专利名称：过滤机矿浆槽液位自动调节器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种液位控制装置，特别是适用于选煤厂脱水过滤装置的矿浆槽保持预定液位的自动调节装置。
目前，国内外选煤厂或选矿厂的浮选工艺过程，普遍采用过滤机做为精矿脱水设备，如煤炭工业出版社1979年6月出版的“选煤机械”162～163页所述过滤机，是由若干个用滤布包复的滤盘，固定在空心轴上，该轴的滤液孔与滤盘空腔相通，若干滤盘置于矿浆槽中，其液位一般在空心轴的轴线以下，滤盘转动，依次经过过滤区、干燥区和滤饼吹落区进行脱水处理。其中矿浆槽的液位高度是个重要工艺参数。为了保持过滤机真空系统密闭使其真空度尽量高，要求液位在不跑溢流的前题下越高越好。为此，有些选煤厂试用过滤机液位信号通过调节器控制入料阀门开度，以稳定液位。但是滤盘转速是固定的，过滤机处理能力是不变的，在浮选泡沫精矿出量大于过滤机的处理能力时，多余的精矿浆积存在入料阀门前的精矿槽中，甚至造成溢流，迫使主洗机减产或停产，影响生产的正常进行；如果浮选精矿出量小于过滤机的处理能力时，入料阀门全开，过滤机矿浆槽液位下降，造成真空度降低，滤盘吸力减小，滤饼水份上升，落饼困难，使过滤机工作性能变坏。
本发明的任务是提供一种按照过滤装置的矿浆槽液位信号通过调节器改变滤盘转速，使矿浆槽保持预定液位的自动调节装置。它既能稳定过滤机的液位，又使过滤机的处理能力在预定范围内自动适应浮选机的精矿出量。
本发明的任务是按照如下方案实现的。
过滤机矿浆槽液位自动调节器，包括被控的滤盘1、矿浆槽2，及拖动滤盘的电动机和减速器3，其要点在于测量液位的单管差压计4，其输入端的胶管和测压管5插入矿浆槽2中并固定，输出端输出的实际液位电流I0入电联的比较器6，恒流源7输出的预定液位电流IG入电联的比较器6；比较器输出的电流偏差信号△I入PI调节器8，经PI调节器比例积分运算、处理，输出的控制电流信号I0入电联的I－V电路9，将I0变成的电压信号入电联的V－f调频电源10变频，输入电动机和减速器3带动滤盘1转动。
在过滤机矿浆槽液位自动调节器实际运行中，如果矿浆槽2实际液位高于预定液位，则单管差压计4输出的实际液位电流Ih将大于恒流源7输出的预定液位电流IG，PI调节器输入端出现正电流偏差信号△I，即△I>0.PI调节器输出的控制电流信号I0上升，V－f调频电源10的输入电压V增大，其输出频率上升，通过电动机和减速器3拖动滤盘1转速加快，过滤机的处理量增大，限制了矿浆槽液位的上升，最后使实际液位降回到给定液位，使Ih＝IG，PI调节器输入端的电流偏差信号△I消失，即△I＝0，输出控制电流信号I0增大到一个新值，使过滤机的处理量等于增大了的矿浆入料量；如果矿浆入料量继续增多，实际液位再度高于预定液位，实际液位电流Ih重新大于预定液位电流IG，PI调节器输入端又出现正电流偏差信号△I，其输出端控制电流信号I0继续增大，V－f调频电源输出频率继续上升，电动机和减速器3拖动滤盘1转速继续加快，过滤机处理量继续增大，只要过滤机的最大入料量不大于滤盘最高转速所对应的最大处理量，过滤机矿浆槽液位自动调节器会使实际液位等于预定液位；当矿浆入料量减少，使实际液位低于预定液位，则单管差压计4输出的实际液位电流Ih小于恒流源7输出的预定液位电流IG，PI调节器8输入端出现负电流偏差信号△I，即△I<0，其输出控制电流信号I0减小，V－f调频电源10的输入电压V下降，输出频率下降，电动机和减速器3拖动滤盘1转速变慢，过滤机的处理量减少，使实际液位回升到预定液位，Ih＝IG，PI调节器输出的控制电流信号I0减小到一个新值，使过滤机的处理能力等于减少了的入料量。只要过滤机的最小入料量不小于最低滤盘转速所对应的最小处理能力，实际液位总会被控制等于预定液位。
