Автоматический контроль технологических параметров и состояния элементов комплекса сгущения

Для обеспечения эффективной и безаварийной работы технологического комплекса сгущения необходим автоматический контроль многих технологических параметров (плотность разгрузки, мутность слива, объемный расход сгущенного продукта, граница раздела ожиженная постель/зона слива, масса твердого в сгустителе, расход флокулянта) и состояния отдельных элементов комплекса (состояние фермы сгустителя, температура подшипников механизмов, нагрузка на насосы).

Основным технологическим параметром сгущения является плотность сгущенного продукта, определяющая эффективность работы сгустителя.

Для контроля этого параметра преимущественное распространение получили радиометрические плотномеры, принцип действия которых основан на зависимости поглощения радиоактивного излучения пульпой от ее плотности.

Плотность сгущенного продукта измеряется на напорном трубопроводе пескового насоса, откачивающего пульпу из сгустителя на фильтрование. Такая установка гарантирует полное заполнение пульпопровода, что исключает погрешность контроля плотности из-за неполного заполнения контролируемого пространства.

Для контроля плотности сгущенного продукта могут использоваться радиоизотопные плотномеры ПР-1027М (пределы измерения – 0,5 – 4 г/см³), ПМК-2, ПМК-2Т (пределы измерения – 0 – 3 г/см³), Gammapilot M

Другой технологический параметр сгущения, который необходимо непрерывно контролировать - плотность (мутность) слива сгустителя. Значение этого параметра определяет потери металла со сливом сгустителя при сгущении шламистых пульп. Малая плотность слива (1,001—1,050 г/л или 1—7% твердого по весу) не позволяет использовать для контроля стандартные плотномеры.

Принцип работы мутномеров основан на ослаблении светового потока мутным сливом. Отобранный поток слива сгустителя пропускается через специальную кювету с окнами, перед одним из которых расположен источник света, перед другим — приемный фотоэлемент. Сигнал фотоэлемента пропорционален световому потоку, который зависит от мутности слива сгустителя. В таких приборах обычно предусматривается периодическая автоматическая очистка стенок кюветы от осадка и настройка нуля после очистки.

Контроль мутности слива сгустителей для целей управления технологическим процессом осуществляется с применением системы контроля типа 5320-01, определяющих мутность на основе оптического метода.

Измерение производится при помощи погружных зондов (первичных преобразователей), устанавливаемых непосредственно в точке контроля (в верхней части чаши сгустителя или желобе сбора слива сгустителя).

Система типа 5320-01 состоит из погружных зондов, вторичного преобразователя и арматуры для установки и строится с применением компонентов фирмы WTW, Германия.

Измерение низкой мутности, применяемое в системе, проводится на основе нефелометрического принципа, то есть регистрации величины рассеивания инфракрасного излучения твердыми частицами пульпы под углом 90 градусов.

Традиционно для очистки измерительного окна погружных зондов применяется механическая очистка, представляющая собой щетку, периодически протирающую измерительное окно. Опасность использования такой системы очистки заключается в наличии в пульпе абразивных частиц, при попадании этих частиц под щетку измерительное окно может быть повреждено.

К отличительной особенности погружных зондов, компании WTW следует отнести уникальный принцип очистки окна погружного зонда, суть которого заключается в периодическом колебании рабочей поверхности с ультразвуковой частотой. В результате таких колебаний происходит отслоение отложений и, следовательно, очистка окна без механического воздействия на него.

Погружной зонд системы типа 5320-01 позволяет регистрировать увеличение мутности в верхних слоях сгустителя, что может наблюдаться при значительном уменьшении крупности питания операции, и своевременно реагировать, не допуская нарушения кондиции по сливу.

Широкодиапазонный (0,2 мг/л - 12 г/л) универсальный прибор АЖН-98 снабжается погружных или проточным датчиком. Используется для жидкости с температурой от 1°С до 50°С. В проточном варианте оптика датчика АЖН-98/ПК не загрязняется, т.к. не соприкасается с измеряемой жидкостью. Погружной (до 6 м) вариант АЖН-98/ПГр снабжен разборной штангой и может использоваться также в качестве переносного прибора с аккумуляторным питанием 9-18 В. Этот прибор может использоваться и как универсальный измерительный мутномер, и как сигнализатор уровня шлама в отстойниках.

Косвенным показателем оценки потерь минерала со сливом сгустителя может служить объемный расход слива. Для каждого сгустителя существует максимальный расход слива, превышение которого приводит к увеличению потерь полезного компонента с хвостами. При достижении этого значения расходомер подает сигнал, по которому снижается или прекращается питание сгустителя.

Для контроля уровня раздела фаз границы «постель/зона слива» предусматривается установка погружных ультразвуковых датчиков SONDAR 3000, производства фирмы IS Technologies Co. Ltd. непосредственно в сгустителе. Применение погружных датчиков позволят управлять уровнем раздела фаз и регистрировать нарушения процесса на начальной стадии.

SONDAR 3000 - это высокоразвитая ультразвуковая система, обеспечивающая измерение уровня сгущенного продукта в сгустителях, отстойниках и прочих подобных резервуарах при различных производствах.

