摘 要： 重介懸浮液密度作為影響重介洗選效果的重要因素，實(shí)現(xiàn)對(duì)其的有效控制，能夠顯著提升洗選作業(yè)精煤產(chǎn)出質(zhì)量，增強(qiáng)洗選產(chǎn)品綜合收益。以此為著手點(diǎn)，針對(duì)重介懸浮液密度控制系統(tǒng)在選煤使用中的情況開(kāi)展探究。結(jié)合工程實(shí)際，對(duì)重介懸浮液密度自控系統(tǒng)的構(gòu)成和應(yīng)用做出翔實(shí)分析，希望能夠?yàn)槠渌x煤廠相似工作的開(kāi)展提供借鑒和參考。
0 引言
煤炭洗選工藝作為洗煤廠生產(chǎn)作業(yè)的核心節(jié)點(diǎn)，整個(gè)工藝系統(tǒng)運(yùn)行的高效性和有效性對(duì)于選煤廠綜合效益的獲得有直接的影響。因此，針對(duì)選煤廠作業(yè)實(shí)際，積極探索高效的煤炭洗選工藝，實(shí)現(xiàn)煤炭?jī)r(jià)值的#大提升，對(duì)于推動(dòng)煤炭洗選產(chǎn)業(yè)更好的發(fā)展有積極意義。
1 工程概述
A 選煤廠設(shè)計(jì)洗選能力為 4.0×10 6 t/a，所用工藝主要為選前脫泥 1～50 mm 粒級(jí)進(jìn)入無(wú)壓給料三產(chǎn)品重介旋流裝置，其他粒級(jí)煤泥中粒級(jí)為 0.25～1 mm 的煤泥使用 CSS 分選工藝；粒級(jí)不足 0.25 mm 的煤泥使用浮選工藝。而在整個(gè)重介質(zhì)選煤生產(chǎn)工藝中，懸浮液密度會(huì)對(duì)實(shí)際分選效果有直接影響。在選煤廠原洗選系統(tǒng)中，主要通過(guò)人工操控和加水閥門(mén)遠(yuǎn)程調(diào)控的方式調(diào)控懸浮液密度，這會(huì)在一定程度上導(dǎo)致介質(zhì)密度控制精度差、重介質(zhì)損耗高、設(shè)備運(yùn)行耗能多、運(yùn)行成本高等問(wèn)題。有鑒于此，A選煤廠針對(duì)重介質(zhì)洗選中的懸浮液密度控制系統(tǒng)開(kāi)展技術(shù)改造分析，引進(jìn)懸浮液密度自控系統(tǒng)，并對(duì)控制系統(tǒng)軟、硬件開(kāi)展升級(jí)研究，并將其納入礦井 PLC集控系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)共享，完成對(duì)洗選工藝機(jī)械化和自動(dòng)化水平的提升 [1] 。
2 自控系統(tǒng)構(gòu)成分析
A選煤廠原洗選工藝總體為“無(wú)壓給料三產(chǎn)品重介旋流裝置+CSS分選工藝+細(xì)煤泥浮選”的聯(lián)合洗選工藝，其中，重介懸浮液密度的監(jiān)測(cè)控制會(huì)對(duì)重介分選精準(zhǔn)度和產(chǎn)出的精煤質(zhì)量有直接影響。為了達(dá)成對(duì)懸浮液密度的良好、有效控制，A選煤廠引入重介懸浮液密度自控系統(tǒng)。該系統(tǒng)以 PLC控制技術(shù)為核心，一方面，在分流管上布設(shè)分流電動(dòng)調(diào)節(jié)裝置；另一方面，在合介管上借由旁路設(shè)計(jì)增設(shè)磁性物含量測(cè)定裝置，將合格介質(zhì)密度測(cè)定數(shù)據(jù)和磁性物含量測(cè)定數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳至控制中心，再由控制中心結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)情況對(duì)數(shù)據(jù)做出分析處理，向合介分流閥和補(bǔ)水調(diào)節(jié)閥發(fā)出調(diào)控指令，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)懸浮液密度的有效控制 [2] 。圖 1 即為選煤廠重介懸浮液密度自控系統(tǒng)示意圖。
3 系統(tǒng)作業(yè)內(nèi)容分析
完整的重介自控系統(tǒng)構(gòu)成部分可分為懸浮液密度自控系統(tǒng)、煤泥含量自控系統(tǒng)和合介桶液位控制系統(tǒng)，其作業(yè)內(nèi)容如下。
3.1 重介懸浮液密度控制系統(tǒng)
鑒于重介洗選過(guò)程存在非線(xiàn)性、時(shí)變性、環(huán)境干擾等諸多不定因素，其作業(yè)過(guò)程建模難度較大。因此，在系統(tǒng)控制算法上選用 PID 控制算法、專(zhuān)家控制和模糊控制等，以有效規(guī)避建模難的問(wèn)題，提升系統(tǒng)的操控性能 [3] 。圖 2 即為重介懸浮液密度控制原理示意圖。