本发明采用过滤机矿浆槽的液位信号通过PI调节器控制滤盘转速来改变其处理能力，达到稳定液位和使过滤机处理能力自动适应浮选精矿出量，改变了过去靠人力控制入料方式，提高了生产率；经实验入料增多时，滤盘转速提高，过滤机的真空度上升，滤饼水份下降。
以下结合附图详细叙述本发明结构和实施方式。
图1表示本发明结构图。
图2表示比较器6、恒流源7、PI调节器8电路图。
如图1表示的过滤机矿浆槽液位自动调节器，除被控的滤盘1、矿浆槽2、拖动滤盘的电动机和减速器3，以及用于测量液位的单管差压计4外，其余以电连接的比较器6、恒流源7、PI调节器8、I－V电路9及V－f调频电源10均组装在一个控制柜内。
单管差压计4的正压容室1连通胶管和测压管5，其测压管插入矿浆槽2的矿浆中并固定，负压容室12与大气相通，则正压容室的气压P将为P＝P0＋h·δ或 P－P＝h·δ…………(1)式中P0－大气压力，h－测压管插入深度，δ－矿浆密度，设△P＝P－P0，表示单管差压计输入差压△P＝h·δ，该差压经弹性感压膜片13变为电容差，再经C－I转换电路14输出实际液位电流Ih。一般选用CECC－420、CECC－220低差压计。整定时，用C－I转换电路14中调零和调量程的电位计调节，使被测液位的测量范围在矿浆槽的溢流堰至溢流堰下100毫米内，输出对应的实际液位电流信号Ih为4～20毫安。
如图2单管差压计4输出的实际液位电流Ih入电联的比较器6，同时恒流源7的三极管T1亦向比较器输入预定液位电流IG，电位计WRG用来调节预定液位电流IG大小，预定液位一般放在溢流堰至溢流堰下100毫米测量范围的中间值，其预定液位电流IG＝12毫安，经比较器运算，输出电流偏差信号△I(△I＝Ih－IG)。
比较器6输出的电流偏差信号△I入PI调节器8，该调节器是对输入的信号△I进行比例积分运算、处理，输出控制电流信号I0；为使其具有负反馈特性，取PI调节器的正作用，即输出控制电流I0随正电流偏差信号△I＝Ih－IG>0而增大，随负电流偏差信号△I<0而减小。PI调节器8电路中，A1、A2是差动放大器，或称线性组件，以A1为核心组成调节器的前置放大器；以A2为核心，通过GO1、WRP、C1、WRI和R9引入的比例、微分负反馈组成的比例、积分电路；以R13、WRH、D4、R15及三极管T2、T3组成输出电路，即电压－电流转换电路。WRZ1用来调节前置放大器零点；WRZ2用来调节PI电路零点。
PI调节器8电路的工作是这样的当矿浆槽实际液位高于预定液位，Ih大于IG，△I>0，则前置放大器A1反相输入端2′输入的正电压大于其正相输入端3′输入的正电压，此时PI有正偏差信号输入，A1输出负电压，放大器A2反相输入端2′输入此负电压后，将有正电压输出，此正电压一方面经R13、WRH、D4、R15、和三极管T2、T3产生对应的输出控制电流I0；另方面经GO1、WRP、CI、WRI和R9反馈给A2的反相输入端2′一个正电压，此正电压抵消输出的负电压；由于开始CI上电荷还未积累起来，电压较低，WRP活动端下边电压加在CI和WRI串联支路上，电容CI经WRI的充电流较大，在WRI上所产生的压降较大，因此A2输出正电压不能突然升高，随着时间的推移，CI上电荷越积越多，电压越来越高，经WRI的充电电流将越来越小，WRI上的压降也就越来越小，反馈强度逐渐下降，A2输出正电压，PI调节器输出的控制电流I0将逐渐增大。当Ih＝IG，即△I＝0时，A1失去负电压输出，此时A2正电压输出将要下降，GO1输出电流减小，电位计WRP活动端下边电压小于CI上已充电压，CI经过WRI放电，在WRI上产生下正上负电压，此电压经R9至A2的反相输入端2′，取代A1输出的负电压，维持A2输出正电压，PI调节器输出控制电流I0不变。当Ih小于IG，即△I<0时，A1输出正电压，此正电压抵消上述维持A2输出正电压的反馈负电压，使A2输出正电压下降，输出的控制电流I0减小，同时GO1输出电流减小，WRP活动端下边电压减小，CI经WRI的放电电流增大，WRI上产生的下正上负电压增大，使A2输出正电压不能突然减小，随着时间的推移，CI上电荷逐渐减少，放电电流逐渐减小，WRI上压降逐渐下降，A2输出正电压，PI调节器输出的控制电流I0逐渐减小。当又出现Ih＝IG时，使△I＝0，A1失去正电压输出，A2输出正电压，PI调节器输出的控制电流I0停止减小，并维持一个新的较小数值不变。
