专利名称：一种自动控制矿浆品位仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种元素检测装置，具体说是一种用射线在线检测矿浆品位的装置。
背景技术：
目前，随着在线无损检测技术的大规模使用，利用超声、红外、微波、x射
线、Y射线等非接触式测量技术在线检测物料的品位、水分、灰分等各种非接触 式成分分析仪表越来越广泛的应用在与冶金、矿山、运输和发电等行业。矿浆品 位在现场检测过程中由于受到现场检测条件的影响遇到很多问题如矿浆流通性 差、流通道易堵塞、易沉积，取样代表性差等；已有品位检测设备安装环节较多， 安装过程复杂；安装时需要考虑各安装部件的相对位置差等因素。
发明内容
针对现有矿浆品位检测存在的问题，本发明提出一种安装简便、流通道不 易堵塞、测量稳定、精确的自动控制矿浆品位仪。
完成上述发明目的，所采取的具体技术措施是 一种自动控制矿浆品位仪 由管道取样器(l)、 Y射线测量装置(2)、工控机(3)、 PLC控制柜(4)组成，其各 装置结构及连接关系是管道取样器的结构如图2所示在取样器体一端制有取 样器入口(l-l)，另一端制有取样器出口(l-8)，在取样器体上装有取杼器气动闺
(1-2)，取样器气动(l-2)—端连接传动刮刀(l-3),在取样器体内置有多口取样刀 (1-4),在取样器体下方装有上冲水气动阀(l-5)，在上冲水气动阀(l-5)下端装有 进矿气动阀(1"6)，在进矿气动阀(l-6)下端装有下冲水气动阀(l-7)，下冲水气动 阀(l-7)连接下料管，下料管另一端连接Y射线测量装置(2)的进矿口(2-2),取 样器气动阀(l-2)、上冲水气动阀(l-5)、进矿气动阀(1"6)、下冲水气动阀(l-7) 通过导气管分别连接电磁阀盒(2-14)内对应的控制电磁阀；Y射线测量装置(2) 的结构是在Y射线测量装置柜体(2-1)上部制有进矿口(2-2),另一端制有出矿 口(2-18)和溢矿口(2-16),进矿口(2-2)—侧装有缓冲板(2-3),在另一侧装有液
位报警器(2-15)，进矿口(2-2)下部制有缓冲箱(2-5)，在缓冲箱(2-5)上部装有 过滤网(2-4)，在过滤网(2-4)上面装有高压水管(2-10)，在高压水管(2-IO)上装 有网冲洗电磁阀，在缓冲箱(2-5)底部连接测量管道(2-8),在测量管道(2-8)外 装有管道屏蔽层(2-7)，在测量管道(2-8)上装有高压水管(2-10)，高压水管(2-10) 上装有反冲水气动阀，在测量管道(2-8)后端装有取样管气动阀，取样管气动阀 连接取样管(2-13)，在取样管(2-13)上方，在测量管道(2'-8)上装有出矿气动阀 (2-12)。网冲洗气动阀、反冲水气动阀、取样管气动阀、出矿气动阀分别连接电 磁阀盒(2-14)内对应的控制电磁阀，在测量管道(2-8)—侧置有铯探测装置 (2-6)，在铯探测装置(2-6)下方置有铯放射源(2-9)，在铯放射源(2-9)外侧置有 镅放射源(2-11)，在镅放射源(2-11)上方装有镅探测装置(2-17)，探测装置信号 输出端联接工控机(3)。管道取样器(l)、 Y射线测量装置(2)上的电磁阀控制线 联接PLC控制柜体(4) ， PLC控制柜体(4)内可编程序控制器信号通过485-232电 缆联接工控机(3)。
在PLC控制柜(4)内的可编程序控制器内装有程序控制软件1流道冲洗子程 序、2停止子程序、3标定子程序、4取样子程序、5反冲洗子程序、6测量子程 序。
在工控机内按以下常规公式进行结果计算
PW=y4._!_ + 5.Z(1 + C 式中，X=^
Zl