SONDAR 3000 состоит из микропроцессорного преобразователя, предназначенного для обработки сигналов с датчиков и формирования сигнала состояния постели сгустителя, а также бесконтактного ультразвукового датчика.

Предусмотрены различные варианты комплектации, в том числе для установки на подвижный мост (ферму) сгустителяс периферическим приводом и беспроводной передачей данных, а также для установки на осветлители с вращающимся скиммером для удаления пены с поверхности. При необходимости SONDAR 3000 оборудуется водяным или воздушным устройством очистки погружного датчика.

Фирма «Супафло» разработало два надежных датчика уровня постели (граница «постель/зона слива»). Более дешевый датчик базируется на шаровом поплавке и используется в случае, когда имеется значительная разница в плотности между зоной слива и зоной ожиженной постели. Второй и более дорогой ультразвуковой датчик применяется, когда имеется небольшая разница в плотности постели и зоны слива.

Для контроля уровня ожиженной постели (границы «постель/зона слива») можно использовать устройство «Зона – 2А», которое состоит из пробоотборного элемента с подвижной заборной частью, через которое идет поступление пробы жидкости, фотореле, камеру для термостабилизации, блок управления, реверсивный двигатель и узел кинематической связи.

Устройство выполняет: измерение и преобразование сигналов, перемещение пробоотборного элемента на границе между осветленным и не осветленным слоями, а также показывает, что пробоотборный элемент, работает в автоколебательном режиме. Это связано с тем, что фотометрическое устройство настроено на определенный порог срабатывания. Когда пробоотборный элемент погружается в не осветленный слой, происходит переключение реверсивного двигателя на обратное вращение до тех пор, пока пробоотборный элемент не поднимется в осветленный слой и фотометрическое устройство среагирует на заданный порог освещенности и вновь осуществит реверс двигателя.

Проведенные исследования и полученные данные позволили сделать вывод о возможности контроля качества слива по величине амплитуды и частоты колебаний пробоотборного элемента. Это достигается тем, что система "Зона- 2А", дополнительно оснащается анализатором спектра колебаний пробоотборного элемента в промежуточном слое на границе между осветленным и не осветленным слоями, что позволяет после преобразования сигналов судить о качестве отстоя по значениям амплитуды и частоты колебаний.

Рассмотренный способ измерения глубины осветленного слоя в сгустителе при использовании нового показателя контроля качества слива в сгустителе на основе спектрального метода позволяет автоматизировать процесс сгущения и приведет к улучшению качества разделения жидкого и твердого продуктов.

Для контроля количества твердого в сгустителе предусматривается установка, соответствующего датчика, врзгрузке сгущенного продукта сгустителя позволяющего своевременно регистрировать «перегруз» или «недогруз» по массе твердой фракции, находящейся в чаше сгустителя. Датчик позволяет обеспечить поддержание плотности постели сгустителя на оптимальном уровне. Расход, продуктов операции сгущения контролируется при помощи традиционных средств контроля: магнитоиндукционных или ультразвуковых расходомеров.

Весьма важен в обеспечении безаварийной работы автоматический контроль перегрузки сгустителя, возникающей при скоплении большого количества твердого материала в сгустителе и приводящей к поломке вала (у сгустителя с центральным приводом) или к остановке фермы (у сгустителя с периферическим приводом). Для контроля перегрузки сгустителя используется сигнализация по: току (мощности) электродвигателя фермы сгустителя; плотности «постели»; плотности сгущенного продукта; частоте вращения одной из осей редуктора привода фермы; длительности прохождения фермой определенного участка пути.

При перегрузке сгустителя момент на валу двигателя фермы и соответственно его ток возрастают, что может быть использовано для сигнализации о перегрузке. Этот способ получил ограниченное распространение вследствие того, что изменение тока при перегрузке мало отличается от обычных флуктуации тока. Более целесообразен контроль перегрузки сгустителя по мощности, потребляемой электродвигателем привода фермы. Мощность и момент на валу двигателя имеют определенную и четко выраженную взаимосвязь. При перегрузках мощность возрастает в 1,5 – 2 раза по сравнению с нормальной нагрузкой.

Недостаток контроля перегрузки по плотности сгущенного продукта состоит в том, что этот параметр не всегда соответствует степени загрузки сгустителя.

Наиболее простой, и надежный способ контроля перегрузки для сгустителей с периферийным расположением привода фермы – измерение длительности прохождения фермой определенного участка пути.

Для концентратных сгустителей, работающих на продуктах флотации, может стать проблемой образование пены на поверхности сгустителя и засорение слива.

Наличие пены вызывает:

· Потери продукта;

· Возрастание затрат на ремонт и обслуживание;

· Снижение производительности сгустителя.

В сгустителе «Супафло» удаление пены производится при помощи пенных отбойников, поворотных лонжеронов и сборной коробки. Пена собирается в коробку и удаляется из сгустителя. Также совместно с системой пеноудаления используются распылители-пеносмыватели.

Также в сгустителях используется система Frothbuster^тм, которая удаляет воздух из питания сгустителя перед попаданием его в колодец. Это способствует флокуляции и предотвращает образование слоя плавающей пены.