,LOGO,LOGO,第,*,页,SINOSTEEL MAANSHAN INSTITUTE OF MINING RESEARCH CO.,LTD,MIMR-XZ6,直管谐振式浓（密）度计,的研究与应用,中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司,SINOSTEEL MAANSHAN INSTITUTE OF MINING RESEARCH CO.,LTD,P01,程小舟,13515554500,SINOSTEEL MAANSHAN INSTITUTE O,1,2,3,4,研发单位简介,研究背景,测量原理,技术创新点,中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司,SINOSTEEL MAANSHAN INSTITUTE OF MINING RESEARCH CO.,LTD,目 录,P02,5,6,优势分析,安装方式,7,测量精度,8,应用实例,1234研发单位简介研究背景测量原理技术创新点中钢集团马鞍山,中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司选矿自动化是专门从事自动化技术、信息技术研发及工程实施的专业部门，是我国最早在国内黑色、有色、化工、建材等行业开展自动化技术应用研究、矿物加工过程自动控制及专用测控仪表研制的单位之一。,选矿自动化成立的四十多年来，先后承担国家纵向技术攻关项目及省市级委托研发项目,100,余项，取得了,50,多项重大科技成果，其中大多数都获得省市各级科技进步奖，并在国内众多的矿山生产中得到广泛应用。我们自主研发的破碎智能控制器、磨矿控制器、在线品位分析仪、自动加药机、磨机负荷分析仪、石灰乳自动添加装置、自动加球机、矿用非射线式浓度计等矿山专用测控仪器仪表均在众多矿山得到广泛应用。,1.,研发单位简介,中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司,SINOSTEEL MAANSHAN INSTITUTE OF MINING RESEARCH CO.,LTD,P03,中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司选矿自动化是,2.,研究背景,中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司,SINOSTEEL MAANSHAN INSTITUTE OF MINING RESEARCH CO.,LTD,矿浆浓,（,密,）,度,是选矿生产过程中重要的指标参数，也是选矿过程自动控制所必须采集的数据之一,。,但矿浆浓,(,密,),度的测量一直是选矿自动化行业的技术难题,对矿浆浓,(,密,),度的测量精度直接影响着选矿自动化的控制水平与效果。,目前，,矿浆浓度在线测量仪表,行业内认为,比较可靠的产品是射线密度计。射线穿过被测介质,后,的吸收率与介质的密度存在相,应,关系，利用这个特性,研发,的在线密度计有非接触、实时响应、精度较高的优点。,但是由于近年来社会各,阶层,的环保安全意识增强，越来越重视放射源,潜在的,危险隐患，用户的管理压力和维护成本,也,大大增加，市场,亟需替代,射线密度计的替代产品。,P04,2.研究背景中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司,2.,研究背景,中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司,SINOSTEEL MAANSHAN INSTITUTE OF MINING RESEARCH CO.,LTD,目前市场上常见的有,差压式密度计、超声密度计等密度测量仪表。,但，,差压式密度计测量静态液体可以获得很好的,效果,，但是一旦介质流动产生,了,压力变化将,直接影响,压差与介质密度的相关性，导致测量值漂移；,超声密度计对介质中的气泡、振动,、流动,非常敏感，并且测量基准的漂移严重，实际使用过程中需要不断的标定,。于是超声波浓度计也较难适应矿山工艺环境和,长时间稳定可靠的,运行,。,P05,2.研究背景中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司,2.,研究背景,中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司,SINOSTEEL MAANSHAN INSTITUTE OF MINING RESEARCH CO.,LTD,通过市场调研，目前市场对选矿过程浓密度的测量仪表有如下期望：,无放射源,高精度,、,高灵敏度,免维护，密度测量值无需现场标定,在线测量，可实时输出浓度值和密度值,测量值对介质流速、介质中的气泡等干扰因素不敏感,仪表传感器尽量简单,传感器,测量管材质可选，保证耐磨要求,等,P06,2.研究背景中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司,3.,测量原理,中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司,SINOSTEEL MAANSHAN INSTITUTE OF MINING RESEARCH CO.,LTD,在这种背景下我们推出了新型浓密度测量仪表。我们把它叫做“,直管谐振式,浓,密度计,”。,直管谐振式密度计,的,传感器由,谐振管,、支,固,体、,永磁体,、线圈、谐振电路等部件组成，其中谐振电路,安装,在支,固,体内部。,谐振管的材质要求具有高的弹性极限、低的滞弹性效应，并且,抗氧化,、,防腐蚀,和耐磨能,力强，它是制造传感器的关键材料。,P07,3.测量原理中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司,3.,测量原理,中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司,SINOSTEEL MAANSHAN INSTITUTE OF MINING RESEARCH CO.,LTD,P08,仪表实体图,一次仪表,二次仪表,一次仪表安装于测量现场，二次仪表完成数据存储、历史曲线生产及信号远传等功能。二次仪表采用铸铝防爆盒封装，防护等级可达,IP65,。,3.测量原理中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司P08仪表实体图,3.,测量原理,中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司,SINOSTEEL MAANSHAN INSTITUTE OF MINING RESEARCH CO.,LTD,P9,谐振管被电磁激励产生振动，同时信号拾取电路将此机械振动信号转变为电信号反馈给激振电路，电路谐振与振动管固有振动频率,f,被测介质密度间有函数关系。,其仪表内部结构原理框图如下：,3.测量原理中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司P9 谐振,3.,测量原理,中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司,SINOSTEEL MAANSHAN INSTITUTE OF MINING RESEARCH CO.,LTD,P10,仪表内部结构原理框图,3.