PI调节器的四个参数整定上限控制电流一般I0＝20毫安，用WRH来调整；下限控制电流I0＝4毫安，用WRL调整；通过实验确定比例带P′，它是放大系数倒数的百分数，P′值越小放大系数越大，调节器越灵敏，P′值一般在100％左右(即放大系数在1左右)，用WRP调整；积分常数I′表示调节器输出控制电流I0在有偏差信号△I出现后变化速度快慢的参数，I′越大表示控制电流I0在△I出现后变化速度越慢，I′越小表示控制电流I0在△I出现后变化速度就越快，一般I′定在100秒左右，用WRI调整。
PI调节器8输出的控制电流I0输入电联的I－V电路9，通过该电路电位计WR1(250欧)将PI调节器输出的控制电流I0＝＝4～20毫安，变成对应的1～5伏电压输给电联的V－f调频电源10变频。该调频电源一般选用JBT－400－8交流变频调速，以50赫芝三相电做电源，用1～5伏或4～20毫安弱电做信号控制输出三相电源的频率，它与电动机3相配合，输出频率在50赫芝以下时，电动机具有恒转矩特性，即输出电压随输出频率下降而减小，保证电流不变；输出频率在50赫芝以上时，电机具有恒功率特性。调节电位计WR1，使控制电流I0为20毫安时，调频电源输出所要求的最高频率fm；调节电位计WR2，使控制电流I0为4毫安时，调频电源输出所要求的最低频率fn。调定的频率值须充分考虑过滤机的机械强度和工艺指标，其中最低频率，即过滤机滤盘最低转速是保证浮选精矿出量最少时也能正常工作，液位不降低，一般定在额定转速的25％～30％；最高频率，即滤盘最高转速依过滤机机械强度来定，一般不超过额定转速的两倍。
权利要求1.一种过滤机矿浆槽液位自动调节器，包括被控的滤盘1、矿浆槽2、及拖动滤盘的电动机和减速器3，其特征在于测量液位的单管差压计4，其输入端的胶管和测压管5插入矿浆槽中固定，输出端输出的实际液位电流Ih入电联的比较器6，恒流电源7输出的预定液位电流IG入电联的比较器6，比较器输出的电流偏差信号△I入PI调节器8，经PI调节器比例积分运算、处理、输出的控制电流信号Io入电联的I-V电路9，将Io变成的电压信号入电联的V-f调频电源10变频。
2.按照权利要求1所述的液位自动调节器，其特征在于PI调节器是由线性组件A1组成的前置放大器，以线性组件A2通过GO1、WRP、C1、WRI和R9引入的比例、微分负反馈组成的比例、积分电路，及以R13、WRH、D4、R15和三极管T2、T3组成的输出电路所构成。
3.按照权利要求1或2所述的液位自动调节器，其特征在于PI调节器设置整定上限控制电流的电位计WRH，整定下限控制电流的电位计WRL，整定PI放大系数的电位计WRP，整定积分时间常数的电位计WRI。
4.按照权利要求1所述的液位自动调节器，其特征在于I－V电路9设置整定最高频率的电位计WR1，整定最低频率的电位计WR2。
专利摘要过滤机矿浆槽液位自动调节器，包括被控的滤盘、矿浆槽及拖动滤盘的电动机，用于测量液位的单管差压计、PI调节器及调频电源所组成。用矿浆槽液位高度信号，通过PI调节器控制滤盘转速改变其处理能力，达到稳定液位和使过滤机处理能力自动适应浮选精矿出量的目的。改变了过去靠人力控制入料，提高生产率；入料增多时，滤盘转速提高，过滤机真空度上升，滤饼水份下降。
文档编号G05D9/12GK2156530SQ93210648
公开日1994年2月16日 申请日期1993年4月21日 优先权日1993年4月21日
发明者任清晨, 吕永章, 王丽敏 申请人:煤炭科学研究总院唐山分院