当两路射线的吸收厚度不同的情况下，令
H —' '
Zw(/ 2力 一 丄w(w2) L2= -~
//l一-Cs的吸收厚度，cm; //2~~Am的吸收厚度，cm;
nls-^Cs路容器装满水时，测到的射线计数；
w2s—Am路容器装满水时，测到的射线计数；
"l一容器充满矿浆时，测到CS的射线计数；
"2—容器充满矿浆时，测到Am的射线计数； /) = 45.9
j、 5、 C为待定系数
本发明的有益效果
1. 由于增加自动控制装置，使测量状态更加稳定，自动冲洗等功能确保了产品 检测的长期稳定和精确。
2. 取样器、y射线测量装置整体配套，安装容易，管道连接方便，节省安装时间。
3. 采用自动控制进行清理维护，长期流通不堵塞，能长时间连续工作，维护方 便，节省人力。
图1是本发明的结构示意图 图2是图1中取样器结构示意图 图3是图2中A向视图 图4是图1中y射线测量装置结构示意图
具体实施例方式
结合附图详细说明本发明的结构 一种自动控制矿浆品位仪见图l，由管 道取样器l、 Y射线测量装置2、工控机3、 PLC控制柜4组成，其各装置结构及 连接关系是管道取样器的结构如图2所示，在取样器体一端制有取样器入口 1-1，另一端制有取样器出口 1-8,通过法兰直接连接到输矿管道上。在取样器体 上装有取样器传动装置1-2,取样器传动装置1-2 —端连接传动刮刀1-3，传动刮 刀1-3对取样器内多口取样刀14的取样口起清理作用。在取样器体内置有多口 取样刀14,取样刀口迎向矿流方向，取样刀贯穿整个取杼装置，防止料流出現分 层情况,保证取样的代表性。当取样器传动装置1-2启动时，传动刮刀1-3在多 n取样刀14的刀口间来回刮动如图3所示，取样刀口数量，根据现场实际需要 设定。在取样器体下方装有上冲水气动阀1-5,在上冲水气动阀1-5下端装有进 矿气动阀1-6,在进矿气动阀1"6下端装有下冲水气动阀1-7,下沖水气动阀17 连接下料管，下料管另一端连接y射线测量装置2的进矿口2-2。取样器气动阀 1-2、上冲水气动阀1-5、进矿气动阀1-6 、下冲水气动阀l-7通过导气管分别连 接电磁阀盒2-14内对应的控制电磁阀，由电磁阀的开关控制导气管中气体的导
通，从而控制气动阀的动作。Y射线测量装置的结构如图3所示Y射线测量装 置2的结构是在Y射线测量装置柜体2-1上制有进矿口 2-2，另一端制有出矿
口 2-18和溢矿口 2-16。进矿口 2-2 —侧装有缓冲板2-3，在另一侧装有液位报 警器2-15，进矿口 2-2下部制有缓冲箱2-5，在缓冲箱2-5上部装有过滤网2-4， 过滤网视现场情况制定。矿浆首先到达缓冲部位,缓冲装置对料流起缓冲作用， 减轻矿浆的冲击作用，更主要的是去除矿浆中气泡，使料液均匀的作用。经过缓 冲装置的料流平滑的流到过滤网上.过滤网对矿浆起到过滤作用，将矿浆中的杂 质剔除,防止杂质堵塞测量主管道，影响测量精度。在过滤网2-4上面装有高压水 管，在高压水管2-10上装有网冲洗电磁阀，利用高压水冲洗过滤网。在缓冲箱
2-5底部连接测量管2-8,测量管道为聚氨酯型管道。与不锈钢"Z"型測
量管道相比，新的测量管道内壁更光滑，易加工，质量轻，方便安装，设计更符 合流通要求，并且管道材料耐磨性更好，在测量管道2-8外装有管道屏蔽层2-7， 在测量管道2-8下部连有高压水管，高压水管2-IO上装有反冲水气动阀。在测 量管道2-8后端装有取样管气动阀，取样管气动阀连接取样管2-13。在取样管 上方，測量管道2-8上装有出矿气动阀2-12。网冲洗气动阀、反冲水气动阀、 取样管气动阀、出矿气动阙分别连接电磁闳盒2-14内对应的控制电磁阀，由电 磁阀的开关控制导气管中气体的导通，从而控制气动阀的动作。