FMD78差壓式密度儀在官地選煤廠的應用

摘要：官地選煤廠現有兩套密度控制系統使用的密度計為阿姆德爾高性能在線核子（數字）密度計，該種密度計源室中的放射性同位素源若保管、使用不當，會對環(huán)境、人體產生很大的輻射傷害。為此，提出將傳統的放射源密度計升級改造為FMD78差壓式密度儀，介紹了FMD78差壓式密度儀的工作原理，分析了改造方案及FMD78差壓式密度儀安裝調試要點，改造完成后，選煤廠獲得了顯著的經濟效益和社會效益。

關鍵詞：FMD78差壓式密度儀;工作原理;安裝調試

0 引言

官地選煤廠于2001年3月開工建設，2003年4月建成，2006年1月正式掛牌投產，隸屬于西山煤電（集團）有限責任公司，是一座年設計入洗能力達300萬t的選煤廠，選煤工藝采用預先脫泥分級重介質旋流器分選+粗煤泥分選、細煤泥浮選的聯合工藝流程。其中，以入洗官地礦原煤為主的礦井型選煤廠主要生產原煤、噴吹煤、電精煤等產品，是西山煤電（集團）有限責任公司指定的噴吹煤生產基地，產品銷往國內大型鋼鐵、電力企業(yè)。

官地選煤廠現有兩套密度控制系統，系統使用的密度計為阿姆德爾高性能在線核子（數字）密度計，這種密度計源室中的放射性同位素源若保管、使用不當，會對環(huán)境、人體造成很大的輻射傷害。隨著科學技術的不斷進步，目前在選煤生產過程中已廣泛使用差壓式密度儀，其穩(wěn)定性及精度能完全滿足密度控制要求。

本文對差壓式密度儀在官地選煤廠的應用進行了研究。為了簡化放射源的管理流程，我們經過技術分析后，2019年7月官地選煤廠將傳統的放射源密度計升級改造為了差壓式密度計。FMD78差壓式密度儀通過近期的調試運行，相較于傳統的放射源密度計，能將誤差控制在0.04 g/cm3以下，同時可省去使用放射源，環(huán)保監(jiān)測要求的換證、人員體檢等程序，每年可節(jié)省放射源管理費用約30萬元。

1 工作原理

FMD78差壓式密度儀的工作原理：在實際壓力作用下，填充液將壓力傳輸至電阻橋路上（半導體技術），通過兩側過程隔離膜片發(fā)生形變，測量與差壓相關的橋路輸出信號，并進行后續(xù)處理。多種隔膜密封系統的測量范圍為-10～10 kPa（-1.5～1.5 psi）到-4 000～4 000 kPa（-600～600 psi）;OPL單側最大測量范圍16 000 kPa（2 400 psi），OPL雙側最大測量范圍24 000 kPa（3 600 psi）;過程溫度范圍（過程連接處的溫度）為-70～400 ℃（-94～752 °F），其取決于填充液;分離型外殼的環(huán)境溫度范圍為-20～60 ℃（-4～140 °F）;FMD78差壓式密度儀的最高參考測量精度為設定量程的±0.075%。

FMD78差壓式密度儀的金屬膜片結構如圖1所示。該型號差壓式密度儀具有穩(wěn)定性強、單側抗過載能力強的優(yōu)勢。

2 放射源密度計改造方案及FMD78差壓式密度儀安裝

2.1? ? 改造方案

在旋流器入料DN500 mm管道部分適當位置安裝固定密度儀的配套法蘭及儀表;敷設信號電纜到集控室PLC柜，并與柜內模擬量輸入模塊通過信號隔離器連接;修改PLC程序，進行系統調試，運行生產標定檢驗裝置是否達到設計要求。保留原來的放射源密度計，暫不拆除，與新裝差壓式密度儀進行比較，保證其穩(wěn)定運行后再投入實際生產使用，以免影響企業(yè)正常生產。可先進行其中一套系統的改造，等系統運行可靠后，再完成另外一套系統的改造。改造所需的主要材料、配件如表1所示。

2.2? ? 密度儀安裝及調試

2.2.1? 密度儀安裝

FMD78差壓式密度儀安裝示意圖如圖2所示。

（1）拆除原入料管;

（2）安裝新入料管;

（3）安裝303合介管，進行FMD78差壓式密度儀密度儀調試。

2.2.2? ? 調試

FMD78差壓式密度儀的連接法蘭為DN80 PN1.6 MPa，安裝在合介泵出口到混料桶的主豎直管道側壁，安裝時要求上下管間距為150 mm，以防止堵塞。FMD78差壓式密度儀調試通過操作按鍵直接在儀表上校正因安裝位置引起的零點漂移。安裝位置不規(guī)范也會引起隔膜密封系統的零點漂移。儀表外殼的最大旋轉角度為380°。隔膜密封系統連接處出現粘附或堵塞現象時，應使用法蘭和隔膜密封系統沖洗環(huán)，沖洗環(huán)可以安裝在兩側過程連接和隔膜密封系統之間。過程隔離膜片前端的粘附物可以被沖洗，通過兩個橫向的沖洗孔確保壓力腔室始終通風。測量含固介質時，例如臟液體，安裝分離器或排放閥有助于清除和去除固體沉積物。安裝三閥組或五閥組，無需中斷測量過程即可簡單進行儀表的調試、安裝和維護。取壓管路的常規(guī)安裝要求符合DIN 19210標準“流體測量方式：差壓流量測量設備的差壓管道”或相關國家標準、國際標準。取壓管路的傾斜安裝角度應至少為10%。戶外安裝取壓管路時，應采取有效的防凍措施，例如在管路外部安裝電加熱帶的方法。電纜和連接頭向下放置，防止水汽滲入（例如雨水或冷凝水）。

FMD78差壓式密度儀中氧氣和其他氣體可以與油、油脂及塑料發(fā)生爆炸反應。因此，必須采取以下預防措施：必須遵照BAM標準（DIN 19247）要求清洗所有系統部件，例如測量儀表;應用氧氣過程中禁止超過指定的最高溫度和最大壓力;清洗最大壓力為16 000 kPa，氧氣應用中的最高溫度為85 ℃（185 °F）。

3 工藝效果

官地選煤廠于2019年8月中旬改造完畢，8下旬，停用了放射源密度計，FMD78差壓式密度儀投入運行。相較于使用放射源密度計，FMD78差壓式密度儀可將誤差控制在0.04 g/cm3以下，可滿足生產需要，省去了使用放射源，環(huán)保要求的換證、監(jiān)測、輻射人員體檢等程序，節(jié)約了大量的放射源管理費用。

4 經濟效益和社會效益

4.1? ? 經濟效益

官地選煤廠通過采用FMD78差壓式密度儀，簡化了設備的管理和維護流程，經濟效益顯著，每年可節(jié)約放射源管理費用30萬元。

4.2? ? 社會效益

FMD78差壓式密度儀運行平穩(wěn)、無輻射，成為了真正的環(huán)保型產品，有力保證了選煤廠的安全、穩(wěn)定生產。

5 結語

綜上所述，利用FMD78差壓式密度儀對現有放射源密度計進行升級改造，可避免選煤廠發(fā)生輻射事故，減少輻射污染，為創(chuàng)建無放射源輻射的選煤廠提供了強有力的技術保障。

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收稿日期：2020-04-24

作者簡介：張培軍（1976—），男，山西晉城人，工程師，從事煤炭洗選加工工藝管理及機電設備維護改造方面的工作。