论文部分内容阅读
摘要：选煤工艺直接决定选煤效率，重介选煤技术作为选煤厂常用的选煤工艺，主要利用煤炭与其他矿物不同的物理、化学性质，采用物理和化学方法降低原煤中的灰分、硫分和矸石等杂质含量，并经过洗选后加工成质量均匀、用途不同的成品煤。采用重介选煤的主要优点是分选效果好、效率高、选煤的粒度范围大、操作工艺过程易于实现自动化。为此，在接下来的文章中，将围绕重介选煤工艺存在问题及自动化控制技术优化方面进行详细分析，希望能够给相关人士提供重要的参考价值。
关键词：重介选煤;问题;自动化控制
引言：文章主要针对当前选煤厂存在的问题为切入点，重点给出了重介选煤自动化控制优化方案，希望能给相关人士提供参考依据。
1.选煤厂概况及存在的问题
某地区选煤厂年设计选煤产量5.0Mt/a，在2010年将原采用的跳汰选煤升级为重介旋流器选煤。改造后主要存在如下问题：①虽然重介旋流器中安装了磁性物含量仪，但实际工作过程完全凭借经验进行，造成介耗损失严重，选煤成本增加;②由于选煤厂房高度有限，选煤系统内的稀介不能直接流入磁选机，需要另外设计稀介桶利用泵站打入磁选机，工人劳动强度大且入料不稳定，稀介回收不均匀;③煤介桶和精煤磁尾桶内的液位高度以及磁选机入料口的压力全靠手动控制，选煤效果差，选煤设备经常出现损坏等。鉴于上述问题，选煤厂决定进行自动化控制技术改造。
2.重介选煤自动化控制优化方案
2.1介质桶液位自动调节控制
悬浮液循环使用过程中，由于煤体内带水，所以会引起介质桶内的液位不断变化，液位过高会引起悬浮液泄露，液位过低会导致悬浮液被抽空而影响正常生产。液位的不稳定会导致选煤参数调整困难，影响选煤质量。通过设置连续测量液位计，自动检测各类介质桶的液位，可以实现介质桶液位自动调节控制。悬浮液液位检测信号被输送至控制主机，控制主机将实际液位与设定工作液位进行对比后，通过PLC的运算输出结果控制分流阀门开度，保证介质桶的液位维持在设定的范围之内。
2.2煤泥含量自动调节控制
根据本厂入选煤质，重介选煤过程中，悬浮液的煤泥含量要求控制在50%～60%范围内，当煤泥含量过高时，精煤弧形筛下的合格悬浮液分流去精煤介质桶，经过磁选机进行脱泥处理，保证煤泥含量达标。为了实现煤泥含量自动控制，可以设置连续测量磁性物含量计，自动检测各类介质桶煤泥含量。测量信号传输至控制主机，主机的运算结果直接决定分流阀门开度。通过设置连续测量磁性物含量计，可以保证介质桶的煤泥含量维持在设定范围内。
2.3重介悬浮液密度自动控制
在重介选煤过程中，对悬浮液密度的监测和控制是关键技术。根据密度不同，重介悬浮液可以分为低密度悬浮液（密度<1500kg/m3）、高密度悬浮液（密度>1600kg/m3）、稀悬浮液（密度<1000kg/m3）。悬浮液密度自动调节控制过程可以概括为：①在介质泵出口处设置γ射线悬浮液介质密度检测系统，该系统可以将介质密度值转换为电流信号，电流值区间范围4mA～20mA，电流信号传输至PLC;②PLC经过运算后，同样可以输出电流值区间范围4mA～20mA的电流信号，该信号可以控制补水电动调节阀。通过以上两个步骤，可以在重介选煤过程中实现对重介悬浮液密度的实时监测，保证悬浮液的密度保持在设定值。在悬浮液密度调节控制系统中，调节器的主要功能是将检测悬浮液密度的过程变量与设定值进行对比，确定补水电动调节阀是否动作，保证悬浮液密度始终维持在合理范围。
2.4煤介桶和精煤磁尾桶液位自动调控
重介选煤过程中，煤介桶內的物料需要经过泵站压入煤介旋流器进行分选，精煤磁尾桶内的物料也需要经过煤泥旋流器进行分级浓缩。由于泵站压力不稳定，所以会引起桶内来料不均匀，经常在桶内出现抽空现象。针对这一问题，选煤厂通过在煤介桶和精煤磁尾桶内加入液位计、补水阀和出料阀实现液位自动控制。自控控制系统会实时采集煤介桶和精煤磁尾桶内的液位、压力及阀门开度信号，经过PLC处理后，控制补水阀和出料阀的开度。
2.5实现从单机自动化到全厂自动化
