選煤廠浮選機自動化控制系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計

馮 帥

（西山煤電（集團）公司鎮(zhèn)城底礦選煤廠， 山西 太原 030203）

引言

選煤工藝中，所需的浮選機在煤炭浮選工序中，對需要添加藥物的工序控制至關(guān)重要。如果在工藝中藥劑的加入數(shù)量低了，則會造成煤炭資源不能很好地完成分離，煤炭回收率就會有所下降。如果在工藝中藥劑的加入數(shù)量高了，則會造成“跑槽”，導(dǎo)致設(shè)備選擇性能降低，精煤出產(chǎn)率也隨之降低，也會造成藥劑使用的成本浪費。除此之外，某選煤廠給浮選機進(jìn)行藥物添加時使用的是手工傳統(tǒng)方式，所用藥劑量受工作人員經(jīng)驗影響較大，這是由于人為原因?qū)Ω∵x精度和效率造成的較大影響。如今浮選加藥的控制工序中很大一部分工作任務(wù)仍由人工完成，浮選機設(shè)備控制自動化改造設(shè)計的最終目的是要消除這些不利影響，保障設(shè)備加藥量的精準(zhǔn)穩(wěn)定，對選煤操作效率的保障和提升具有重要的意義和作用。

1 自動化浮選機的改造升級方案與實際意義

目前，選煤廠普遍使用的浮選機加藥處理方式包括兩種：一種是在進(jìn)行浮選一次作業(yè)時，于入料泵處加入浮選應(yīng)用藥物；另一種是在預(yù)處理漿液裝置對應(yīng)的地方加入浮選的藥物。將企業(yè)實際情況與其作業(yè)選煤的實踐工作經(jīng)驗相結(jié)合，使用第二類方法加藥更為科學(xué)合理。首先要根據(jù)浮選機自動系統(tǒng)控制設(shè)計確定具體方案，方案的設(shè)計思路：要將濃度測量裝置安裝到漿液流進(jìn)浮選機的總管處，然后應(yīng)用濃度測量裝置對流進(jìn)設(shè)備的漿液進(jìn)行濃度檢測。另外，還需要在預(yù)處理漿液的裝置所對應(yīng)的進(jìn)料管內(nèi)安裝測量漿液具體流量的設(shè)備裝置和測量水流循環(huán)情況的設(shè)備裝置。由此對預(yù)處理設(shè)備裝置內(nèi)流入總的液體量進(jìn)行檢測。要在預(yù)處理浮選機的位置安裝計量泵，以利于自動完成預(yù)處理設(shè)備添加藥物的工藝需要[1]。

本設(shè)計提出的控制自動系統(tǒng)可根據(jù)在各個不同階段的時間內(nèi)浮選機流進(jìn)總漿液量，獨立而自動完成浮選的藥物添加工序，確保添加藥物的精準(zhǔn)性，也可以有效杜絕因選入浮煤存在質(zhì)量問題所帶來的差異。因為藥物添加的位置與選煤機距離較近，管理不長，有利于自動化保障浮選設(shè)備軟件系統(tǒng)能夠有效靈活地完成加藥作業(yè)，可以有效避免該設(shè)備控制自動系統(tǒng)出現(xiàn)滯后等常見問題。該控制自動化系統(tǒng)，可以對浮選機流進(jìn)的漿液量和漿液濃度加以實時顯示，以保證在選煤工藝過程當(dāng)中的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，有利于技術(shù)及工作人員對選煤現(xiàn)場的完成狀況進(jìn)行分析和掌握。

2 浮選機自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計

本文所設(shè)計提出的選煤設(shè)備控制自動化系統(tǒng)通過對流進(jìn)設(shè)備內(nèi)的漿液總量及其濃度進(jìn)行實時數(shù)據(jù)監(jiān)測，可以換算出流進(jìn)浮選機內(nèi)的干煤泥總量，通過設(shè)備中干煤泥總量和藥物浮選總量的數(shù)學(xué)換算式，應(yīng)用PLC 自動控制應(yīng)用裝置，及時對其信息數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，按照各時間段流進(jìn)漿液的總量及濃度變化情況，對添加的藥物量進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié)，以保障浮選機實現(xiàn)控制自動化運行操作[2]。

2.1 控制自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計

本論文設(shè)計提出的浮選機控制自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架圖見下頁圖1 所示。