在重介洗選作業(yè)中，合介桶液位能夠隨著懸浮液密度的改變而改變�；谶@一特性，借由調(diào)控水量便可調(diào)控懸浮液密度，同時(shí)還可增加介質(zhì)濃度作為輔助變量，以提高調(diào)整精準(zhǔn)度。作業(yè)時(shí)，實(shí)測(cè)密度值會(huì)實(shí)時(shí)傳輸至 PID 控制器并同預(yù)設(shè)密度值進(jìn)行比對(duì)分析，差值信號(hào)會(huì)經(jīng)專(zhuān)家系統(tǒng)校對(duì)檢驗(yàn)無(wú)誤后反饋至伺服放大器中，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)電機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行相關(guān)操作，其具體作業(yè)內(nèi)容如下。
當(dāng)監(jiān)測(cè)到懸浮液密度超過(guò)預(yù)定值時(shí)，系統(tǒng)自行開(kāi)啟調(diào)節(jié)閥補(bǔ)充水量，從而降低懸浮液密度；當(dāng)監(jiān)測(cè)到懸浮液密度值與預(yù)設(shè)值的差值不超過(guò) 0.002 g/cm 3 時(shí)，系統(tǒng) PID 控制器不會(huì)響應(yīng)操作；當(dāng)監(jiān)測(cè)到的懸浮液密度值與預(yù)設(shè)值的差值超過(guò) 0.01 g/cm 3 ，但合介桶液位正常時(shí)，忽略黏度計(jì)算值，系統(tǒng)設(shè)定分流量為 45%，增大懸浮液密度；而當(dāng)合介桶液位低于下限時(shí)，為了確保旋流裝置入口具備充足壓力，不進(jìn)行分流，借由增添濃介質(zhì)增加懸浮液密度，同時(shí)調(diào)節(jié)閥門(mén)，加大水量，提升合介桶液位 [4] 。
3.2 煤泥含量控制系統(tǒng)
在重介質(zhì)洗選作業(yè)中，懸浮液中的煤泥含量會(huì)對(duì)分選結(jié)果造成直接影響，導(dǎo)致產(chǎn)品脫介難度增加，降低精煤分選精準(zhǔn)度，降低懸浮液的穩(wěn)定性和流變性，影響實(shí)際分選效果。為了#大程度確保懸浮液具備良好的穩(wěn)定性與流變性，必須控制懸浮液中的煤泥含量。shou先在系統(tǒng)上料管增設(shè)密度測(cè)定裝置和磁選物含量測(cè)定裝置，用于實(shí)時(shí)測(cè)定懸浮液密度和磁性物含量，并通過(guò)測(cè)定值計(jì)算出懸浮液中的煤泥含量。其計(jì)算公式為：
式(1)中，β 為懸浮液中煤泥含量，g/L；δ c 為煤泥密度，g/cm 3 ；ρ 為懸浮液密度，g/cm 3 ；δ f 為磁鐵粉密度，g/cm 3 ；G 為磁性物含量，g/L。其次，使用弧形篩下分流設(shè)備調(diào)控懸浮液分流量，以實(shí)現(xiàn)對(duì)煤泥含量的調(diào)控。當(dāng)煤泥含量小于預(yù)設(shè)值，則 PID 控制器減小輸出，通過(guò)伺服放大裝置調(diào)控分流裝置，降低分流量；當(dāng)煤泥含量超過(guò)預(yù)設(shè)值時(shí)，PID 調(diào)節(jié)裝置加大輸出，通過(guò)伺服放大裝置調(diào)節(jié)分流裝置，增加分流 [5] 。
3.3 合介桶液位控制分析
合介桶液位作為重介分選作業(yè)中的主要參數(shù)指標(biāo)，當(dāng)液位過(guò)高時(shí)，會(huì)發(fā)生溢流，引起重介質(zhì)的流失；當(dāng)液位過(guò)低時(shí)，則無(wú)法確保重介旋流裝置入口具備足夠壓力，會(huì)引起空泵現(xiàn)象。有鑒于此，確保合介桶液位的合理性至關(guān)重要。
合介桶液位控制系統(tǒng)選用開(kāi)關(guān)量控制方式，分設(shè)液位上下限。作業(yè)時(shí)，當(dāng)桶內(nèi)液位小于下限且懸浮液密度較大時(shí)，系統(tǒng)自行補(bǔ)水，調(diào)節(jié)液位高度與懸浮液密度；當(dāng)桶內(nèi)液位超過(guò)上限且懸浮液密度較小時(shí)，系統(tǒng)自行分流，并適當(dāng)增添濃介質(zhì)，調(diào)節(jié)液位高度與懸浮液密度。圖 3 即為合介桶液位控制系統(tǒng)作業(yè)示意圖，其中，PT為閥門(mén)開(kāi)關(guān) [6] 。
4 結(jié)語(yǔ)
A選煤廠通過(guò)對(duì)自身洗選工藝系統(tǒng)的優(yōu)化改良，精煤產(chǎn)品質(zhì)量大幅提高且灰分含量得到有效控制。同時(shí)，懸浮液密度控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)手動(dòng)控制與自動(dòng)控制的自行轉(zhuǎn)換。整個(gè)改良后的系統(tǒng)運(yùn)行 1 a 以來(lái)，選煤廠作業(yè)人員工作強(qiáng)度大幅降低，作業(yè)環(huán)境顯著改善，企業(yè)綜合效益獲得提升。
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