技术文章

大管径料浆输送中基于电导率的固体浓度传感器

来源:    发布时间:2014-11-24 18:21:32    

2014 11 24张友志翻译.jpg

1文献摘要

开发了一个能够测量管径为5-150cm管道内部料浆固体浓度的仪器。该仪器是基于电导率设计的,跟伽马浓度计相比,仪器不需核放射源。仪器能够实现在线测量,实时输出测量值,而且不需要嵌入料浆内部。仪器测量管道边缘区域的浓度,并以此来测量其平均值作为测量区域的浓度。能够显示从管道最顶端到最底端的浓度变化,并且还能显示某一区域的浓度在一段时间内的变化过程。这个仪器已经在某料浆输送试验设备上得到大量的测试,也在Florida州的Swift Creek磷酸盐矿进行过大量的测试。结果显示:跟速闭阀测量技术相比,使用这种基于电导率的测量仪所测得的浓度值的平均偏差为0.81%

2文献内容

2.1前言

伽马浓度计:放射源——影响工人安全、引起法律纠纷、安装位置影响使用

泵的安倍值:不准确——影响泵的安倍值的因素太多

2.2固体浓度测量机理

料浆的电导率:与固体的电导率和液体的电导率有关。固体的电导率可以通过料浆的电导率和液体的电导率推算得到。

料浆的电导率:由相对的两电极测得。

液体的电导率:由相邻的两电极测得。

 1.jpg

电极排列方式

麦克斯韦(磁通量)等式表明:固体的浓度与混合物中液体的电导率有关。

其中:m是混合物电导率,c是液体(矿业中一般指水)电导率。

2.jpg 3.jpg

n类似于修正系数,需要用管径来校准获得

4.jpg 

用于测量电导率的电子桥电路简图

 
信号发生器的频率为1000Hz,震荡幅度为5Vm代表混合物,c代表液体
5.jpg 
A——电极表面积
d——电极之间的距离
R——桥臂电阻
结合电桥理论,可以得到:
6.jpg 
2.3传感器设计
 7.jpg
8.jpg
2.4实验室内检测
9.jpg 
设计环管试验:搅拌、泵送
试验不断循环,输送完一圈后的砂浆又回到搅拌桶;隔一段时间往搅拌桶里加一定量的固体。最后一个循环后,卸载所有料浆。
管径:150mm
图中表明:随着时间的增加,加入的料不断增多,传感器能比较迅速的反映出浓度的变化,最后一组数据下降是将所有料浆卸载后浓度为降到0
 10.jpg
11.jpg
将固定体积浓度或者质量浓度的料浆进行泵送,可以测量其在管道垂直方向上的浓度变化。
图上的曲线说明:由于重力的原因、大量的固体是沿着管道的底部向前流动的。
12.jpg 
由图可知:用电导率传感器测得的数据和运用速闭阀测量技术测得的值基本落在同一条直线上,说明两者的测量结果非常接近。
13.jpg 
图中表明:电导率传感器与伽马浓度仪的测量结果是一致的。
3结语
描述了适合于测量大管径管道输送料浆浓度的一种仪器,而大管径恰恰是矿业上用到的最多。其精密的数据采集、控制和加工处理系统使其成为测量浓度的先进设备,也被证明了在一系列的情况中都具有较高的精准度。
版权所有 © 北京科技大学膏体充填采矿技术研究中心
地址:北京市海淀区学院路30号  邮编:100083  电话:62334680  邮箱:pastebackfill@ustb.edu.cn