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      電磁流量計

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      雙線圈電磁流量計在選礦中的應用

      來源:作者:發表時間:2020-10-22 10:22:01

       摘 要: 電磁流量計測量方法具有非接觸性和無污染的特點,目前被廣泛應用于能源化工生產、冶金制造和衛生醫療等領 域。但由于傳統的電磁流量計在測量過程中容易受被測樣本介質和周圍環境因素的影響,導致流量計測量精度和測量范圍都受到較大的限制。為了解決上述存在的問題,本文設計了一種雙線圈電磁流量計,應用該方法能夠大大提高電磁流量計 的抗干擾能力和適用范圍,基本滿足選礦過程中對礦漿檢測的需要。

       
      鋼鐵冶煉企業的選礦車間一般流程為破碎、篩 分、磨礦和選別等幾個重要生產環節,現在國內礦 山大都存在廠區環境較差、電氣自動化水平偏低,采用人工手動給礦,操作人員觀察礦漿的粒度和濃 度,最后通過人工判斷負荷進行水路調節。由于人工調節缺乏實時性,系統運行不穩定,容易使磨機出現“脹肚”與“空腹”現象,致使整個磨選工藝系統穩定性偏差。因此對選礦車間實施電氣自動控 制非常必要。同時,由于選礦車間生產工藝的特點,大功率電氣設備多,比如破碎機與磨機,破碎機 甚至為高壓電氣設備,作為廠區環境的干擾源,如 電磁干擾、強信號干擾、大型用電設備控制信號干 擾,因此必須采取有效防干擾措施,才使系統能夠 正常穩定運行。目前結合國內選礦廠電氣自動化運行情況和大紅山鐵礦的實際工藝流程,我們設計 了基于雙線圈的電磁流量計,該系統能及時掌握生 產工藝流程的運行工況和參數變化,能有效優化生 產流程,保證生產穩定、安全運行,并能夠降低生產
      運行成本,提高生產管理水平,對大紅山鐵礦的生 產具有重要的意義。 
       
      1 雙線圈電磁流量計的特點
      1.1 雙線圈電磁流量計物理結構 
      雙線圈電磁流量計的結構如下圖 1 所示。我 們采用 1 個電磁激發線圈和 2 個電磁接受線圈,當 電磁激發線圈發出勵磁脈沖信號后,將分別在兩個接受的電磁線圈中產生相應的感生電動勢。
      雙線圈電磁流量計結構圖
      1.2 雙線圈電磁流量計工作過程 
      首先設定第 1 個接收電磁線圈感應電動勢最 大值的時刻為 t1,第 2 個接收電磁線圈感應電動勢 最大值的時刻為 t2,兩個感應線圈實際間隔分別為 s1 和 s2,被檢測礦漿樣本的流速為 vs。
      計算公式
      2 大紅山鐵礦流量計 
      2.1 電磁流量計通訊協議 
      電磁流量計的通訊接口為 RS485,設置波特率 為 9600,數據起始位為 1 位,數據位為 8 位,采用偶 校驗為 1 位,停止位為 1 位,通信協議為 MODBUS- RTU 標準協議,如表 1 所示。流量計為從機,只有收到主機正確的命令幀才會應答。主機發送命令幀周 期應大于 50 ms,流量計響應時間不大于 15 ms。 通訊協議如表 2 所示: 主機向流量計發送數 據: 02 05 data1 data2 sum 03 ( 所有字節為十六進制數)
      主機至從機信息結構從機相應信息數據結構
      ——————
      02 起始字節 05 流量計機號 data1 data2 為任 意數 sum 為校驗和 ( 所有數累加后取補) 03 停止字節例如: 02 05 00 00 F6 03 流量計向主機發送數 據: 02 05 data1 data2 data3 data4 data5 data6 data7 data8 data9 data10 data11 data12 sum 03 ( 所有字節 為十六進制數) 。 
       
      2.2 雙線圈電磁流量計仿真分析 
      雙線圈電磁流量計仿真波形如圖 2 和圖 3 所 示。雙線圈電磁流量計相當于兩個單線圈電磁流 量計。現假定單線圈電磁流量計由于勵磁脈沖引 起的誤差為 δ,則單線圈電磁流量計的流速計算公式為:
      單線圈電磁流量計的流速計算公式
      所以雙線圈電磁流量計第 1 個接 收線圈流速公式為
      雙線圈電磁流量計第 1 個接 收線圈流速公式
      如上所述,雙線圈電 磁流量計第 2 個接收線圈流速公式為。
      雙線圈電 磁流量計第 2 個接收線圈流速公式
      由式 2 可知,采用雙線圈進行補償計算,能夠 消除勵磁電流本身引起的系統誤差。
      雙線圈流量計理論檢測波形
      雙線圈流量計實際檢測波形
      2.3 礦漿流速計算
      由于勵磁線圈電流( ilc ) 為三角波脈沖,則最大勵磁線圈電流為頂點位置,現設定勵磁線圈電流達 到最大值時的激發時間 t1,由電磁感應原理我們可 以得到如下公式:
      由電磁感應原理我們可 以得到如下公式
      其中 Φ 為礦漿被磁化樣本的磁通,N 為被檢 測的電磁線圈匝數。
       

      20201022103403.jpg

       
      3 流量計設計程序 
      為了使流量計的抗干擾能力增強,同時便于安 裝調試和封裝,我們采用單片機作為系統的信號采 集和處理單元,單片機實現部分程序如下所示: 
      MAIN: mov WDTCN,#0DEh 
      mov WDTCN,#0ADh 
      disable watchdog timer 
      mov sp,#stack 
      mov SFRPAGE,#0 
      call ClearRam_wait1ms 
      mov FILTER_pointer,#0h
       mov dptr,#test_time
       clr a 
      mov a,dph 
      mov Time_pointerH,a
      mov Time_dptrh,a 
      mov a,dpl 
      mov Time_pointerL,a 
      mov Time_dptrl,a c
      all PortWorkspaecInit 
      call DeviceInit 
      call Display_wait; dispaly " please wait" 
      call Delay_wait 
      call LCD12864_DISPLAY; display 0000...
       
      4 總結
      根據大紅山鐵礦礦漿生產工藝流程,本文設計 的雙線圈電磁流量計能夠克服單線圈電磁流量計由于本身勵磁電流引起系統誤差,有效地提高了系 統的測量精度。在實際的生產檢測過程中,雙線圈 電磁流量計同時也存在一些問題,比如兩個接收線 圈相對物理位置的選擇對系統測量精度的影響,如 果相對距離近了,不利于系統測量精度的提高,距 離選擇遠了,由于紊流等檢測因素的影響使得礦漿 磁化樣本產生電磁發散現象。因此,選取合適的雙 線圈相對物理位置和優化礦漿樣本數據是我們將 來要進行電磁流量計研究的發展方向。
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