摘要：
重介質煤漿密度是選煤過程中一個重要的參數和控制指標。針對重介選煤過程設計了一種差壓式密度計，介紹了密度計的設計原理、一次儀表的選擇及二次儀表的硬件設計，并給出了程序流程圖、經驗化的溫度補償公式及儀表的標定方法。

我國選煤方法主要有跳汰法、浮選法和重介法  等幾種。近年來，重介法選煤的應用越來越廣泛，其中重介旋流器的引入起到了推動作用。旋流器選煤主要是根據懸浮液密度進行分選，因此必須對重介質煤漿密度進行檢測。傳統的γ射線密度計是利用射線強度與被透射流體密度的指數成反比關系的原理制作的，因而從原理上就不可避免的受到放射性物質衰變隨機性的影響。此外，還有更主要的因素，即射線源對人體有害，使用和管理不便。差壓密度計適用于重介選煤過程中對介質密度的檢測。
1.差壓式密度計的結構特點及安裝
差壓密度計的一次儀表為電容式差壓變送器，其精度等級為0.2級，供電電壓為直流24V，輸出電流為4-20mA，額定量程為0-7.5 kPa，且輸出大小及零點均可調節。變送器由壓力探頭和敏感元件兩部分組成。探頭內部有一層導壓薄膜，薄膜一側接觸被測介質，另外一側通過壓力導管連接到敏感元件的一側，被測介質的壓力通過導管中的硅油作用在敏感元件的隔離膜片上。
重介煤漿是一種復雜的固液混合物，它的性質不僅與煤泥水中顆粒的多少、粒度分布、密度大小和礦物組成等有關，也與體系的 pH 值和水的硬度有關。煤漿的粘度較大，容易對壓力傳感器造成磨損，煤漿粘結到壓力傳感器上會造成傳感器檢測精度下降。因此，在壓力傳感器的安裝設計上必須進行處理。傳感器安裝在有圓形外凸的不銹鋼管體上，從而可以有效減小漿液對傳感器的磨損，同時還可以減少由于漿液密度突然變化對傳感器的沖擊。傳感器的不銹鋼管體被安裝在垂直向上主管道上，且與主管道平行。煤泥將通過主管道進入檢測管道中，然后再回到主管道中，從而達到實時檢測的目的。同時在與主管道的連接處設置節流閥，通過對節流閥的調節，使漿液以恒定的速度流過傳感器，保證檢測的精度。而且在不銹鋼管體上設置了清水入口，在關掉節流閥后可以用清水對傳感器進行清洗，以減少由于煤漿粘結對檢測的影響。
2.二次儀表的設計
二次儀表的設計主要為差壓密度計的信號采集、數據處理和顯示部分的設計，用來完成信號的采樣、數據的處理及結果的顯示。該部分的核心部件為微處理器，圖為系統結構框圖。
微處理器將差壓變送器送來的模擬信號進行A/D轉換后，再由微處理器預先設定的計算公式進行處理，計算結果用液晶進行顯示，并輸出4-20mA的電流信號供上位機使用。鍵盤部分用于參數 (量程上下限設置、報警上下限設置及平滑系數設置等) 的輸入。由于重介質煤漿密度受其溫度的影響，因此設計了溫度檢測電路對重介質煤漿溫度進行檢測，進而對檢測結果進行補償。溫度采集電路采用 PT100 鉑電阻溫度傳感器組成的溫度采集電路。
密度電源采用現場取電的方式，現場工況可能影響到檢測的精度。因此必須從抗干擾的角度對儀表進行處理。系統電源部分，首先把現場220V交流電通過變壓器轉變為9V的交流電信號，然后進行整流濾波、穩壓，輸出9V直流信號。為了防止干擾信號對電源的影響，在穩壓管前加設電感電容組成的低通濾波器，在穩壓管后加設合適的電容進行濾波，以保證電源的穩定性。在電路設計中信號的讀入和輸出端，加設光電耦合器，可以有效的防止外部干擾信號的影響。
3.軟件設計及儀表的標定
程序的調試使用微芯公司的集成調試開發環境MPLABIDE，安裝PICC編譯器，利用C語言進行編程。系統的程序流程如圖所示。
系統上電后進行系統初始化，然后設置預設參數。如不設置，各參數將保持其默認值。這些參數存入微處理器的中E2PROM，斷電后數據不會丟失。系統每隔一定時間對壓力傳感器和溫度傳感器送來的信號進行A/D采樣，并根據壓差信號和溫度信號計算出相應的密度值，將密度值顯示在液晶顯示屏上，并輸出4-20 mA電流信號，供上位機使用。為提高密度計的精度，減少溫度對測量結果的影響，在軟件設計中對檢測結果進行溫度補償。

由于物質的體積會隨溫度的變化而變化，同樣煤泥重介質的密度也會受到溫度的影響。但煤泥重介質是一種復雜的混合物，它主要由重介質、煤、水等物質組成，同時煤炭中又含有灰分，水中也含有礦物質，這些同時組成了煤泥重介質，它的密度會隨溫度的變化而變化。同時，煤泥重介質中的任何一種成分發生變化都將引起介質的密度變化，無法求得一個**的數學公式來補償溫度的變化。

4.結語
本密度計采用差壓式密度檢測原理，檢測一定垂直距離上介質的密度，并進行溫度補償，誤差不超過0.5%，可靠性好，安裝使用簡單。密度計的管體安裝于精煤弧形篩下，可以**檢測精煤和重介質的混合物的密度，有利于控制精煤實際分選密度。該種密度計已經用于多家選煤廠，在實際使用中取得了較好的效果。