3.計量監控系統的要求

宜春鉭鈮礦包括采礦廠和選礦廠，采礦廠將原礦石經初步破碎后運輸到選礦廠，選礦廠通過棒磨，球磨，磁選，篩選等工藝最終將鉭鈮礦選出來（流程圖如圖 1） 。還有一種礦料是液態的，它直接通過烘干再進行篩選（流程圖如圖 2） 。

在固體礦料生產加工過程中，要求能 24 小時準確測量皮帶 2、3 上物料的流量、含水量及累計干重量等信息，以便進行內部的計量與考核，同時控制好皮帶上物料的流量，若流量過大，棒磨機不能處理，則會導致物料堵塞，太小則降低棒磨機的生產效率，而且為了保證棒磨效率與出礦品位，需要控制加水量。而在液態礦料的生產加工過程中，要求能 24 小時準確測量管道 1 中液態礦料的濃度和流量以及累計干礦量，以便控制緩沖池閥門的開口大小。傳統的做法是每隔一定的時間（如 30 分鐘）取樣烘干得到礦料的含水量，再用經驗公式分析礦料流量。而若是液態礦漿則根據重量體積比的方法來計算濃度。這樣的人工方法實時性太差，而且礦料流量有時變化相當大，因而不能準確測量出各種參數，重要的是不能在遠程監控室中監控現場的流量，而生產線距離拉得很遠（測點間距離近千米）以及現場的各種機器嘈雜聲，各測點與控制點之間聯系很困難，工人的工作條件也相當差。所以利用計算機測控技術以及現代傳感技術研制一套新型的、功能完善的計量監控系統非常必要。需求的計量監控系統除完成上述檢測與控制功能外，還要求：

1） 能同時進行多點計量監控，且一個計量點出現故障時，不影響其他計量點工作。

2） 能方便地進行系統的擴展；可以實現遠距離通訊。

3） 能以 WEB 方式發布在礦局域網上，實現局域網監視。

4.監控系統構成

考慮到系統要求以及現場總線監控系統的優點，采用了基于 MODBUS 總線的監控系統結構（如圖3）。主控計算機采用工控機，現場主控計算機通過以態網連接到局域網，實現局域網上的監視。各現場站采用德國 WAGO 公司的 750-815 可編程 MODBUS 現場總線控制器，750-815 總線控制器系統最多可連接 99 個總線節點，系統可接最大 I/O 點數為 6000 點，通訊速率為 0.15Kbps~19.2Kbps，最大傳輸距離為 1200m。要準確地實現過程自動控制，系統要求數據的精確采集必不可少，系統中主要涉及的數據有固態礦料流量、水分，液態礦料濃度、流量，水流量，同時現場各數據采集點還提供二次儀表顯示。主要數據采集設備分述如下：

4.1 固態礦料流量檢測

考慮到鉭鈮礦固態礦料選礦現場空間狹小、濕度大，溫度變化大、粉塵多、大功率電機電磁干擾嚴重、而礦料單一的情況，選用非接觸式的核子稱在線測量固態礦料的流量和累計量。核子稱是根據物料對γ射線的吸收與物料質量厚度和質量吸收系數有關的原理工作的。與使用普遍的電子稱相比，核子稱有如下優點：

（1） 可進行非接觸式在線測量，不受皮帶磨損、張力、跑偏、沖擊等因素的影響。

（2） 可在高溫、多塵、強磁、強腐蝕環境中長期穩定運行。

（3） 它的結構簡單，不對原設備進行改造，即可在線安裝。

（4） 秤體近乎免維護。

4.2 水分檢測

水分在線檢測是本系統中特別重要的一環。水分檢測的方法有很多種，目前主要有：紅外水分檢測技術、微波測濕技術、中子測濕技術等等。

紅外水分儀是利用水分子吸收特殊波長近紅外光的能量， 而基本不吸收另外波長近紅外光的能量這一原理工作的。

紅外水分檢測儀具有不接觸物料能在線測量的優點， 在一定水分范圍內測量結果比較準確，主要用于煙草、茶葉行業。但也有其突出的缺點，主要在于一旦含水量超過一定的范圍，將出現誤檢結果。 如物料被水掩蓋時， 由于水鏡面的形成反而使特殊波長近紅外光反射增強，水分儀反而會認為水分很少，此時就要考慮水分補償的問題，而且在生產中需要嚴格保證含水量在水分儀的檢測范圍內。

4.3 礦漿流量檢測

要測控的對象液態礦料屬于具有導電性的泥漿類流體，故選用襯里為聚氨酯橡膠的電磁流量計檢測其流量。電磁流量計所依據的基本理論是法拉第電磁感應定律，當導體切割磁力線運動時，導體內將產生電動勢。導管內導體平均流速V 或流量Qv （Qv =VπD2 /4）與感應電動勢的大小成正比例關系，從而可測量管內流動的導體流體的流量。

電磁流量計的優點主要有：

（1） 接觸流體的部分結構簡單，不會改變流場分布，不會引起堵塞、無機械零件的損壞。

（2） 電磁流量計的輸出信號正比于流體的體積流量，只要流體具有一定的導電性，就可以不受被測流體的溫度、密度、粘度以及導電率（在一定范圍內）的影響。

（3） 線性范圍寬，無慣性，反應靈敏，可測量脈動流量和正、反方向流量。

但是，流體內氣泡對檢測結果影響較大。如果在流體內含有大量氣泡，會阻斷磁力線的正常分布，出現流量擺動很大的情況，導致計量不準。目前有消氣閥可以排除氣泡，但我們在實踐中發現它并不能完全排除氣泡。于是跟據計量點的特殊地理位置，我們把管道切斷，中間加入了一個敞開的蓄料池，使得液態物料在經過計量點時能將氣泡排除。試驗證明這是一種有效的方法。

4.4 濃度采集

根據現場的條件，采用γ射線核子密度（濃度）計來測礦漿濃度，它也是根據γ射線穿過被測介質后， 其強度由于被測介質的吸收而呈現按指數規律減弱特性來對被測介質進行連續性測量。核子密度計可在線測量密封罐、槽、管道內各種流體、半流體或混合物等的密度、濃度等。