在测量管道2-8 一側置有铯探測装置2-6,在铯探测装置下方置有铯放射源2-9,铯源Csl37活 度为20mci或25mci， Y射线的穿透能力远大于X荧光。物料对准直Y射线束的 衰减能力和物料的质量厚度成线性关系，当液层厚度远大于物料颗粒度时，衰减 量和粒度大小没有关系，所以用Y吸收法測量元素的含量不会受到物料的粒度、 浓度等因素的影响。在铯放射源上方装有探測器，使用智能式的能谱分析探测器 和新型的双能量自动稳峰技术，使射线计数率的重复性和长期稳定性<0.1%。 在铯放射源2-9外侧置有镅放射源2-11,镅源Am241活度为50mci。在镅放射 源2-11上方装有镅探测装置2-17,探测装置为高灵敏、高效率的闪烁探测器， 大大降低了放射源用量。探测装置信号输出端联接工控机3。管道取样器1、 Y 射线測量装置2上的电磁阀控制线联接PLC控制柜体4， PLC控制柜体4内可编 程序控制器信号通过485-232电缆联接工控机3。
可编程序控制器采用西门子S7-200作为主控CPU,编译各流程的控制程序；
信号釆集与分析处理过程在信号变送器和工控机3中进行；工控机3与PLC控制 柜4采用RS485-RS232建立通讯,通过工控机3的主控界面控制PLC程序的运行。 Y射线测量装置的外壳采用5mm厚的铁板，可将射线全部挡住，保证了使用环 境的辐射安全性能。
自动控制程序如下
1、 流道冲洗子程序
关闭取样器阀，打开上冲水、下冲水、网冲水、反冲水和取样刀阀，分别对 取样器、下矿管、过滤网、测量管道和取样刀进行清洗。防止堵塞和管道挂壁的 情况出现，保证检测的正常进行，确保测量初始条件不发生改变，保证测量精度。
2、 停止子程序
关闭取样阀，打开下冲水、网冲水和反冲水，对下矿管、过滤网和测量管道 进行清洗，防止残留在管道内部的矿浆出现挂壁情况，改变测量初始条件影响測 量精度。
3、 标定子程序
关闭取样阀，打开下冲水、网冲水和反冲水，对下矿管、过滤网和測量管道 进行清洗，保证测量管道内壁清洁。关闭测量管阀，确保管道内充满清水后关闭 清水，然后对静态水零点进行标定。
4、 取样子程序
需要对矿浆进行取样标定时，打开取样阀对管道流通的料流进行截取，保存 样本供标定使用。
5、 反冲洗子程序
当液位出现报警时，执行报警反冲洗子程序。反复执行反冲洗次数为3次， 可根据实际需要进行更改。首先，将下料阀门和出料阀门进行关闭，然后执行冲 洗，包括下冲水、网冲水和反冲水。3次冲洗完成后如果液位报警解除，程序将 直接切换到测量子程序，如果液位警报未解除，提示进行人工处理。
6、 测量子程序
测量子程序是整个程序的主要执行部分，正常是工作在测量状态，但定时会 对测量管道、过滤筛网及取样器的清洗操作，以保证測量状态的连续与状态稳定。 非接触式测量方式，探测器和矿浆不发生接触，长期使用不损坏。不须对矿
浆进行定量取样和任何加工处理。可直接对输矿管道、输矿槽、溢矿盘等进行测 量。实现真正的在线检测，测量结果代表性强。由于准确测定了矿浆的浓度，勿 须对矿浆进行定量取样就可准确求得总固体量,铁含量和总固体量的比值就是铁 品位。从而铁品位的测量不受物料粒度、浓度和成分变化的影响，使得此仪表测 量铁品位时，对现场条件和物料状况有极好的适应能力，具有很高的准确度和稳 定性。
其结果计算在工控机内按以下公式进行
抓x=f
当两路射线的吸收厚度不同的情况下，令
丄l一—丄yi(zil)
丄2= I"("2s) —1"("2)
/n—Cs的吸收厚度，cm; 祀"^Am的吸收厚度，cm; wk-"Cs路容器装满水时，测到的射线计数； "25^Am路容器装满水时，测到的射线计数；
