選煤廠浮選機電氣自動化控制系統(tǒng)應(yīng)用研究

＊崔瑞峰

（山西新元煤炭有限責(zé)任公司選煤銷售部 山西 045000）

前言

浮選機是選煤廠重要的煤炭洗選設(shè)備，在選煤廠的煤炭洗選過程中承擔(dān)著重要的作用，浮選機質(zhì)量的優(yōu)劣甚至直接關(guān)系到選煤廠選煤質(zhì)量的好壞。浮選機能夠體現(xiàn)出選煤廠機電設(shè)備電子自動化控制系統(tǒng)水平的高低。因此，做好浮選機電氣自動化控制系統(tǒng)，提升選煤廠工作效率、生產(chǎn)效率具有重要現(xiàn)實意義。本文從選煤廠浮選機的常見典型問題著手，對選煤廠浮選機電氣自動化控制系統(tǒng)應(yīng)用研究進行思考與探究。

1.選煤廠浮選機的工作原理

選煤廠浮選機的主要技術(shù)參數(shù)包括：浮選機型號、設(shè)備高度、入料質(zhì)量濃度、處理能力、設(shè)備直徑和入料壓力等。選煤廠浮選機工作原理可以概括為以下環(huán)節(jié)：一是，電機帶動葉輪旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力、形成負(fù)壓狀態(tài)。在這樣的狀態(tài)下浮選機會吸進來大量的空氣，空氣可以與泵漿混合，同時通過浮選機的攪動使得礦漿和添加的藥品混合。浮選出的礦物粘連在泡沫上，在礦漿表面漂浮，形成礦化泡沫。二是，浮選入料在泵壓的作用下，可以將帶有壓力的煤泥送到浮選機，在空氣反應(yīng)器的作用下，煤泥會處于負(fù)壓狀態(tài)，吸收大量的空氣，煤泥會與空氣充分混合。三是，利用浮選分配盤將煤泥分配到浮選機槽體，在浮選機槽體中的煤泥中的空氣會依次出現(xiàn)膨脹、析出和上浮等狀態(tài)，產(chǎn)生大量的小氣泡，析出煤泥中的雜質(zhì)，雜質(zhì)會在浮選藥劑的作用下浮選出來，浮選機的槽體內(nèi)會形成一個泡沫層。四是，繼續(xù)進料，在液面不斷上升的過程中，泡沫層會從溢流堰流出來，最終進入到浮精桶，完成浮選流程。

2.選煤廠浮選機存在的典型問題

(1)選煤廠浮選機的浮選池的液位不能及時調(diào)整

選煤廠浮選機所利用的浮選池液位不是通過自動化設(shè)備進行調(diào)控的。選煤廠在利用不同的浮選機的時候，浮選的性能差異會比較大，在此種情況下不能夠根據(jù)液泡層的厚度來調(diào)整浮選池的液位。因此，不能及時、準(zhǔn)確地刮除泡沫產(chǎn)品，不利于選煤廠的浮選工作高效進行。

(2)選煤廠浮選機的刮煤機的規(guī)格不能及時調(diào)整

選煤廠浮選機內(nèi)部的刮煤機的數(shù)量和運行速度都一樣，能夠處理一定規(guī)模的浮選工作，但是不能夠根據(jù)泡沫厚度的實際情況進行及時、有效地調(diào)整。泡沫副刀片安裝在浮選機的長軸上面，它們的運轉(zhuǎn)速度相同，不能夠根據(jù)泡沫室里面泡沫層的厚度進行有效的調(diào)整，勢必會影響到煤的質(zhì)量。

(3)選煤廠浮選機的自動化程度低

選煤廠利用浮選機進行選煤生產(chǎn)過程中，應(yīng)當(dāng)有效控制浮選槽的液位，確保浮選槽礦漿液面處于穩(wěn)定的狀態(tài)。及時、有效、合理控制浮選槽的液位不但可以確保浮選工作順利開展，還能夠提高浮選指標(biāo)，保證選煤廠浮選作業(yè)中煤礦的回收率和質(zhì)量。但是，選煤廠浮選機所采用的浮選槽多數(shù)都是通過手動調(diào)節(jié)閥門對液面進行控制的，這種手動控制液面的方式不利于對煤炭復(fù)選進行分析和有效控制，給煤炭洗選工作帶來一定的困難。同時，選煤廠浮選機所采用的浮選槽一般采用的是串聯(lián)模式，相互之間影響比較大。

3.選煤廠浮選機電氣自動化控制系統(tǒng)設(shè)計

(1)選煤廠浮選機電機控制設(shè)計

選煤廠浮選機的啟動方式主要包括兩種，分別為短暫啟動與遠(yuǎn)程啟動。但是，選煤廠所用浮選機的浮選槽功率通常比較大，一般在160kW至200kW，容易造成電機的損壞。因此，要采取有效措施做好浮選槽的電機保護。浮選槽的電機啟動過程中會產(chǎn)生很大的機械沖擊和較大的電流沖擊，為了更好做好浮選槽的電機保護，確保浮選機正常工作，應(yīng)當(dāng)增加軟啟動器。軟啟動器的安裝，在一定程度上保障了電機平穩(wěn)達到最佳運轉(zhuǎn)狀態(tài)，避免了較大轉(zhuǎn)速帶來的機械振動，降低了大功率發(fā)動機造成的電流沖擊，有效保護了浮選機，確保浮選機處于最佳運轉(zhuǎn)狀態(tài)。

