力的增加而增 加，从而达到对传感器的保护作用。所示为EJA过压特性。

组态灵活简便

可通过计算机或手操器对变送器组态，也可通过变送器上的量程设置按钮和调零按钮，进行现场调整。

四、差压变送器的安装注意事项及调试步骤

1、安装注意事项：

（1）安装时注意低压侧和高压侧的探头的安装位置，低压侧安装在竖直管道的上方，高压侧安装在竖直管道的下方。

（2）安装时注意不要让尖锐的硬物扎破或损坏探头膜片，同时注意安装时注意不要敲击探头。

（3）安装的竖直管道不能振动过大。

（4）变送器应安装在两个探头的中间。与探头相连的管道注意保护不能破损。

（5）低压侧探头与高压侧探头之间的安装距离应不小于1.5米，两探头之间的安装距离越大，压力差越明显。两探头之间的距离最好在2米～3米之间。如果两探头之间的安装距离太大时，压力传递比较滞后，实时性较差。

2、调试步骤：

（1）调试时，首先在空管的时候，使用手持调试器BT200，在其两端需要加250～600Ω之间的电阻，连接与变送器之间两根信号线，通过Brain协议与变送器通讯，来设置相关参数。

（2）设置低压值。

首先在display菜单栏里查看low range显示的空管压力值，该压力值应该为负值的压力应为低压侧的探头安装位置高于高压侧的探头安装位置。所以低压侧的压力大于高压侧的压力，所以变送器显示

的压力值为负值。这个压力值与低压侧探头和高压侧探头之间的高度成正比。记下该压力值。该压力值是空气密度乘以两探头之间的高度。

（3）设置高压值

在setup菜单栏中，将该值写入low range中。在high range菜单中，写入与密度值成正比的压力。如上限测量密度值为2，则设置high range高限压力为2*低限压力值，即为高限压力值。

（4）调整零点

在打介质循环时，根据不同压力密度计的显示值与管道内实际值之间的差值，来调试变送器的零点，在adjust菜单栏中的zero dev菜单中调整零点。也可通过在变送器的侧面的旋转调零电位器来实现调整零位。

五、应用效果及应用前景

利用差压变送器测量密度通过在涡北选煤厂半年多的使用，该系统应用稳定，密度值显示稳定正常，满足了重介选煤厂的重介密度系统的工艺要求和重介密度控制系统的控制要求，经过半年多生产运行，密度控制系统运行稳定可靠。该方法在涡北重介选煤厂的成功使用，为其它重介选煤厂采用差压变送器测量密度提供了可靠依据，证明利用差压变送器测量重介密度的方法可以使用在重介选煤厂使用。

该方式测量密度与其它密度计相比，该设备既能准确、及时、可靠地进行自动在线连续检测测量密度，又不采用危害人体的放射源，使用环保健康。对人体没有任何危害，使用管理安全方便，维护简单且工作量非常小，因此该方式测量密度将有广阔的应用前景。

参考文献：

[1]欧泽深，张文军.重介质选煤技术/选煤实用技术丛书 [M] 徐州：中国矿业大学出版社，2006.

[2]林宗虎.工程测量技术手册 [M] 北京：化学工业出版社，1997.

[3]王海群，曹义，张玉贵.差压式重介煤浆密度计的设计与实现[J].矿山机械，2011，（02）.

作者简介：

赵党（1969-），男，河南郑州人，助理工程师，2001年毕业于河南工业大学，现在北京华宇工程有限公司中选自控公司工作。