重介洗煤系統(tǒng)的密度控制探究

文/姜仁強(qiáng)，唐山礦業(yè)分公司

1 引言

從通常情況下剛開(kāi)采出來(lái)的原煤需要經(jīng)過(guò)一系列復(fù)雜的洗煤程序來(lái)逐步洗煤。根據(jù)既定類別進(jìn)行選洗，分成精煤、中煤和矸石。去除煤泥、矸石，雜。洗后的煤主要能減少原煤里邊的灰分，硫分，從而是原煤得到最大化利用價(jià)值，同樣可以增加入爐沒(méi)得熱值，最終實(shí)現(xiàn)資源最大程度的利用，不致資源浪費(fèi)。

2 重介洗煤系統(tǒng)密度控制設(shè)計(jì)

重介洗煤系統(tǒng)內(nèi)配置了一定密度的溶液介質(zhì)，介質(zhì)會(huì)提供懸浮壓力，整個(gè)重介洗煤系統(tǒng)在重力場(chǎng)、離心力的干預(yù)下，分選出不同層次的矸石、中煤、精煤，運(yùn)輸?shù)綄?duì)應(yīng)的出口，完成重介洗煤分選的過(guò)程。主洗系統(tǒng)是重介洗煤的關(guān)鍵。主洗系統(tǒng)的密度控制配置了密度計(jì)、PLC（可編程邏輯控制器）等，以便完善密度控制的過(guò)程。密度控制在重介洗煤中具有決定性作用，應(yīng)規(guī)范好密度控制系統(tǒng)，才能保障重介洗煤的順利實(shí)施。

2.1 密度控制系統(tǒng)

重介洗煤系統(tǒng)的傳統(tǒng)密度控制方法有很多缺陷，無(wú)法保障密度控制的準(zhǔn)確性，在模糊控制理念下，設(shè)計(jì)了密度控制系統(tǒng)，在重介洗煤系統(tǒng)的密度控制中引入自動(dòng)化、智能化的控制方法，提高密度控制水平。密度控制系統(tǒng)中專門安裝了監(jiān)控軟件，配合PLC控制器，自動(dòng)化監(jiān)督重介洗煤系統(tǒng)的密度變化。PLC在密度控制系統(tǒng)中按照重介洗煤系統(tǒng)的實(shí)際情況調(diào)節(jié)運(yùn)行參數(shù)，包括液位、設(shè)備運(yùn)行等，為重介洗煤系統(tǒng)提供準(zhǔn)確的密度控制。

2.2 模糊控制器

模糊控制器在重介洗煤系統(tǒng)的密度控制中占有重要比重，可采集重介洗煤系統(tǒng)中的密度信息。在模糊控制器作用下，密度控制具有智能化的特征，且模糊控制器是傳統(tǒng)重介洗煤密度控制中沒(méi)有的，經(jīng)過(guò)改進(jìn)融合到了密度控制系統(tǒng)內(nèi)，全面采集重介洗煤系統(tǒng)的密度數(shù)據(jù)。模糊控制器把采集的數(shù)據(jù)通過(guò)以太網(wǎng)與PLC中設(shè)定好的數(shù)據(jù)交互、比對(duì)，了解重介洗煤系統(tǒng)的生產(chǎn)狀態(tài)，根據(jù)反饋的信息調(diào)整系統(tǒng)密度。

重介洗煤系統(tǒng)在正常工作狀態(tài)下，密度要處于規(guī)定范圍中，如：合介桶內(nèi)密度1.85kg/m3左右，液位是桶高的50%左右等，模糊控制器采集重介洗煤系統(tǒng)的密度信息，調(diào)整密度不符合標(biāo)準(zhǔn)的運(yùn)行環(huán)節(jié)。模糊控制器中安裝了控制軟件，軟件程序可在PLC內(nèi)運(yùn)用，通過(guò)PLC調(diào)控密度數(shù)據(jù)，維持重介洗煤系統(tǒng)密度的規(guī)范性。模糊控制器讀取系統(tǒng)中的密度數(shù)據(jù)，輸出模糊化的數(shù)據(jù)，直接控制重介洗煤系統(tǒng)的狀態(tài)，保障密度控制的合理性，模糊控制器中的軟件程序發(fā)布控制密度的指令，確保PLC具有模糊控制的條件。

模糊控制器的設(shè)計(jì)要和重介洗煤系統(tǒng)的編程匹配，以便調(diào)控密度數(shù)據(jù)。編程設(shè)計(jì)包括下位控制系統(tǒng)、上位監(jiān)控系統(tǒng)、通信設(shè)計(jì)，三者都要和模糊控制器相符。例如：下位控制系統(tǒng)，其控制功能的編程設(shè)計(jì)中，PLC是下位機(jī)，專門收集了模糊控制器中的密度、液位、壓力等模糊信息，存儲(chǔ)到PLC的數(shù)據(jù)中心，再由上位監(jiān)控系統(tǒng)讀取，有邏輯地控制重介洗煤系統(tǒng)的密度。模糊控制器現(xiàn)場(chǎng)完成密度信息的采集，控制重介洗煤系統(tǒng)的密度數(shù)據(jù)，由PLC給出相關(guān)的變量調(diào)整，提高密度控制的執(zhí)行能力。

