井下矿石计量品位检测系统的设计与应用

　　一、引言

　　鲁中冶金矿业集团公司井下矿石计量品位检测站有两个，分布在 - 350 米和 - 400 米，矿石结算单位共有 5 个，每个水平采用两台动态轻轨衡流水计量并检测矿石含铁品位，三班轮换作业，平均每天出矿 7000 多吨，约合近 1000 车矿，计量和检测工作比较繁忙。每班上报矿石重量和品位适时指导采矿生产，并按月对出矿单位进行量化指标考核，重量和品位数据是否及时准确，将直接影响公司生产任务的完成。

　　在井下矿石品位的界定工作中，最初采用人工取样和化学分析的方法，由于在运行矿车上取样难度大和矿石粒度的不均匀，样品的代表性很差，不能客观反映出矿石品位，且费时费力，检测结果滞后，起不到快速指导生产的作用。后来，质量计量中心经过多年的工作实践积累，探索出品位与矿石的重量和体积存在一定的数学关系，即如何把矿车中矿石的体积测量准确，有了精确的体积，再根据动态轻轨衡测出的矿石重量，就可以计算出矿石比较准确的品位。

　　根据以上思路，我们通过与泰安衡器有限公司合作，制定出利用物位计等仪表测量计算出矿石体积的实施方案，通过几年来的运用证明，这套系统不仅简单可行，需要的费用比其他测量方法要少许多，而且彻底改变了人为因素造成的干扰，经济效益显著。

　　二、系统的组成

　　该系统由硬件和软件两部分组成。硬件部分负责完成数据的采集，并将数据发送到工业控制计算机，主要包括有动态仪表、物位计、控制仪表、光电开关、多串口卡，光电隔离模数转换卡和工业控制计算机。软件系统是基于 WINDOWS98 操作系统编制的，根据接收到的模数转换卡转换的数据决定何时采集物位计的数据，何时停止采集数据，然后利用这些物位计的数据，计算出矿石的体积，再结合工控机接收到的两台称重仪表所测的重量数据，最后计算出矿石的品位。

　　1. T9921 动态仪表

　　两台轻轨衡均采用专用的动态仪表 T9921，它的动态称量精度可达到 0.5%~0.2%。动态仪表完成信号的采用、A/D转换、滤波和数据的处理。两台轻轨衡分别由两台 T9921 控制，工控机接收两台仪表所发数据，由一台工机进行数据管理。由于是动态计量，为了控制在线计量矿车的车速(仪表要求动态时速 3~10km/h)，满足生产和轻轨衡的需要，该仪表采用了由上海唐衡公司改写的专用称重芯片，在过毛重时超过规定时速车速越快重量越轻，在过皮重时超过规定时速车速越快重量越重。

　　2. 物位计

　　物位计用来测量物位计底面与矿石顶部的距离，确定矿车中矿石的高度。它的工作原理是：换能器发出一定频率的超声波信号，超声波信号遇到对面物体表面后，部分信号被反射回来，有些被反射回的信号被同一换能器接收，根据超声波在空气中的传播速度和从发送到接收到信号的时间，计算出距离，转换为电信号送到控制仪表，控制仪表处理后计算出高度，发送给工业计算机。本系统中我们选用三只换能器和三只控制仪表测量三点的高度。由于是在矿车行进中测量高度，因而要求换能器能动态测量，为达到要求的精度，换能器响应时间要快即每秒要尽可能多的采集数据。国内的物位计大多响应时间较慢，达不到我们的要求，因此我们选用国外进口的物位计。