浮選入料自動控制改造探究

郭壯壯

(冀中能源峰峰集團(tuán)有限公司 馬頭洗選廠，河北 邯鄲 056045)

1 馬頭選煤廠概述

冀中能源峰峰集團(tuán)馬頭選煤廠九龍生產(chǎn)部(以下簡稱“九龍生產(chǎn)部”)位于河北省邯鄲市峰峰礦區(qū)東部，北距邯鄲市約40 km，南鄰風(fēng)景優(yōu)美的東武仕水庫，東接國家南北交通大動脈——京廣鐵路和107國道，地理位置優(yōu)越，交通十分便利。九龍生產(chǎn)部為設(shè)計(jì)能力1.2 Mt/a的礦井型選煤廠，與九龍礦井同步建設(shè)，1991年12月投產(chǎn)，主要入洗九龍礦井原煤。經(jīng)2009年改擴(kuò)建后已具有2.00 Mt/a的入洗能力，采用不脫泥、不分級無壓給料三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器+煤泥直接浮選的聯(lián)合工藝。

2 問題分析

九龍生產(chǎn)部正常生產(chǎn)過程中，經(jīng)常出現(xiàn)浮選原料池料位忽高忽低的狀況，且需要浮選機(jī)崗位工通過觀察浮選原礦池液位計(jì)才能發(fā)現(xiàn)，然后聯(lián)系浮選入料泵崗位工對浮選入料泵的變頻器頻率進(jìn)行調(diào)整。如不能及時發(fā)現(xiàn)或調(diào)整不及時，會出現(xiàn)浮選原礦池抽空泵“喝風(fēng)”和原料池冒料的情況。浮選入料泵“喝風(fēng)”，嚴(yán)重影響浮選分選工況，同時造成礦漿預(yù)處理器加藥口藥劑噴濺，影響礦化效果，浪費(fèi)藥劑，污染環(huán)境；浮選原礦池冒料，直接跑煤，影響精煤回收率和壓濾尾煤灰分。九龍生產(chǎn)部工藝流程見圖1。

由圖1可知，九龍生產(chǎn)部浮選工藝采用單段直接浮選工藝，浮選入料由三部分組成，分別是精煤擊打弧形篩篩下水、加壓過濾機(jī)濾液和精煤壓濾機(jī)濾液。精煤擊打弧形篩篩下水和加壓過濾機(jī)濾液的量相對穩(wěn)定，而精煤壓濾機(jī)濾液是先大然后逐漸變小，待上滿后卸料，濾液量為零，是一個間歇的變量，是干擾浮選入料穩(wěn)定的量，暫稱為擾動量。如何將此擾動量減小或完全消除，成為此次技術(shù)改造的關(guān)鍵。

圖1 九龍生產(chǎn)部工藝流程

為此，九龍生產(chǎn)部決定對浮選入料量的穩(wěn)定性開展命題式技術(shù)攻關(guān)，以穩(wěn)定浮選入料量，提高浮選分選指標(biāo)穩(wěn)定性，降低浮選油耗，保證精煤回收率。

3 改造方案

3.1 改造方案

為消除原礦池內(nèi)壓濾機(jī)濾液擾動量的影響，達(dá)到既保證浮選入料量穩(wěn)定，又維持原礦池內(nèi)液位，防止泵抽空或者原礦池冒料事故的目的，決定采用THC-801控制器的自身PID調(diào)節(jié)功能，實(shí)現(xiàn)浮選入料泵自動調(diào)節(jié)。改造方案為：控制器收集原礦池液位信息，與設(shè)定好的液位值進(jìn)行差值比較，并進(jìn)行自身PID調(diào)節(jié)，具體調(diào)節(jié)參數(shù)值由實(shí)際生產(chǎn)過程中的反饋試驗(yàn)得出，輸出0～5 V電壓信號至變頻柜，控制434號電機(jī)輸出頻率，在保證原礦池內(nèi)液面穩(wěn)定的情況下，使得浮選機(jī)入料量小范圍內(nèi)波動，從而有利于浮選分選指標(biāo)穩(wěn)定，降低浮選油耗，提高浮選精煤抽出率。為保證自動調(diào)試過程中的正常生產(chǎn)，暫時保留手動調(diào)節(jié)方式。

3.2 方案實(shí)施

(1)入料泵啟動控制原理圖如圖2所示。其中SA1為手自動選擇開關(guān)，SA2為手動開啟開關(guān)。手動狀態(tài)下將SA2轉(zhuǎn)換開關(guān)撥至開啟位置，中間繼電器KA3動作，變頻柜啟動輸出。

圖2 入料泵啟動控制原理

自動狀態(tài)下，當(dāng)原礦池液面高于設(shè)定值時，THC報警，常開點(diǎn)閉合，中間繼電器KA1閉合，啟動變頻器輸出，KA2閉合，為頻率自動調(diào)節(jié)功能使能，如圖3所示。

