淺談?dòng)?jì)算機(jī)自動(dòng)配煤控制系統(tǒng)的研究

李旭　李昊

[摘要]配煤是煤炭加工利用的重要組成部分，也是潔凈煤生產(chǎn)的重要控制環(huán)節(jié)。文章對(duì)選煤廠配煤系統(tǒng)工藝進(jìn)行了詳細(xì)介紹，對(duì)影響配煤產(chǎn)品的工藝因素進(jìn)行了分析，在此基礎(chǔ)上，對(duì)配煤工藝進(jìn)行了改造，提出了基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的灰分反饋控制策略，為實(shí)施配煤智能控制提供了一種新的方法

[關(guān)鍵詞]自動(dòng)配煤；灰分；實(shí)時(shí)監(jiān)測；變頻調(diào)速

洗選產(chǎn)品配煤是選煤廠生產(chǎn)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，也是選煤廠產(chǎn)品質(zhì)量（主要是灰分）啦制的最后環(huán)節(jié)。采用人工采樣化驗(yàn)方法配煤，由于滯后時(shí)間長和取樣代表性問題，以及人工操作因素的影響，不能及時(shí)指導(dǎo)配煤生產(chǎn)，產(chǎn)品配煤的質(zhì)量穩(wěn)定率較低。為了滿足煤炭市場的各種需求，增加產(chǎn)品品種和提高產(chǎn)品質(zhì)量成為選煤廠提高經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)施產(chǎn)品配煤自動(dòng)化可增加選煤廠外運(yùn)煤的品種、提高產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定率，其重要性不言而喻。

一、影響配煤效果的工藝問題

目前工藝條件下，配煤操作中存在著若干影響配煤效果的工藝問題：

1）通常配煤的灰分是時(shí)刻變化的，有些煤種（如原煤）的灰分的波動(dòng)范圍還較大。

2）各配煤倉的給煤量也是時(shí)刻變化的。無論是閘板調(diào)節(jié)或是變頻調(diào)節(jié)，對(duì)于同一開度或同一頻率，在不同的時(shí)刻，其煤量也可能是不同的。

3）灰分儀的瞬時(shí)值存在1分鐘左右的延遲，并且皮帶上煤流存在一定的傳輸時(shí)間，配煤系統(tǒng)存在較大的滯后。

鑒于以上影響配煤效果的工藝問題，進(jìn)行了以下改進(jìn)措施：通過自動(dòng)切換給煤機(jī)和調(diào)節(jié)給煤機(jī)變頻器頻率作為控制配煤煤種給煤量的調(diào)節(jié)手段，以在線灰分儀的灰分或發(fā)熱量作為主要控制目標(biāo)，以各配煤煤種的煤量作為輔助反饋參數(shù)。

二、計(jì)算機(jī)配煤控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)

計(jì)算機(jī)配煤控制系統(tǒng)是針對(duì)選煤廠，運(yùn)用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、模糊控制方法和燃燒理論設(shè)計(jì)的一套成熟、穩(wěn)定的自動(dòng)控制與監(jiān)視系統(tǒng)。

2.1系統(tǒng)組成

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如（圖1）示，該系統(tǒng)配置三臺(tái)工控機(jī)，一臺(tái)置于調(diào)度室①，兩臺(tái)置于兩個(gè)裝車地磅房②內(nèi)，它們通過總線（或網(wǎng)絡(luò)）與置于兩個(gè)裝車地磅房內(nèi)的兩個(gè)PLC分站③、兩個(gè)監(jiān)測模塊④（分別對(duì)應(yīng)兩條皮帶）以及變頻器⑤相連，構(gòu)成三主機(jī)分布式結(jié)構(gòu)。

主機(jī)主要用于向現(xiàn)場人員顯示灰分、水分、重量、倉位等值、配煤系統(tǒng)與設(shè)備的工作狀態(tài)、配煤策略與操作要求、以及裝車計(jì)量等信息；通過PLC分站、監(jiān)控模塊、變頻器以及原有電氣回路控制柜⑦進(jìn)行配煤操作并對(duì)裝車設(shè)備⑧進(jìn)行集中控制。

