耙式浓缩机溢流水浊度自动测控系统是在消化国外同类产品的基础上研制成功的，目的是解决选煤厂洗水闭路循环、减少煤泥水造成的环境污染。

目前国内大多数选煤厂是靠人工在耙式浓缩机中加入凝聚剂溶液来加速煤泥沉淀，降低浓缩机溢流水的浊度。但是靠人工配制凝聚剂溶液和人工控制加药量存在不少问题，如配制凝聚剂溶液时，劳动强度大；若由人工来撒粉状凝聚剂，则粉尘对工人的健康有害，而且手工撒药容易形成团块，不易溶解，使搅拌时间加长，浪费电力，增加电动机及设备磨损。此外，由于没有浊度检测仪表，只能靠观察溢流水的清浊程度控制加药量，但溢流水的浊度是随着进入浓缩机的煤泥水的浓度、流量及煤泥的性质、粒度等的变化而不断变化的，靠人工控制不可能适应这种变化，并且药剂的浪费也会比较严重。

根据我国的实际情况，人们成功研制了ZCK-1A（B）型浊度测控系统，其用于选煤厂耙式浓缩机溢流水浊度的测量及凝聚剂添加的自动控制。

1.耙式浓缩机溢流水浊度自动测控系统的结构及组成

耙式浓缩机溢流水浊度自动测控系统由凝聚剂溶液制备系统、溢流水浊度测量系统、凝聚剂溶液自动添加系统3部分组成。各部分可单独使用，也可组合使用。

ZCK-1A（B）中，1A型与1B型的结构基本相同，只是在1A型中，凝聚剂溶液自动添加系统的执行元件采用调量泵调节流量；在1B型中，执行元件采用电动调节阀调节流量。

（1）凝聚剂溶液制备系统由除尘器、螺旋送料机、风力提升器、混合器、搅拌桶、管道泵、储备池、液位电极、空气压缩机、电磁阀等组成。

凝聚剂溶液制备系统如图7-21所示。

该系统可自动将粉状凝聚剂配制成所需浓度的凝聚剂溶液，它在搅拌桶与储备池内液位电极信号的控制下，按预先设计的程序自动运行。

（2）溢流水浊度测量系统由浊度传感器、采样管路、清洗电动机、电磁阀等组成。

溢流水浊度测量系统如图7-22所示。

图7-21　凝聚剂溶液制备系统

图7-22　溢流水浊度测量系统

浊度传感器可对浓缩机溢流水的浊度进行测量，输出0～10 mA的直流电作为浊度指示，同时输出“清”“浊”变化的开关量信号，作为凝聚剂溶液自动添加的控制信号。

（3）凝聚剂溶液自动添加系统由浊度传感器、开关量-模拟量转换调节器、可控整流电源、直流电动机、执行元件（1A型为调量泵、1B型为电动调节阀）组成。

1A型和1B型分别如图7-23、图7-24所示。

由浊度传感器输出的“清”“浊”开关量信号，经开关量-模拟量转换调节器的转换调节作用后，输出信号控制执行元件，实现按浊度程度自动添加凝聚剂溶液的目的。

图7-23　ZCK-1A型凝聚剂溶液自动添加系统

图7-24　ZCK-1B型凝聚剂溶液自动添加系统

2.耙式浓缩机溢流水浊度自动测控系统的工作原理

（1）凝聚剂溶液制备系统。由螺旋送料机送出的粉状凝聚剂，经风力提升器输送至混合中心管吹散后，与由混合器供水腔下法兰开孔中喷出的清水均匀混合一起注入搅拌桶，搅拌约1 h后，便制成一定浓度的凝聚剂溶液，然后经管道泵泵至储备池，即可供需要添加凝聚剂溶液的设备使用。

该系统有手动、自动两种工作状态，一般在设备调试、处理故障时使用手动，正常工作投入自动运行。在自动运行状态，它的工作是在搅拌桶与储备池内液位电极信号的控制下，按预先设计的程序进行。

该系统还设有故障及液位报警装置。

（2）溢流水浊度测量系统。浓缩机溢流水属于低浓度的悬浮液，随团体、含量的增多而变浊，故浊度采用可见光透射法进行测量，用光敏三极管作光电转换元件。测量光透过测定管和浊度液后的光强关系式为(www.daowen.com)