3 重介洗煤系統(tǒng)的具體應(yīng)用

3.1 旋流器恒壓入料控制

漩渦流的形成主要是經(jīng)過(guò)質(zhì)量達(dá)標(biāo)的懸浮液用介質(zhì)泵對(duì)旋流器進(jìn)行一定范圍內(nèi)的加壓，當(dāng)增大旋流器進(jìn)口位置的壓力，能夠進(jìn)一步使分選的進(jìn)程加快。然而，若入料壓力持續(xù)增大，會(huì)致使懸浮液產(chǎn)生不均勻的分步，進(jìn)一步造成懸浮液濃縮，此時(shí)則達(dá)不到預(yù)期的分選成效。反之，若壓力持續(xù)減小，則會(huì)導(dǎo)致懸浮液難以正常提供載體工作時(shí)所需的能量，因此，通常情況下應(yīng)該嚴(yán)格保證入口處的壓力為一恒定不變的值，進(jìn)一步確保系統(tǒng)工作過(guò)程中的穩(wěn)定性和產(chǎn)能效率。現(xiàn)場(chǎng)壓力傳感器檢測(cè)的0～0．6MPa模擬信號(hào)，經(jīng)過(guò)PLC的A/D轉(zhuǎn)換將4～20mA信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，用此轉(zhuǎn)換后的對(duì)應(yīng)數(shù)字量作為FB41(稱為連續(xù)控制的PID)的參考輸入，這樣PID會(huì)根據(jù)這個(gè)參考輸入(即目標(biāo)值)和上位計(jì)算機(jī)的壓力給定值比較計(jì)算PID的控制量，此控制量經(jīng)過(guò)模擬量輸出模塊轉(zhuǎn)換成4～20mA輸出驅(qū)動(dòng)變頻器，變頻器根據(jù)PLC的輸出信號(hào)對(duì)應(yīng)輸出0～50Hz的頻率信號(hào)控制合介泵轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，從而達(dá)到恒定入口壓力的目的。

3.2 合介桶液位的控制

合介桶的液位控制也尤為重要:如果液位太高，則會(huì)導(dǎo)致液體溢出，反之過(guò)低則會(huì)導(dǎo)致空泵現(xiàn)象，所形成的密度不均勻，因此最恰當(dāng)?shù)囊何粦?yīng)該維持在1．5～2．5m之間，具有自檢功能的系統(tǒng)檢測(cè)到液位過(guò)低時(shí)，經(jīng)PLC的PID調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)輸出4～20mA信號(hào)給加水調(diào)節(jié)閥，加水調(diào)節(jié)閥接收4～20mA信號(hào)轉(zhuǎn)換成0－100%開(kāi)度，自動(dòng)加水到適量狀態(tài)、加介或關(guān)分流箱開(kāi)度以減少分流到稀介桶的懸浮液，當(dāng)合介桶液位高時(shí)，打開(kāi)分流箱開(kāi)度以增大分流。停車前把合格介質(zhì)桶液位調(diào)到1．5m以下，防止停泵時(shí)，介質(zhì)桶溢流。

3.3 循環(huán)懸浮液煤泥含量控制

重介選煤工藝要求合格懸浮液中煤泥含量應(yīng)控制在合理的比重范圍內(nèi)，若煤泥含量比重太低，懸浮液的粘度不達(dá)標(biāo)，導(dǎo)致易濃縮，會(huì)導(dǎo)致洗出來(lái)的煤灰成分過(guò)高;若煤泥含量的比重超出范圍設(shè)定最大值，則導(dǎo)致精煤、中煤、矸石難以分層，且會(huì)進(jìn)一步增加原煤的浪費(fèi)，不利于資源的充分利用。通常情況下，系統(tǒng)的煤泥含量是根據(jù)磁性物含量和密度值計(jì)算得出的，通過(guò)PLC的PID調(diào)節(jié)器輸出4～20mA信號(hào)驅(qū)動(dòng)分流箱的開(kāi)度，形成閉環(huán)控制，當(dāng)系統(tǒng)計(jì)算的煤泥含量低于工藝要求時(shí)，減少精煤弧形篩下分流箱的開(kāi)度減少分流量，相反，若實(shí)際的煤泥含量超出范圍時(shí)，通過(guò)打分流的辦法降低煤泥含量從而自動(dòng)調(diào)節(jié)懸浮液的黏度，提高分選效果，根據(jù)既有的研究成果及日常操作經(jīng)驗(yàn)可得在40%－50%內(nèi)更合適。

3.4 死區(qū)設(shè)定

在正常工作時(shí)，若偏差較小，機(jī)械的工作頻率較快，會(huì)使系統(tǒng)產(chǎn)生微小程度的震蕩，長(zhǎng)期下來(lái)，會(huì)使機(jī)械硬件產(chǎn)生不同程度的損耗，導(dǎo)致不必要的資源和人力浪費(fèi)。著眼于控制要求層次，根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)，帶死區(qū)的PID控制可極大程度的防止問(wèn)題或故障的出現(xiàn)，通過(guò)人員手工操作設(shè)定既定的不靈敏區(qū)，當(dāng)設(shè)定值與過(guò)程值較接近時(shí)，系統(tǒng)程序會(huì)根據(jù)反饋信息來(lái)主動(dòng)降低或切斷控制輸出，而忽略PI調(diào)節(jié)的設(shè)置，反之若兩個(gè)值相差較大時(shí)，則按預(yù)先設(shè)置的PI繼續(xù)調(diào)節(jié)。