操作水力旋流器的方法
【专利说明】操作水力旋流器的方法
[0001]本申请是申请人于2011年04月19日提交的名称为“用于水力旋流器的稳定性控制系统”的第201180031127.4号(PCT/AU2011/000445)专利申请的分案申请。
技术领域
[0002]本申请涉及用于水力旋流器的稳定性控制系统，且更具体地但不排他地涉及适用于矿物和化学处理工业中的水力旋流器的稳定性控制系统。
【背景技术】
[0003]水力旋流器通常用于将流体中带有的悬浮物质分离为两种排出流或者不同密度的“相”。在采矿业中，例如，水力旋流器通常为了分粒的目的而用于将泥浆中的分离颗粒分离为较重的(“较粗大的”)固相和较轻的(“较细的”)固相。
[0004]在通常的“稳定”运行中，泥浆通过倒锥形的水力旋流器分离腔室的上入口而进入，其中较重的固相经由下出口而被排出，且较轻的固相经由上出口而被排出。然而，在该运行过程中所述水力旋流器的稳定性可容易地被破坏，导致低效的分离过程且从而过量的细颗粒经由下出口而排出或者较粗大的颗粒经由上出口而排出。
[0005]不稳定运行的一种形式已知为“群集(roping)”，从而经由下出口的固体排出速率增加至一程度，其中流动被影响。如果不及时采取纠正措施，则通过出口的固体累积将在分离腔室中堵塞，内部空气心(air core)将崩溃且下出口将排出粗大固体的粗大绳状流。群集还可导致较重相的相当一部分经由上出口排出。多个不同的操作情况可导致群集，其中一些包括改变浆的组成和黏度，增大浆的供给速度。
[0006]另一种不稳定运行的形式是其中经由下出口排出的细微材料的比例逐渐地增大至不能接受的水平。例如，该不稳定运行的形式可能是由于输入浆的组成和黏度的改变以及泥浆供给速度的降低导致的。
[0007]上述不稳定操作情况对下游处理均可具有严重影响，通常需要进行额外的处理(其可理解为对效益有较大影响)且还导致机械磨损加速。
[0008]多种技术被提出以确定并纠正不稳定的水力旋流器运行。所述技术的大部分利用稳定的水力旋流器运行的显著特征；即，在稳定运行过程中较重的固体相将在它从下出口的顶点排出时具有恒定的伞形喷流型式。
[0009]在美国专利第5，132,024号中说明了一种这样的技术，该专利公开了安装在水力旋流器顶点的内壁上的传感器，且该传感器被配置成在正常运行过程中与排出流体接触。该系统在传感器不能检测到流体时(即，这表示群集)，输出警告。然而，应该理解该技术仅仅能够在其发生之后检测到群集，其可能不能够为操作者提供充足的时间来补救该情况。此外，由于其与排出的粗大泥浆直接接触，所述传感器趋于加速磨损。另一个缺点是传感器不能检测上述不稳定操作的另一种模式，其中包括细颗粒从下出口分流通过。
[0010]在美国专利第6，983，850中示出了另一种技术，其中振动传感器被设置在水力旋流器的下出口的外壁上且被配置成检测在壁中的可能指示群集的振动变化。尽管在美国专利第6，983，850中公开的振动传感器不被磨损，且可能能够在美国专利第5，132，024之前检测到群集，然而其仍然具有多个缺点。例如，振动传感器仅被配置成测量在群集发生之后下出口几何尺寸的显著变化。此外，振动传感器读数可能被周围设备的噪音干扰。该振动传感器还不能够检测细颗粒从下出口的通过。
【发明内容】
[0011]在第一方面，公开了操作水力旋流器的方法的实施方式，其中所述水力旋流器包括分离腔室，其在使用中被配置成产生内部空气心，以实现材料分离操作，该方法包括:
[0012]在所述水力旋流器的运行过程中测量所述分离腔室的振动参数和所述内部空气心的稳定性参数；
[0013]将测量结果与所述水力旋流器的预定相应参数进行比较，该预定相应参数指示其稳定和/或不稳定运行；
[0014]根据所述比较调节所述水力旋流器的运行参数。
[0015]在一些实施方式中，该方法还包括从所述内部空气心中获取所述稳定性参数的测量结果。在一些实施方式中，所述内部空气心的所述稳定性参数与所述内部空气心的几何尺寸相关，例如，所述内部空气心的直径。在另一些实施方式中，该内部空气心的稳定性参数可以是空气心中的压力。
[0016]在一些实施方式中，调节步骤可包括对以下操作参数的任何一个或多个的调节:输入材料的压力；材料在进入所述分离腔室之前所通过的入口的尺寸；用于排出第一相的上出口的尺寸；以及用于排出第二相的下出口的尺寸。
