摘要：
重介质煤浆密度是选煤过程中一个重要的参数和控制指标。针对重介选煤过程设计了一种差压式密度计，介绍了密度计的设计原理、一次仪表的选择及二次仪表的硬件设计，并给出了程序流程图、经验化的温度补偿公式及仪表的标定方法。

我国选煤方法主要有跳汰法、浮选法和重介法  等几种。近年来，重介法选煤的应用越来越广泛，其中重介旋流器的引入起到了推动作用。旋流器选煤主要是根据悬浮液密度进行分选，因此必须对重介质煤浆密度进行检测。传统的γ射线密度计是利用射线强度与被透射流体密度的指数成反比关系的原理制作的，因而从原理上就不可避免的受到放射性物质衰变随机性的影响。此外，还有更主要的因素，即射线源对人体有害，使用和管理不便。差压密度计适用于重介选煤过程中对介质密度的检测。
1.差压式密度计的结构特点及安装
差压密度计的一次仪表为电容式差压变送器，其精度等级为0.2级，供电电压为直流24V，输出电流为4-20mA，额定量程为0-7.5 kPa，且输出大小及零点均可调节。变送器由压力探头和敏感元件两部分组成。探头内部有一层导压薄膜，薄膜一侧接触被测介质，另外一侧通过压力导管连接到敏感元件的一侧，被测介质的压力通过导管中的硅油作用在敏感元件的隔离膜片上。
重介煤浆是一种复杂的固液混合物，它的性质不仅与煤泥水中颗粒的多少、粒度分布、密度大小和矿物组成等有关，也与体系的 pH 值和水的硬度有关。煤浆的粘度较大，容易对压力传感器造成磨损，煤浆粘结到压力传感器上会造成传感器检测精度下降。因此，在压力传感器的安装设计上必须进行处理。传感器安装在有圆形外凸的不锈钢管体上，从而可以有效减小浆液对传感器的磨损，同时还可以减少由于浆液密度突然变化对传感器的冲击。传感器的不锈钢管体被安装在垂直向上主管道上，且与主管道平行。煤泥将通过主管道进入检测管道中，然后再回到主管道中，从而达到实时检测的目的。同时在与主管道的连接处设置节流阀，通过对节流阀的调节，使浆液以恒定的速度流过传感器，保证检测的精度。而且在不锈钢管体上设置了清水入口，在关掉节流阀后可以用清水对传感器进行清洗，以减少由于煤浆粘结对检测的影响。
2.二次仪表的设计
二次仪表的设计主要为差压密度计的信号采集、数据处理和显示部分的设计，用来完成信号的采样、数据的处理及结果的显示。该部分的核心部件为微处理器，图为系统结构框图。
微处理器将差压变送器送来的模拟信号进行A/D转换后，再由微处理器预先设定的计算公式进行处理，计算结果用液晶进行显示，并输出4-20mA的电流信号供上位机使用。键盘部分用于参数 (量程上下限设置、报警上下限设置及平滑系数设置等) 的输入。由于重介质煤浆密度受其温度的影响，因此设计了温度检测电路对重介质煤浆温度进行检测，进而对检测结果进行补偿。温度采集电路采用 PT100 铂电阻温度传感器组成的温度采集电路。
密度电源采用现场取电的方式，现场工况可能影响到检测的精度。因此必须从抗干扰的角度对仪表进行处理。系统电源部分，首先把现场220V交流电通过变压器转变为9V的交流电信号，然后进行整流滤波、稳压，输出9V直流信号。为了防止干扰信号对电源的影响，在稳压管前加设电感电容组成的低通滤波器，在稳压管后加设合适的电容进行滤波，以保证电源的稳定性。在电路设计中信号的读入和输出端，加设光电耦合器，可以有效的防止外部干扰信号的影响。
3.软件设计及仪表的标定
程序的调试使用微芯公司的集成调试开发环境MPLABIDE，安装PICC编译器，利用C语言进行编程。系统的程序流程如图所示。
系统上电后进行系统初始化，然后设置预设参数。如不设置，各参数将保持其默认值。这些参数存入微处理器的中E2PROM，断电后数据不会丢失。系统每隔一定时间对压力传感器和温度传感器送来的信号进行A/D采样，并根据压差信号和温度信号计算出相应的密度值，将密度值显示在液晶显示屏上，并输出4-20 mA电流信号，供上位机使用。为提高密度计的精度，减少温度对测量结果的影响，在软件设计中对检测结果进行温度补偿。

由于物质的体积会随温度的变化而变化，同样煤泥重介质的密度也会受到温度的影响。但煤泥重介质是一种复杂的混合物，它主要由重介质、煤、水等物质组成，同时煤炭中又含有灰分，水中也含有矿物质，这些同时组成了煤泥重介质，它的密度会随温度的变化而变化。同时，煤泥重介质中的任何一种成分发生变化都将引起介质的密度变化，无法求得一个**的数学公式来补偿温度的变化。

4.结语
本密度计采用差压式密度检测原理，检测一定垂直距离上介质的密度，并进行温度补偿，误差不超过0.5%，可靠性好，安装使用简单。密度计的管体安装于精煤弧形筛下，可以**检测精煤和重介质的混合物的密度，有利于控制精煤实际分选密度。该种密度计已经用于多家选煤厂，在实际使用中取得了较好的效果。