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在我国,煤炭是最主要的常规能源。我国煤炭资源的特点是:煤炭质量区域差别大,高含硫量的煤炭比重大,符合燃烧和环保型规格的煤炭资源不足,煤炭的热能利用率低,煤炭资源利用不合理。优化配煤技术是合理和有效利用煤炭资源的最佳手段。它是将具有不同物理和化学特性的煤炭经过科学分析计算,按照一定比例进行掺配,生产出符合用户要求和国家环保要求的设计煤种(混煤)。目前,国内外相继开发出了多种优化配煤专家系统,但这些系统得出的优化方案大都是基于每种原料煤的特性是不变的,而实际配煤过程中,一种原料煤的煤质特性是不断波动变化的,这就造成成品煤的品质不稳定。随着煤质在线监测技术的发展,将煤质在线监测引入到配煤自动控制系统成为可能。
为了实现优化配煤和对煤质的实时监控,并能根据原料煤的煤质变化自动调整配煤比例,本文设计了一种基于单目标线性规划算法的优化配煤自动控制系统。为了建立优化配煤数学模型,研究了混煤煤质特性与原料煤煤质特性之间的关系,结果表明,混煤的发热量、灰分、干燥基水分、挥发份、硫等煤质参数可通过各原料煤的煤质参数线性加权得到,即这些参数具有线性可叠加性。根据混煤特性研究结论,以多种原料煤的煤质参数为输入系数,以设计煤种的煤质要求为约束条件,以设计煤种的价格最低为目标函数,建立了基于单目标线性规划算法的优化配煤数学模型;利用Excel结合VBA自动求解模型,通过在线煤质监测仪实时采集煤质参数(发热量、灰分等),从而实现最优配煤比例的实时、自动求解。根据配煤自动控制系统具体设计要求,完成了PLC模块、变频器、电动机、电气元件和其他传感设备的硬件选型,以及电气控制系统电路的设计;完成了PLC控制程序的设计、调试和仿真;为了实现对各原料煤的精确给料控制,搭建了由变频器以及变频电机组成的变频调速系统,并由PLC通过不同的通信方式实现对变频调速系统的信号采集与控制。利用“组态王”软件开发了一套配煤机监控系统,并利用DDE(动态数据交换)实现了配煤机监控系统软件与Excel之间的数据交换,从而将配比求解功能引入到配煤自动控制环节,实现了对两种原料煤配比的优化、自动和实时调整,同时该监控系统还实现了对配煤系统的运行状态、故障报警、煤质变化和配比调整等参数的监控以及配煤生产的报表查询与打印等功能。该配煤系统操作方便,控制精确,可提高成品煤品质和企业经济效益,实现煤炭的合理和有效利用,应用潜力巨大。