圖3 SA1轉(zhuǎn)換開關(guān)接線

(2)THC-801接線原理如圖4所示。端子1、4為原礦池液面輸入信號；端子15、16為液面高限報警，用于開啟變頻柜輸出；端子18、19為1-5 V模擬量輸出，用于調(diào)節(jié)變頻柜輸出頻率；端子22、23為液面低限報警，配合KA4用于液面過低時停車使用，防止入料泵“喝風(fēng)”。

圖4 THC-801接線原理

(3)變頻柜接線如圖5所示。KA1、KA3為變頻柜開啟信號，D2、D3、UVT為頻率調(diào)節(jié)輸入信號，用于調(diào)節(jié)變頻器輸出頻率大小。

圖5 變頻柜接線端子

(4)在原礦池中放入壓力液位變送器，通過電流二分器將液位信號送往浮選機(jī)和THC-801控制器，分別供浮選工監(jiān)控原礦池料位和控制器，作為液位控制的調(diào)節(jié)依據(jù)。

(5)對THC-801控制器和LU-904位式調(diào)節(jié)儀進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。LU-904位式調(diào)節(jié)儀用于現(xiàn)場顯示變頻柜輸出頻率，數(shù)值與變頻柜本身輸出頻率值相對應(yīng)；THC-801控制器參數(shù)設(shè)置如下：

輕按“SET”鍵，SV值小數(shù)點(diǎn)閃動可進(jìn)行預(yù)設(shè)值設(shè)定，設(shè)定值為“660”，即原礦池內(nèi)液位將在以660 mm位置為基準(zhǔn)點(diǎn)波動；

“HY”為主控回差；

“AL1”為報警輸出，設(shè)定值為“1 013”，定義為上限報警，當(dāng)原礦池內(nèi)液位高于1 013 mm時，ALM1報警指示燈亮；

“AL2”為報警輸出2，設(shè)定值為“150”，定義為下限報警，意為液位低于150 mm時報警輸出，變頻柜停止；

“P”、“I”、“D”為比例、積分、微分控制，為避免液位震蕩過大，經(jīng)調(diào)試試驗(yàn)后分別設(shè)定值為“0”、“10”、“15”；

“T”為控制周期，輸出動作的周期，此值越小，控制精度越高，因采用繼電器輸出，為減小波動，故設(shè)定為“15”；

“Sn”為輸入類型，設(shè)定值為“33”，意為4～20 mA電流輸入，為壓力液位變送器信號；

“dP”為小數(shù)點(diǎn)數(shù)，用于定義小數(shù)點(diǎn)位置；

“P-SL”為量程下限，用于定義線性輸入信號下限刻度值，即液位顯示下限，設(shè)定值為“0”；

“P-SH”為量程上限，即液位顯示上限，因采用3 m量程的液位變送器，精度為1 mm，故設(shè)定值為“3 000”；

“oP-A”為輸出定義，設(shè)定值為“0”，定義主控輸出OUT1為開關(guān)輸出；

“bAL”為變送下限，設(shè)定值為 “109”，意為OUT2變送輸出電壓下限；

“bAH”為變送上限，設(shè)定值為“197”，意為OUT2變送輸出電壓上限；

“AL-P”為報警定義，定義AL1上限報警輸出至ALM1，AL2下限報警輸出至ALM2，故設(shè)定值為10；

“CooL”為功能選擇，設(shè)定值為“1”，意為OUT1正作用控制，即液位高時，變頻柜輸出增大，加快輸送料位。

4 效果分析

浮選入料控制系統(tǒng)改造完成后，經(jīng)過1個月的調(diào)試，實(shí)現(xiàn)了正常運(yùn)行，達(dá)到了預(yù)期目的，消除了精煤壓濾機(jī)濾液的干擾，杜絕了浮選入料泵“喝風(fēng)”和原料池冒料事故，避免了礦漿預(yù)處理器加藥噴濺現(xiàn)象，穩(wěn)定了浮選入料量，浮選分選指標(biāo)穩(wěn)定性提高，浮選尾礦灰分得到進(jìn)一步提高，浮選油耗得到一定程度降低。

2021年1月份噸精煤浮選油耗0.30 kg，與上年同期0.35 kg相比降低0.05 kg。按全年75 萬t精煤產(chǎn)量計(jì)算，全年可節(jié)油37.5 t，浮選藥劑單價按7 500元/t計(jì)，年節(jié)支28.13 萬元。壓濾尾煤灰分61.23%，與上年同期57.87%相比，提高3.36個百分點(diǎn)，浮選抽出率提高2.26個百分點(diǎn)，折合精煤回收率0.35%，按每年入洗原煤150萬t計(jì)算，可多生產(chǎn)精煤5 250 t，創(chuàng)效682.5 萬元。

5 結(jié) 語

九龍生產(chǎn)部以生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的問題為切入點(diǎn)，結(jié)合工藝流程，在改造思路上也創(chuàng)新性地利用液面控制去穩(wěn)定浮選入料量，實(shí)施了浮選入料泵智能控制改造，既避免了以往人工調(diào)節(jié)的時滯問題，又使得浮選工序更加易于控制，同時消除了原礦池冒料、入料泵喝風(fēng)等事故隱患，可謂一舉三得，為企業(yè)創(chuàng)造了可觀的效益。