当前，大部分的选洗设备都实现了单一的自动化，例如跳汰与重介选煤，但如何将这些设备作为一个整体进行控制，实现全厂综合治理，例如国外一些企业，每班只需2人就可实现生产目标[1]，这将是我国未来发展的一个趋势。而对于全厂自动化趋势，当前传感器网络就是一项不可多得的技术选择。物联网已经走进人们生活，企业的应用更是较为广泛。特别是无线传感器网络的应用，更是加速了自动化趋势进程。对于重介选煤来说，合格介质中煤泥的含量一般控制在40%～60%，如果煤泥含量太低，不利于介质稳定;如果过高，则影响介耗与分选效果。此外，旋流器介质入口压力也是一个重要的工艺参数，当压力突然增大时，通常可判断为管路或旋流器堵塞，减小则为液位过低或管路、旋流器有跑漏情况。鉴于此，可借助传感器节点来实时采集重介旋流器中重介给料管道的重介密度（磁性物浓度）及介质入口压力，然后利用无线自组织网络LEPS协议，将采集到的数据实时传入至控制中心或上位机，系统流程如图1所示;或者利用控制总线、I/O总线等技术，将I/O模块采集到的数据经I/O总线上传至控制器、模拟量数据采集器或逻辑运算器等模块，再经控制总线将数据上传至工控机等管理级网络中.这样当系统某生产指标发生突发情况时，一方面控制系统会立刻进行报警，将故障情况迅速传至相关负责人手持设备;另一方面，可直接去总控制室查看旋流器等设备的运行及参数情况，而这些参数也是肉眼所无法获得的，从而快速、准确地获取到问题的所在[2]。此外，企业负责人还可通过手持设备登录控制系统查看厂区生产情况，从而实现单一设备自动化到全厂自动化的改进。
2.6优化参数及控制目标
作为当前制约自动化技术发展的瓶颈，参数设置及控制目标确立，一直是研发人员的痛点。众所周知，对于软件开发或传感器数据的采集及传输较易实现。而在煤炭选洗过程中，不同的设备在同一时间点同时运行，需要多设备相互配合。这种配合，不仅体现在运行状态上，更多为产物质量上。例如，对于磁选、分级、浮选等一系列过程，如果某一环节出料不符合下一环节进料标准，就会影响到最后产品品质。所以，根据本企业煤质情况，设计对应设备运行参数及控制目标，对于最后产物至关重要。而这也是实现系统最优控制的基础。
结论：
简而言之，该地区选煤厂采用自动控制技术优化后的效果，在对原有选煤工艺进行自动化控制改造后，对选煤工艺各类技术指标进行监测。通过实际调查发现，精煤产率在40%左右，重介耗量在1.4左右，精煤灰分<6.2%，精煤水分不超过4%，吨煤月平均耗电量11.5kWh/t。从监测结果可以看出，经过自动化改造后，重介选煤工艺优势明显[3]。
参考文献：
[1]王学明.自动化技术在选煤中的应用分析[J].机械管理开发，2017，32（7）：119-120，176.
[2]孙天虎，王金磊.中国选煤存在的不足与改进对策[J].山东工业技术，2017（17）：61.
[3]李东东，王作棠，辛林，等.数字矿山及关键技术[J].煤炭技术，2015，34（2）：269-271.
关键词：重介选煤;问题;自动化控制
引言：文章主要针对当前选煤厂存在的问题为切入点，重点给出了重介选煤自动化控制优化方案，希望能给相关人士提供参考依据。
1.选煤厂概况及存在的问题
某地区选煤厂年设计选煤产量5.0Mt/a，在2010年将原采用的跳汰选煤升级为重介旋流器选煤。改造后主要存在如下问题：①虽然重介旋流器中安装了磁性物含量仪，但实际工作过程完全凭借经验进行，造成介耗损失严重，选煤成本增加;②由于选煤厂房高度有限，选煤系统内的稀介不能直接流入磁选机，需要另外设计稀介桶利用泵站打入磁选机，工人劳动强度大且入料不稳定，稀介回收不均匀;③煤介桶和精煤磁尾桶内的液位高度以及磁选机入料口的压力全靠手动控制，选煤效果差，选煤设备经常出现损坏等。鉴于上述问题，选煤厂决定进行自动化控制技术改造。
2.重介选煤自动化控制优化方案
2.1介质桶液位自动调节控制
悬浮液循环使用过程中，由于煤体内带水，所以会引起介质桶内的液位不断变化，液位过高会引起悬浮液泄露，液位过低会导致悬浮液被抽空而影响正常生产。液位的不稳定会导致选煤参数调整困难，影响选煤质量。通过设置连续测量液位计，自动检测各类介质桶的液位，可以实现介质桶液位自动调节控制。悬浮液液位检测信号被输送至控制主机，控制主机将实际液位与设定工作液位进行对比后，通过PLC的运算输出结果控制分流阀门开度，保证介质桶的液位维持在设定的范围之内。
2.2煤泥含量自动调节控制
根据本厂入选煤质，重介选煤过程中，悬浮液的煤泥含量要求控制在50%～60%范围内，当煤泥含量过高时，精煤弧形筛下的合格悬浮液分流去精煤介质桶，经过磁选机进行脱泥处理，保证煤泥含量达标。为了实现煤泥含量自动控制，可以设置连续测量磁性物含量计，自动检测各类介质桶煤泥含量。测量信号传输至控制主机，主机的运算结果直接决定分流阀门开度。通过设置连续测量磁性物含量计，可以保证介质桶的煤泥含量维持在设定范围内。
2.3重介悬浮液密度自动控制