式中，I1——照射到测定管的光强；

　　　I2——透过测定管后照到光敏三极管的光强；

　　　k——比例系数；

　　　d——浊度；

　　　l——测量光透过试样深度，此处近似为测定管内径；

　　　e——自然常数。

由于光源采用恒流电源供电，所以照射出的光强I1为一定值，测定管的材料与管径确定后，k、l亦为常数，因此I2随d的变化而变化，即浊度d的变化使透过测定管后的光强发生变化，光敏三极管受到变化的光强照射而产生相应的电压信号，即浊度信号。此信号经处理后，转换成模拟信号作为浊度指示，同时输出一组“清”“浊”变化的开关量信号。其原理框图如图7-25所示。

图7-25　浊度传感器原理框图

另外，由于被测溢流水在测定管内流动缓慢，有部分煤泥沉积在测定管内壁，影响测量精度，故隔一段时间就需进行清洗。采用的方法是，控制电磁阀通入清水冲洗，微型电动机带动刷子刷洗。

（3）凝聚剂溶液自动添加系统。根据浓缩机的工作原理及浓缩机本身惯性大、滞后时间长的特点，采用前馈测量-偏差调节的方法，这样可简化系统、降低成本。

所谓前馈测量的含义是，该系统的被调量是浓缩机溢流水，但为了克服浓缩机惯性大、滞后时间长造成调节不及时的缺点，浊度传感器的采样管不是直接从池边伸到溢流水面下采集溢流水，而是从溢流水面下0.5～1 m处的深度伸入池内进行采样，这样从采样管处到溢流水面之间的清水层便成为一个大容量的缓冲区，足以克服调节不及时的缺点，而这种比较调量提前采样测量的方法称为前馈测量。

该系统采用了开关量-模拟量转换调节器，如图7-26所示。它的作用是使该系统按浊度的模拟量调节，转换成按浊度的开关量调节，即根据浓缩机清水层的“清”“浊”变化进行调节，调节量的大小与“清”或“浊”的时间成比例，与溢流水的实际浊度值无关，调节作用的快慢可根据被调对象的实际情况进行调整，这就使执行元件无须频繁地、大幅地进行调整，而全系统也能稳定、可靠地工作。

经转换与调节作用后，输出模拟量信号作为执行元件的控制信号，实现按浊度自动添加凝聚剂溶液的目的。

图7-26　开关量-模拟量转换调节器原理框图

3.耙式浓缩机溢流水浊度自动测控系统的特点

（1）在凝聚剂溶液制备系统中，送料箱与风力提升器内设有加热器，保温去潮，可防止凝聚剂黏结，便于风力输送，且降低了工人体力劳动强度。除尘器可防止粉尘污染环境；采用混合器，可使药剂与水均匀混合，充分溶解，提高药剂使用效率。

（2）在溢流水浊度测定管中设有清水冲洗及电动刷洗机构，可保证浊度传感器能可靠工作。浊度传感器还设有浊度检测片插座，可方便地使用浊度检测片进行调试或检查浊度传感器的工作。

（3）凝聚剂溶液自动添加系统采用前馈测量-偏差调节方案，使系统简单，成本降低；采用开关量-模拟量转换调节器，增加了积分时间常数，以适应浓缩机惯性大、滞后时间长的特点，使系统有较好的调节精度并能稳定工作；1B型采用电动调节阀调节流量，取代1A型中的调量泵，使成本降低。

4.耙式浓缩机溢流水浊度自动测控系统的应用实例及效果

ZCK-1A（B）型浊度测控系统是在淮北选煤厂尾煤浓缩系统上进行工业试验的，试验的目的是实现粉状凝聚剂按规定浓度自动配制；对溢流水浊度进行连续测量，并根据浊度的变化自动调节凝聚剂溶液的添加量，最终实现凝聚剂用量合理控制，使溢流水浊度达到生产要求。

淮北选煤厂尾煤浓缩机采用TNB-30型浓缩机，处理能力为31.1 t/h，尾煤入料浓度一般为 60 g/L。试验前，采用人工配制凝聚剂溶液与人工控制添加凝聚剂溶液的办法。

人工配制凝聚剂溶液的劳动强度大，药剂撒放不均匀，容易形成团块，且搅拌时间长，电耗大，设备磨损严重。人工控制加药量不及时，耗药量大，难以保证清水层厚度，不利于循环水充分回收。

通过试验数据分析，浓缩机溢流水浊度达到了国家环保规定的标准，即固体含量小于0.5 g/L，凝聚剂用量降至每吨煤泥40 g以下，达到了合理使用的技术指标。

采用该系统后，节省凝聚剂32.7%、节约电耗约29 MW·h/a；节约清水约5万t/a。由于溢流水团体含量减小，进一步降低了循环水洗水浓度，改善了跳汰、煤泥脱水、浮选、过滤等工艺效果，有助于提高精煤质量和产率，减少煤泥流失，具有一定的经济效益和社会效益。