Wl—容器充满矿浆时，测到CS的射线计数；
"2—容器充满矿浆时，测到Am的射线计数； j、 fl、 C为待定系数。
权利要求
1.一种自动控制矿浆品位仪，其特征在于由管道取样器(1)、γ射线测量装置(2)、工控机(3)、PLC控制柜(4)组成，其各装置结构及连接关系是管道取样器的结构如图2所示在取样器体一端制有取样器入口(1-1)，另一端制有取样器出口(1-8)，在取样器体上装有取样器气动阀(1-2)，取样器气动阀(1-2)一端连接传动刮刀(1-3)，在取样器体内置有多口取样刀(1-4)，在取样器体下方装有上冲水气动阀(1-5)，在上冲水气动阀(1-5)下端装有进矿气动阀(1-6)，在进矿气动阀(1-6)下端装有下冲水气动阀(1-7)，下冲水气动阀连接下料管，下料管另一端连接γ射线测量装置的进矿口(2-2)；取样器气动阀(1-2)、上冲水气动阀(1-5)、进矿气动阀(1-6)、下冲水气动阀(1-7)通过导气管分别连接电磁阀盒(2-14)内对应的控制电磁阀；γ射线测量装置(2)的结构是在γ射线测量装置柜体(2-1)上部制有进矿口(2-2)，另一端制有出矿口(2-18)和溢矿口(2-16)，进矿口一侧装有缓冲板(2-3)，在另一侧装有液位报警器(2-15)，进矿口(2-2)下部制有缓冲箱(2-5)，在缓冲箱上部装有过滤网(2-4)，在过滤网上面装有高压水管(2-10)，在高压水管上装有网冲洗电磁阀，在缓冲箱(2-5)底部连接测量管道(2-8)，在测量管道外装有管道屏蔽层(2-7)，在测量管道(2-8)下部装有高压水管(2-10)，高压水管上装有反冲水气动阀，在测量管道(2-8)后端装有取样管气动阀，取样管气动阀连接取样管(2-13)，在取样管(2-13)上方，在测量管道上装有出矿气动阀(2-12)；网冲洗气动阀、反冲水气动阀、取样管气动阀、出矿气动阀通过导气管分别连接电磁阀盒(2-14)内对应的控制电磁阀，在测量管道(2-8)一侧置有铯探测装置(2-6)，在铯探测装置(2-6)下方置有铯放射源(2-9)，在铯放射源(2-9)外侧置有镅放射源(2-11)，在镅放射源(2-11)上方装有镅探测装置(2-17)，探测装置信号输出端联接工控机(3)；管道取样器(1)、γ射线测量装置(2)上的电磁阀控制线联接PLC控制柜体(4)，PLC控制柜体(4)内可编程序控制器信号通过485-232电缆联接工控机(3)。
2、根据权利要求1所述的一种自动控制矿浆品位仪，其特征在于测量管道(2-8)为聚氨酯"("型管道。
全文摘要
一种自动控制矿浆品位仪由管道取样器(1)、γ射线测量装置(2)、工控机(3)、PLC控制柜(4)组成。使用独立的管道取样器和采用两种不同能量的γ射线吸收作为测量检测装置，取样器、γ射线测量装置整体配套，不但减少了安装的环节和安装所需的空间及安装费用，而且通过利用自动控制来完成仪表的水零点标定、冲洗、取样及日常维护功能，长期流通不堵塞，能长时间连续工作，维护方便，节省人力。自动控制为矿浆品位仪现场适应性增强和工艺控制参与提供了有利保证。由于增加自动控制装置，使测量状态更加稳定，自动冲洗等功能确保了产品检测的长期稳定和精确。
文档编号G01N35/00GK101368917SQ200810228109
公开日2009年2月18日 申请日期2008年10月16日 优先权日2008年10月16日
发明者丛浩杰, 于景旦, 刘家勇, 健 吴, 李俊峰, 李晓红, 杨学谦, 林春强, 王占华, 肖宪东, 蒋宝庆, 贾东升, 鑫 金, 阎玉峰, 陶俊涛, 岩 高, 高桂勇 申请人:丹东东方测控技术有限公司