在重介选煤过程中，对悬浮液密度的监测和控制是关键技术。根据密度不同，重介悬浮液可以分为低密度悬浮液（密度<1500kg/m3）、高密度悬浮液（密度>1600kg/m3）、稀悬浮液（密度<1000kg/m3）。悬浮液密度自动调节控制过程可以概括为：①在介质泵出口处设置γ射线悬浮液介质密度检测系统，该系统可以将介质密度值转换为电流信号，电流值区间范围4mA～20mA，电流信号传输至PLC;②PLC经过运算后，同样可以输出电流值区间范围4mA～20mA的电流信号，该信号可以控制补水电动调节阀。通过以上两个步骤，可以在重介选煤过程中实现对重介悬浮液密度的实时监测，保证悬浮液的密度保持在设定值。在悬浮液密度调节控制系统中，调节器的主要功能是将检测悬浮液密度的过程变量与设定值进行对比，确定补水电动调节阀是否动作，保证悬浮液密度始终维持在合理范围。
2.4煤介桶和精煤磁尾桶液位自动调控
重介选煤过程中，煤介桶內的物料需要经过泵站压入煤介旋流器进行分选，精煤磁尾桶内的物料也需要经过煤泥旋流器进行分级浓缩。由于泵站压力不稳定，所以会引起桶内来料不均匀，经常在桶内出现抽空现象。针对这一问题，选煤厂通过在煤介桶和精煤磁尾桶内加入液位计、补水阀和出料阀实现液位自动控制。自控控制系统会实时采集煤介桶和精煤磁尾桶内的液位、压力及阀门开度信号，经过PLC处理后，控制补水阀和出料阀的开度。
2.5实现从单机自动化到全厂自动化
当前，大部分的选洗设备都实现了单一的自动化，例如跳汰与重介选煤，但如何将这些设备作为一个整体进行控制，实现全厂综合治理，例如国外一些企业，每班只需2人就可实现生产目标[1]，这将是我国未来发展的一个趋势。而对于全厂自动化趋势，当前传感器网络就是一项不可多得的技术选择。物联网已经走进人们生活，企业的应用更是较为广泛。特别是无线传感器网络的应用，更是加速了自动化趋势进程。对于重介选煤来说，合格介质中煤泥的含量一般控制在40%～60%，如果煤泥含量太低，不利于介质稳定;如果过高，则影响介耗与分选效果。此外，旋流器介质入口压力也是一个重要的工艺参数，当压力突然增大时，通常可判断为管路或旋流器堵塞，减小则为液位过低或管路、旋流器有跑漏情况。鉴于此，可借助传感器节点来实时采集重介旋流器中重介给料管道的重介密度（磁性物浓度）及介质入口压力，然后利用无线自组织网络LEPS协议，将采集到的数据实时传入至控制中心或上位机，系统流程如图1所示;或者利用控制总线、I/O总线等技术，将I/O模块采集到的数据经I/O总线上传至控制器、模拟量数据采集器或逻辑运算器等模块，再经控制总线将数据上传至工控机等管理级网络中.这样当系统某生产指标发生突发情况时，一方面控制系统会立刻进行报警，将故障情况迅速传至相关负责人手持设备;另一方面，可直接去总控制室查看旋流器等设备的运行及参数情况，而这些参数也是肉眼所无法获得的，从而快速、准确地获取到问题的所在[2]。此外，企业负责人还可通过手持设备登录控制系统查看厂区生产情况，从而实现单一设备自动化到全厂自动化的改进。
2.6优化参数及控制目标
作为当前制约自动化技术发展的瓶颈，参数设置及控制目标确立，一直是研发人员的痛点。众所周知，对于软件开发或传感器数据的采集及传输较易实现。而在煤炭选洗过程中，不同的设备在同一时间点同时运行，需要多设备相互配合。这种配合，不仅体现在运行状态上，更多为产物质量上。例如，对于磁选、分级、浮选等一系列过程，如果某一环节出料不符合下一环节进料标准，就会影响到最后产品品质。所以，根据本企业煤质情况，设计对应设备运行参数及控制目标，对于最后产物至关重要。而这也是实现系统最优控制的基础。
结论：
简而言之，该地区选煤厂采用自动控制技术优化后的效果，在对原有选煤工艺进行自动化控制改造后，对选煤工艺各类技术指标进行监测。通过实际调查发现，精煤产率在40%左右，重介耗量在1.4左右，精煤灰分<6.2%，精煤水分不超过4%，吨煤月平均耗电量11.5kWh/t。从监测结果可以看出，经过自动化改造后，重介选煤工艺优势明显[3]。
参考文献：
[1]王学明.自动化技术在选煤中的应用分析[J].机械管理开发，2017，32（7）：119-120，176.
[2]孙天虎，王金磊.中国选煤存在的不足与改进对策[J].山东工业技术，2017（17）：61.
[3]李东东，王作棠，辛林，等.数字矿山及关键技术[J].煤炭技术，2015，34（2）：269-271.