摘要:電磁流量計(jì)測量方法具有非接觸性和無污染的特點(diǎn)，目前被廣泛應(yīng)用于能源化工、冶金制造和衛(wèi)生醫(yī)療等領(lǐng)域。但由于傳統(tǒng)的電磁流量計(jì)在測量過程中容易受被測樣本介質(zhì)和周圍環(huán)境因素的影響，導(dǎo)致流量計(jì)測量精度和測量范圍都受到限制。為了解決上述存在的問題,一種雙線圈電磁流量計(jì),應(yīng)用該方法能夠大大提高電磁流量計(jì)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。
鋼鐵冶煉選礦一般流程為破碎、篩分、磨礦和選別等幾個(gè)重要環(huán)節(jié),現(xiàn)在國內(nèi)礦山大都存在環(huán)境差、電氣自動(dòng)化水平偏低，采用人工手動(dòng)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(fù)荷進(jìn)行水路調(diào)節(jié)。由于人工調(diào)節(jié)缺乏實(shí)時(shí)性,系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定,容易使磨機(jī)出現(xiàn)“脹肚”與“空腹”現(xiàn)象,致使整個(gè)磨選工藝系統(tǒng)穩(wěn)定性偏差。因此對選礦車間實(shí)施電氣自動(dòng)控制非常必要。同時(shí),由于選礦車間工藝的特點(diǎn),大功率電氣設(shè)備多,比如破碎機(jī)與磨機(jī),破碎機(jī)甚至為高壓電氣設(shè)備,作為環(huán)境的干擾源,如電磁干擾、強(qiáng)信號干擾、大型用電設(shè)備控制信號干擾,因此必須采取有效防干擾措施,才使系統(tǒng)能夠正常穩(wěn)定運(yùn)行。目前結(jié)合國內(nèi)選礦廠電氣自動(dòng)化運(yùn)行情況和鐵礦的實(shí)際工藝流程,基于雙線圈的電磁流量計(jì),該系統(tǒng)能及時(shí)掌握工藝流程的運(yùn)行工況和參數(shù)變化,能有效優(yōu)化流程,保證穩(wěn)定、安全運(yùn)行,并能夠降低運(yùn)行成本,提高管理水平,對鐵礦具有重要的意義。
1雙線圈電磁流量計(jì)的特點(diǎn)
1.1雙線圈電磁流量計(jì)物理結(jié)構(gòu)
雙線圈電磁流量計(jì)的結(jié)構(gòu)如下圖1所示。我們采用1個(gè)電磁激發(fā)線圈和2個(gè)電磁接受線圈,當(dāng)電磁激發(fā)線圈發(fā)出勵(lì)磁脈沖信號后,將分別在兩個(gè)接受的電磁線圈中產(chǎn)生相應(yīng)的感生電動(dòng)勢。
1.2雙線圈電磁流量計(jì)工作過程
首先設(shè)定第1個(gè)接收電磁線圈感應(yīng)電動(dòng)勢最大值的時(shí)刻為t1,第2個(gè)接收電磁線圈感應(yīng)電動(dòng)勢最大值的時(shí)刻為t2,兩個(gè)感應(yīng)線圈實(shí)際間隔分別為S1和s2,被檢測礦漿樣本的流速為vs。.
2大紅山鐵礦流量計(jì)
2.1電磁流量計(jì)通訊協(xié)議
電磁流量計(jì)的通訊接口為RS485,設(shè)置波特率為9600,數(shù)據(jù)起始位為1位,數(shù)據(jù)位為8位,采用偶校驗(yàn)為1位,停止位為1位，通信協(xié)議為MODBUS-RTU標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議,如表1所示。流量計(jì)為從機(jī)，只有收到主機(jī)正確的命令幀才會(huì)應(yīng)答。主機(jī)發(fā)送命令幀周期應(yīng)大于50ms,流量計(jì)響應(yīng)時(shí)間不大于15ms。
通訊協(xié)議如表2所示:主機(jī)向流量計(jì)發(fā)送數(shù)據(jù):0205dataldata2sum03(所有字節(jié)為十六進(jìn).制數(shù))
02起始字節(jié)05流量計(jì)機(jī)號dataldata2為任意數(shù)sum為校驗(yàn)和(所有數(shù)累加后取補(bǔ))03停止字節(jié)例如:02050000F603流量計(jì)向主機(jī)發(fā)送數(shù).據(jù):0205dataldata2data3data4data5data6data7data8data9data10data11data12sum03(所有字節(jié)為十六進(jìn)制數(shù))。
2.2雙線圈電磁流量計(jì)仿真分析
雙線圈電磁流量計(jì)仿真波形如圖2和圖3所示。雙線圈電磁流量計(jì)相當(dāng)于兩個(gè)單線圈電磁流量計(jì)。現(xiàn)假定單線圈電磁流量計(jì)由于勵(lì)磁脈沖引起的誤差為δ,則單線圈電磁流量計(jì)的流速計(jì)算公式為:
由式2可知,采用雙線圈進(jìn)行補(bǔ)償計(jì)算,能夠消除勵(lì)磁電流本身引起的系統(tǒng)誤差。
2.3礦漿流速計(jì)算
由于勵(lì)磁線圈電流(ilc)為三角波脈沖,則最大.勵(lì)磁線圈電流為頂點(diǎn)位置,現(xiàn)設(shè)定勵(lì)磁線圈電流達(dá)到最大值時(shí)的激發(fā)時(shí)間t1,由電磁感應(yīng)原理我們可以得到如下公式:
3流量計(jì)設(shè)計(jì)程序
為了使流量計(jì)的抗干擾能力增強(qiáng),同時(shí)便于安裝調(diào)試和封裝,我們采用單片機(jī)作為系統(tǒng)的信號采集和處理單元，單片機(jī)實(shí)現(xiàn)部分程序如下所示:.
MAIN:
movWDTCN,#DEh
movWDTCN,#0ADh
disablewatchdogtimer
movsp,#stack
MovSFRPAGE,#0
callClearRam__wait1ms
movFILTER_pointer,#0h
movdptr,#test_time
clra
mova,dph
movTime_pointerH,a
movTime__dptrh,a
mova,dpl.
movTime_pointerL,a
movTime__dptrl,a
callPortWWorkspaecInit
callDeviceInit
callDisplay__wait;dispaly"pleasewait"
callDelay_wait
callLCD12864_DISPLAY;display0000...
4總結(jié)
根據(jù)鐵礦礦漿工藝流程,本文設(shè)計(jì)的雙線圈電磁流量計(jì)能夠克服單線圈電磁流量計(jì)由于本身勵(lì)磁電流引起系統(tǒng)誤差,有效地提高了系統(tǒng)的測量精度。在實(shí)際的檢測過程中,雙線圈電磁流量計(jì)同時(shí)也存在一些問題,比如兩個(gè)接收線圈相對物理位置的選擇對系統(tǒng)測量精度的影響,如果相對距離近了,不利于系統(tǒng)測量精度的提高，距離選擇遠(yuǎn)了,由于紊流等檢測因素的影響使得礦漿磁化樣本產(chǎn)生電磁發(fā)散現(xiàn)象。因此，選取合適的雙線圈相對物理位置和優(yōu)化礦漿樣本數(shù)據(jù)是我們將來要進(jìn)行電磁流量計(jì)研究的發(fā)展方向。
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