(2)選煤廠浮選機的模糊控制設(shè)計

選煤廠浮選機在浮選過程中會面臨許多的復(fù)雜因素，變化的參數(shù)很多，實時在線監(jiān)測很難得到保證。同時，浮選過程中的浮選液位、浮選藥劑量、給礦濃度、給礦粒度和給礦流量等各項指標(biāo)均會對浮選的精密程度造成影響。但是，浮選過程中的各項指標(biāo)，比如浮選藥劑量、充氣量等指標(biāo)均不受浮選機的控制，在浮選的過程中很難精準(zhǔn)把握各項指標(biāo)，導(dǎo)致浮選結(jié)果的不確定性。為了保證選煤廠浮選機在浮選作業(yè)過程中準(zhǔn)確把控各項指標(biāo)，提升浮選精準(zhǔn)度，應(yīng)以PID為控制核心。在此基礎(chǔ)上，針對選煤廠浮選工藝面臨的各種影響因素，建立模糊控制規(guī)則，利用模糊控制規(guī)則進行合理預(yù)算、推理。針對模糊控制規(guī)則的推理結(jié)果，進行模糊閉環(huán)控制，提高選煤廠浮選機的工作精準(zhǔn)度。

(3)選煤廠浮選機智能優(yōu)化設(shè)計

選煤廠浮選機在達到穩(wěn)定運行狀態(tài)以后，輸出卻依然會處于波動狀態(tài)，輸出的內(nèi)容會在設(shè)定的數(shù)值上下變化。雖然波動的數(shù)據(jù)變化不大，但是會造成執(zhí)行機構(gòu)的頻繁波動，長此以往會造成選煤廠浮選機的損壞，影響它的使用時長。因此，可以在受控對象處于穩(wěn)定狀態(tài)以后，通過智能優(yōu)化設(shè)計的方式對數(shù)據(jù)進行收集，計算出最佳輸出值，通過手動的方式調(diào)整輸出，試輸出值達到最佳輸出狀態(tài)。通過以上有效操作，可以減少因執(zhí)行機構(gòu)波動造成的損害，延長系統(tǒng)的使用時間，使選煤廠浮選機中的氣動制動器處于最佳運行狀態(tài)。選煤廠浮選機的液位控制系統(tǒng)具體包括：氣動執(zhí)行機構(gòu)、液位控制器、錐形閥、上位機、液位測量裝置和監(jiān)控系統(tǒng)等。選煤廠浮選機通過智能優(yōu)化設(shè)計可以對整個浮選過程進行智能優(yōu)化控制，確保浮選槽處于穩(wěn)定的液位，充氣量達到自動調(diào)節(jié)，保證整個浮選流程達到穩(wěn)定、高效運行狀態(tài)。

(4)選煤廠浮選機液位檢測設(shè)計

在選煤廠浮選機的設(shè)計過程中，需要利用液位計對液位進行監(jiān)測。為了有效提高浮選機的精準(zhǔn)度，采用的調(diào)節(jié)閥應(yīng)當(dāng)選擇梭閥設(shè)計的閥芯。通常情況下，氣動執(zhí)行器具有良好的調(diào)節(jié)速度，能夠確保液位的正常調(diào)節(jié)。為了避免停電等特殊情況或者突發(fā)情況的發(fā)生，應(yīng)當(dāng)分別為氣動執(zhí)行機構(gòu)、電動執(zhí)行機構(gòu)配備手輪，以便在必要的時候進行手動控制。通過對選煤廠浮選機液位檢測的設(shè)計，可以有效解決浮選機中大量泡沫對液位測量造成的影響，使浮選機的液位測量變得更加簡單、高效、可靠。

4.結(jié)語

選煤廠浮選機能夠體現(xiàn)出選煤廠機電設(shè)備電子自動化控制系統(tǒng)水平的高低，切實研究選煤廠浮選機電氣自動化控制系統(tǒng)的應(yīng)用，對選煤廠的長遠(yuǎn)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義。因此，應(yīng)當(dāng)重視不斷提升選煤廠浮選機的精準(zhǔn)度，采取有效措施提升選煤廠浮選機的效率和精準(zhǔn)度，做好浮選機電氣自動化控制系統(tǒng)，提升選煤廠工作效率和經(jīng)濟利益。針對選煤廠浮選機所存在的典型問題，具體提出了選煤廠浮選機電機控制設(shè)計、選煤廠浮選機的模糊控制設(shè)計、選煤廠浮選機智能優(yōu)化設(shè)計、選煤廠浮選機液位檢測設(shè)計等選煤廠浮選機電氣自動化控制系統(tǒng)設(shè)計有效措施。未來，選煤廠浮選機自動化控制系統(tǒng)將達到更加先進的狀態(tài)，選煤效率將更加高效，選煤流程將更加清潔、環(huán)保，選煤經(jīng)濟效益將得到更好保障。