地磅房操作臺(tái)⑥用于對(duì)裝車設(shè)備進(jìn)行手動(dòng)操作，可作為集控系統(tǒng)后備。

調(diào)度室主機(jī)與廠計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及集控系統(tǒng)⑨相連，實(shí)現(xiàn)信息集成。通過該網(wǎng)絡(luò)，有關(guān)管理人員可實(shí)現(xiàn)配煤信息（實(shí)時(shí)或記錄）的監(jiān)測與綜合查詢。

2.2系統(tǒng)特點(diǎn)

該系統(tǒng)采用模糊控制理論，控制精度高，而且具有良好的均勻性。控制方式能非常好的適應(yīng)設(shè)備維修的情況，有效地節(jié)約費(fèi)用。對(duì)生產(chǎn)運(yùn)行現(xiàn)場進(jìn)行監(jiān)督，具有完善的系統(tǒng)監(jiān)測報(bào)警功能、先進(jìn)的數(shù)據(jù)管理功能和數(shù)據(jù)采集、整理、記憶功能等。系統(tǒng)運(yùn)行具有良好的安全性、連續(xù)性和穩(wěn)定性。對(duì)原料進(jìn)行有效的配比、使其合理利用，大量節(jié)約了能源，提高了相關(guān)的運(yùn)行效益。

三、自動(dòng)配煤原理

選煤廠的配煤系統(tǒng)是一個(gè)非線性、時(shí)變和大滯后的過程，在其控制過程中，灰分度是一個(gè)非線性時(shí)變參數(shù)，也是非常重要的控制參數(shù)，而模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制是一種非線眭控制方式，采用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制可以取得滿意的控制效果。

自動(dòng)配煤控制系統(tǒng)根據(jù)用戶的不同情況，配煤流程可采用在線測灰儀、核子皮帶秤或電子皮帶秤和變頻調(diào)速技術(shù)，通過精確的計(jì)量來實(shí)現(xiàn)配煤，先由人工選擇目標(biāo)灰分和配煤煤種，由系統(tǒng)確定給煤機(jī)的數(shù)量，經(jīng)過計(jì)算定性得出將要裝車的產(chǎn)品灰分，依據(jù)所配煤的目標(biāo)灰分和各煤倉煤的灰分算出各煤種的給煤流量，用開動(dòng)給煤機(jī)的臺(tái)數(shù)進(jìn)行給煤量的粗調(diào)，通過實(shí)時(shí)監(jiān)測裝車皮帶上配煤比后的灰分和實(shí)際裝車灰分與目標(biāo)灰分進(jìn)行比較，之后再由系統(tǒng)計(jì)算，調(diào)節(jié)皮帶秤的瞬時(shí)流量并指導(dǎo)變頻器動(dòng)作，用變頻器進(jìn)行給煤量的細(xì)調(diào)，從而使配煤最大限度接近目標(biāo)灰分。

四、結(jié)束語

通常，人工配煤裝車時(shí)，配煤各產(chǎn)品的平均灰分穩(wěn)定率（低灰分級(jí)配煤產(chǎn)品灰分在（X-0.5，x）之間的比率，高灰分級(jí)配煤產(chǎn)品灰分在（X1，x）之間的比率，其中x為產(chǎn)品要求灰分）只能保持30～60%。自動(dòng)配煤控制系統(tǒng)實(shí)施后，裝車配煤產(chǎn)品平均灰分質(zhì)量穩(wěn)定率可提高到90%以上。自動(dòng)配煤系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)N-h-外運(yùn)商品煤的質(zhì)量全方位監(jiān)測監(jiān)控，配裝成不同灰分的產(chǎn)品煤，滿足不同客戶的需求。并提高配煤精度和質(zhì)量穩(wěn)定性?？梢詫a(chǎn)品灰分較精確的控制在要求的灰分范圍內(nèi)，提高產(chǎn)品等級(jí)；杜絕產(chǎn)品質(zhì)量不合格和產(chǎn)品質(zhì)量過剩的問題。該系統(tǒng)已在平煤田莊冼煤廠應(yīng)用，創(chuàng)造了很大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1]睢剛，陳紹炳等.模糊預(yù)估PID控制及其應(yīng)用[J].東南大學(xué)學(xué)報(bào)，1998

[2]鄒其開模糊系統(tǒng)與專家系統(tǒng)[M].西安：西安交通大學(xué)出版社，1991

[3]孫增圻.智能控制理論與技術(shù)[M].北京：清華大學(xué)出版社，1997

[4]王崇林，李長錄，譚國俊.煤礦供電與電氣控制[M].徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2008