测量原理中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司P10仪表内部结,3.,测量原理,中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司,SINOSTEEL MAANSHAN INSTITUTE OF MINING RESEARCH CO.,LTD,P11,传感器,采用,谐振,原理，只需检测其,谐振,频率即可,得到流,体的密度值，精确高、稳定性好。由于采用锁相环移相跟踪技术，使传感器具有频率跟踪能力，方便传感器电路调试。,温度是影响传感器性能的重要因素，所以温度补偿工作是提高传感器性能的重要条件。,仪表中采用,软件进行传感器的温度补偿省去了复杂的补偿硬件电路，可以发挥,微处理器,的智能作用，提高检测的准确度，而且适当改变软件,参数,，可对不同的传感器特性进行补偿。,3.测量原理中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司P11 传,4.,技术创新点,中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司,SINOSTEEL MAANSHAN INSTITUTE OF MINING RESEARCH CO.,LTD,测量方式,直管谐振式矿浆浓（密）度在线检测仪，利用检测浆液体流经谐振管时的谐振频率方式替代放射源、超声波等测量方式。谐振管被电磁激励振动，振动频率经过不同密度的矿浆后产生衰减，通过拾振器检测衰减后的振动频率，再利用频率与浆液体的密度函数关系推算出浆液体的浓密度,。,P12,4.技术创新点中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司测量方式P12,4.,技术创新点,中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司,SINOSTEEL MAANSHAN INSTITUTE OF MINING RESEARCH CO.,LTD,传感器结构,比较典型的良好谐振体结构是音叉，但是如果传感器做成音叉的形式，其测量范围非常受限，测量值代表性不够好，并且接触介质的部件阻挡介质流动，很容易磨损。（一代产品）,P13,4.技术创新点中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司传感器结构P1,4.,技术创新点,中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司,SINOSTEEL MAANSHAN INSTITUTE OF MINING RESEARCH CO.,LTD,传感器结构,管道式结构尤其是直管道介质的通过性最好，不易磨损。但是对支固体结构、驱动电路提出了很高的要求。在这方面我们经过大量实验，对支固体结构材料进行了优化，使其对振动管的振动吸收降到最低，又能够很好的提供支撑，保持结构的稳定性；驱动电路方面增大驱动功率，改变滤波方式，消除基频偏移导致测量精度下降的问题。,P14,4.技术创新点中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司传感器结构,4.,技术创新点,中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司,SINOSTEEL MAANSHAN INSTITUTE OF MINING RESEARCH CO.,LTD,耐磨性问题,选矿厂浓密度被测介质是矿粉和水的混合物，在整个选矿工艺中矿浆流速不能过低，否则极易沉淀。这对振动管材质的耐磨性提出了很高的要求。但要使谐振频率稳定，材质必须具备高弹性，这与耐磨性的硬度要求产生了矛盾。,经过反复大量的实验和研究，我们选择了耐磨性好的某合金管来制造振动管，弥补了材料弹性不足的问题，另在提高谐振电路性能和支固结构的稳定性之间找到平衡点，并设计补偿电路，解决了测量精度和耐磨性的问题。,P15,4.技术创新点中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司耐磨性问题P1,4.,技术创新点,中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司,SINOSTEEL MAANSHAN INSTITUTE OF MINING RESEARCH CO.,LTD,取样方式,矿浆是相对比重较大，一旦液体流速下降或静止，矿浆易沉淀。但流速过大，对取样管管壁和传感器的磨损严重，影响使用寿命。仪表经过设计和实验后，采用漏斗形的取样管，漏斗锥度尽可能大，这样可以很好的获取稳定的矿浆流，满足传感器的测量需要，又减小了取样管的摩擦力，同时流速也相对稳定，仪表的取样测量效果良好。,P16,4.技术创新点中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司取样方式P16,5.,优势分析,中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司,SINOSTEEL MAANSHAN INSTITUTE OF MINING RESEARCH CO.,LTD,测量原理,典型测量精度（,g/ml,）,许可证,适用矿浆介质,连续测量,无需现场标定,不易磨损,直管谐振式密度计,0.001,不需要,适用,是,是,是,射线密度计,0.0025,需要,适用,是,不是,是,差压密度计,0.0005,不需要,不适用,是,不是,不是,超声波密度计,0.005,不需要,不一定适用,是,不是,是,折射式密度计,0.0005,不需要,不适用,是,不是,-,密度推算,0.00,5,不需要,适用,不是,是,-,P17,5.优势分析中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司测量原理典型测量,5.,优势分析,中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司,SINOSTEEL MAANSHAN INSTITUTE OF MINING RESEARCH CO.,LTD,P18,由上表可见，射线密度计的主要缺点是有放射源和需要现场标定，具有安全隐患；,差压式密度计主要的缺点是不适用于流动介质的密度测量，并且膜片易于磨损；,超声波密度计对于介质的中的气泡，杂质等干扰因素过于敏感，测量基准容易漂移，需要经常标定，测量精度和稳定性很难满足矿浆密度测量领域的要求。,折射式密度计需要测量介质具有透光性，矿浆介质无法满足测量的基本条件。,相比而言，直管谐振式密度计有着不可比拟的优势，能很好的满足测量矿浆的需求。,5.优势分析中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司P18,6.,安装方式,中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司,SINOSTEEL MAANSHAN INSTITUTE OF MINING RESEARCH CO.,LTD,自流管道安装,P19,6.安装方式中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司自流管道安装P1,6.,安装方式,中钢集团马鞍山矿山研