在浮選設(shè)備控制自動化系統(tǒng)當(dāng)中，包括控制PLC 裝置、手觸屏裝置、濃度檢測裝置及其計量泵等設(shè)備裝置。把濃度檢測計安裝在浮選機的進(jìn)料通道內(nèi)，電磁檢測裝置設(shè)于預(yù)處理設(shè)備進(jìn)料通道及其循環(huán)水的通道內(nèi)。經(jīng)過針對流進(jìn)設(shè)備總漿液量和濃度的檢測，通過公式算出在特定的時間階段中所流進(jìn)設(shè)備內(nèi)總的干煤泥量[4]。

圖1 選煤廠自動控制的浮選系統(tǒng)

想要避免藥物在設(shè)備罐體內(nèi)的藥液面情況變化影響到計量泵輸出的具體藥量，并防止出現(xiàn)管道虹吸現(xiàn)象，需要在管路內(nèi)安裝相應(yīng)的背壓閥。也可以通過設(shè)置管路脈沖式阻尼器加以解決，以便更加有效地保證藥液壓力及其流量精準(zhǔn)穩(wěn)定，從而防止出現(xiàn)管路振動，以確保背壓閥能夠運轉(zhuǎn)正常。浮選機設(shè)備控制自動化系統(tǒng)的計量示流程架構(gòu)見圖2。

2.2 控制自動化系統(tǒng)的功能

浮選機設(shè)備控制自動化系統(tǒng)的流程控制結(jié)構(gòu)圖見圖3 所示。

圖2 安裝計量泵的示意圖

圖3 自動化浮選裝置工作流程

2.2.1 控制以及測量的功能

在浮選機設(shè)備控制自動化系統(tǒng)當(dāng)中，PLC 設(shè)備裝置應(yīng)用其濃度和流量的檢測設(shè)備獲得各項信息數(shù)據(jù)，然后應(yīng)用以太網(wǎng)及手觸屏進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的傳遞交換，將收集到的各種數(shù)據(jù)信息通過CPU 計算處理，再通過輸出模塊功能下達(dá)指令，計量泵在接到相應(yīng)指令時加以反應(yīng)。本文提出設(shè)計的控制自動化系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對流進(jìn)設(shè)備的總干煤量進(jìn)行全面的監(jiān)測。能夠?qū)τ嬃勘锰砑拥乃幬飻?shù)量進(jìn)行有效的調(diào)節(jié)和控制。此外，該控制自動化系統(tǒng)有兩種不同的操作方式，分別是手動模式操作和自動模式操作，工作人員可以根據(jù)煤場實際情況選擇合適的模式操作[5]。

2.2.2 顯示、操作及其記錄的功能

系統(tǒng)的顯示、操作和記錄等各項功能，主要是通過顯示屏來呈現(xiàn)設(shè)備各項操作流程及其信息數(shù)據(jù)，顯示選擇手動和自動模式作業(yè)按鈕，顯示操作計量泵停啟作業(yè)按鈕，顯示設(shè)備在運行中所需信息及參數(shù)，也同時顯示設(shè)備各項歷史信息數(shù)據(jù)。

2.2.3 網(wǎng)絡(luò)的各項功能

本論文設(shè)計提出的浮選設(shè)備控制自動化系統(tǒng)，可以應(yīng)用軟件操作，實現(xiàn)對用戶相應(yīng)權(quán)限的分配，可滿足同一時間內(nèi)不同用戶的使用，還能夠把監(jiān)測到的信息數(shù)據(jù)實時發(fā)送給企業(yè)內(nèi)網(wǎng)系統(tǒng)。所有用戶都可以應(yīng)用該系統(tǒng)軟件對設(shè)備運行的具體狀況和實際的現(xiàn)場狀況隨時查詢[6]。

3 優(yōu)化后浮選機自動化控制系統(tǒng)的應(yīng)用效果

經(jīng)驗證，浮選機設(shè)備創(chuàng)新改造后，表現(xiàn)在選煤過程作業(yè)中藥劑的使用量明顯降低，抽出率有了相應(yīng)的增加，灰分明顯縮小[7]。升級改造前后對比參數(shù)情況如下表1 所示。

表1 設(shè)計改造前后的浮選對比

4 結(jié)語

通過運用自主升級改造的浮選設(shè)備控制自動化系統(tǒng)，可保障煤企在浮選作業(yè)中所需測量的各項數(shù)據(jù)參數(shù)精準(zhǔn)穩(wěn)定，實現(xiàn)添加藥物工序的自動化，并能實時掌控設(shè)備工作運行狀況，確保進(jìn)一步有效提高浮選自動化操作程度，提升煤炭的浮選質(zhì)量和效率。與此同時，控制自動化系統(tǒng)的成功應(yīng)用，可有效降低工作人員的作業(yè)強度，使工作人員的各項操作更方便、更易于掌握，具有良好的社會效益。