[0017]在一些实施方式中，所述调节步骤还包括响应于确定所述振动参数相对于所述预定参数增大且所述空气心的直径减小，而对所述操作参数进行第一调节。
[0018]在一些实施方式中，所述方法还包括响应于确定所述振动参数相对于所述预定参数增大且所述空气心的压力增大，而对所述操作参数进行第一调节。
[0019]在一些实施方式中，所述方法还包括响应于确定所述振动参数相对于所述预定参数减小且所述空气心的直径增大，而对所述操作参数进行第二调节。
[0020]在一些实施方式中，所述方法还包括响应于确定所述振动参数相对于所述预定参数减小且所述空气心的压力减小，而对所述操作参数进行第二调节。
[0021]在一些实施方式中，所述第一调节以与所述第二调节相反的方式调节所述操作参数。
[0022]在一些实施方式中，所述方法还包括获取所述分离腔室的外壁上的振动参数的测量结果。
[0023]在第二方面，公开了用于水力旋流器的稳定性控制系统的实施方式，水力旋流器包括分离腔室，分离腔室在使用中被配置成产生内部空气心以实现材料分离操作，所述控制系统包括:
[0024]传感器系统，其被配置成在所述水力旋流器的运行过程中测量所述分离腔室的振动参数和所述内部空气心的稳定性参数；
[0025]控制器，其被配置成将测量结果与所述水力旋流器的预定相应参数比较，该预定相应参数指示其稳定和不稳定运行的至少一种状态，所述控制器还被配置成根据比较结果调节所述水力旋流器的操作参数。
[0026]在一些实施方式中，所述系统包括第一传感器，其被配置成从所述内部空气心获取所述稳定性参数的测量结果。
[0027]在一些实施方式中，所述第一传感器是近程传感器，其被居中地设置在所述分离腔室中且被配置成根据围绕所述内部空气心循环的固体材料的邻近程度(proximity)而测量所述内部空气心的直径。
[0028]在一些实施方式中，所述第一传感器是压力传感器，其居中地安装在所述分离腔室中，且被配置成测量所述内部空气心中的压力。
[0029]在一些实施方式中，所述传感器系统包括振动传感器，其被配置成测量所述振动参数。在一些实施方式中，所述振动传感器被安装在所述分离腔室的壁上。
[0030]在一些实施方式中，所述控制器被配置成调节以下操作参数中的任何一个或多个:输入材料的压力；材料在进入所述分离腔室之前通过的入口的尺寸；排出第一相的上出口的尺寸；以及排出第二相的下出口的尺寸。
[0031]在一些实施方式中，所述水力旋流器包括辅助上出口腔室，其中限定有空气管，且其中另一个可调节参数是所述空气管中的压力和/或其几何尺寸。
[0032]在一些实施方式中，所述控制器被配置成响应于确定所述振动参数相对于预定参数增大以及所述空气心的直径减小，而对操作参数进行第一调节。
[0033]在一些实施方式中，所述控制器被配置成响应于确定所述振动参数相对于预定参数增大以及所述空气心的压力增大，而对操作参数进行第一调节。
[0034]在一些实施方式中，所述控制器被配置成响应于确定所述振动参数相对于所述预定参数减小以及所述空气心的直径增大，而对操作参数进行第二调节。
[0035]在一些实施方式中，所述控制器被配置成响应于确定所述振动参数相对于所述预定参数减小以及所述空气心的压力减小，而对操作参数进行第二调节。
[0036]在一些实施方式中，所述第一调节以与所述第二调节相反的方式对所述操作参数进行调节。
[0037]在第三方面，公开了应用根据第二方面的稳定性控制系统的水力旋流器。
[0038]在第四方面，公开了水力旋流器的方法的实施方式，其中所述水力旋流器包括分离腔室，其在使用中被配置成产生内部空气心以实现材料分离操作，该方法包括:
[0039]在所述水力旋流器的运行过程中测量所述内部空气心的稳定性参数；
[0040]将所述测量结果与所述水力旋流器的一个或多个预定的相关稳定性参数进行比较，该预定的相关稳定性参数指示所述水力旋流器的稳定运行；以及
[0041]响应于根据比较结果确定所述测量结果指示偏离所述稳定运行，则调节所述水力旋流器的操作参数。
[0042]在第五方面，公开了用于水力旋流器的稳定性控制系统的实施方式，其中水力旋流器包括分离腔室，其在使用中被配置成产生内部空气心以实现材料分离操作，所述控制系统包括:
[0043]传感