煤質(zhì)快速灰分檢測(cè)儀在生產(chǎn)中的應(yīng)用及效果

摘 要：隨著大型新建礦井的陸續(xù)建成和投產(chǎn)，機(jī)械化采煤比例增加，客戶對(duì)商品煤煤質(zhì)要求也在不斷提高。為滿足不同用戶的需求，大中型煤礦一般都配備有自動(dòng)化程度較高的煤炭洗選廠。通過煤炭的洗選和分級(jí)，來滿足客戶的不同需求，從而達(dá)到對(duì)能源的充分利用并提高煤礦經(jīng)濟(jì)效益的目的。

煤炭工業(yè)分析儀應(yīng)用于煤炭業(yè)已有20多年的歷史，其穩(wěn)定的銷量足以證明其價(jià)值。在線分析儀通過提供實(shí)時(shí)信息為煤廠各煤種的質(zhì)量控制和生產(chǎn)管理提供了極大的幫助，如果依賴化驗(yàn)室，這些數(shù)據(jù)只能在采樣后的數(shù)小時(shí)甚至數(shù)天后才能得到。

為了滿足煤炭洗選行業(yè)對(duì)進(jìn)場(chǎng)原煤和產(chǎn)品煤煤質(zhì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的需求，基于先進(jìn)成熟的煤質(zhì)在線檢測(cè)技術(shù)，針對(duì)性推出了煤炭洗選行業(yè)的煤炭質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)方案，即煤質(zhì)在線采、制、檢一體設(shè)備，可以檢測(cè)出煤炭的灰分，為煤炭的洗選工藝提供數(shù)據(jù)支持。

關(guān)鍵詞：煤質(zhì);檢測(cè);灰分;數(shù)據(jù)

1.? 基本原理

灰分檢測(cè)儀是近年來發(fā)展起來的一種自動(dòng)化檢測(cè)儀器。其工作原理為： 同位素射線照射煤炭時(shí)，不同灰分的煤炭對(duì)射線產(chǎn)生不同的影響，用專用的閃爍探測(cè)器將表征煤炭灰分的射線檢測(cè)出來，轉(zhuǎn)換成電信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算處理，得出煤炭的實(shí)際灰分值。

1.1???? 灰分檢測(cè)儀的組成

（1） 放射源

放射源為镅—241和銫一137，這兩種放射線要從放射源里面直接射出并穿透煤層傳向接收器。

（2） 接收器

接收器收到其傳送的信號(hào)后送入光電倍加管，再次轉(zhuǎn)換成電子信號(hào)送入前置放大器，傳送到控制板面。

（3） 電子分析

電子分析的重要組成部分有 AD 轉(zhuǎn)換器，數(shù)據(jù)采集接口電路，接口電路，其功能是將放大的電信號(hào)通過穩(wěn)峰儀模塊送入信息傳送模塊，信息傳送模塊將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)化成可遠(yuǎn)距離傳送的信號(hào)，送入電纜。

（4） 信號(hào)與傳輸電纜

可以實(shí)時(shí)傳送準(zhǔn)確的煤質(zhì)化驗(yàn)數(shù)據(jù)。

（5） 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)、打印機(jī)。計(jì)算機(jī)為工業(yè)計(jì)算機(jī)。

1.2???? γ 輻射煤灰分儀的功能

γ 輻射煤灰分儀有煤灰分測(cè)量、自動(dòng)反應(yīng)及顯示和查詢功能，以滿足指導(dǎo)選煤生產(chǎn)的基本要求。這些功能的實(shí)現(xiàn)，除了必要的硬件設(shè)備外，主要靠的是計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型等最終的數(shù)據(jù)處理部分。

1.3???? 灰分測(cè)量

實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)煤流灰分的在線測(cè)量，是 γ 輻射灰分儀的基本功能。測(cè)得的灰分以百分含量為單位，保存在灰分?jǐn)?shù)據(jù)文件中，按設(shè)定要求能顯示數(shù)據(jù)結(jié)果便于技術(shù)人員對(duì)歷史數(shù)據(jù)的查詢提供第一手煤炭質(zhì)量數(shù)據(jù)。

1.4???? 參數(shù)校驗(yàn)和傳送帶參數(shù)測(cè)量

本系統(tǒng)具有獨(dú)立的的自穩(wěn)譜功能，可以通過檢驗(yàn)來修正灰分儀參數(shù)的細(xì)微變化，消除灰分儀的漂移。參數(shù)校驗(yàn)可自動(dòng)定時(shí)進(jìn)行。

由于傳送帶的磨損或更換，這種影響不是恒定不變的，因此在煤灰分測(cè)量程序中提供了傳送帶參數(shù)修訂功能，以便急時(shí)修正它對(duì)灰分測(cè)量結(jié)果的影響。

1.5???? 灰分儀所處狀態(tài)的監(jiān)測(cè)和控制

根據(jù)傳送帶運(yùn)轉(zhuǎn)情況，能自動(dòng)確定工作狀況，做到自動(dòng)運(yùn)用，不需要人工干預(yù)。即灰分儀接到傳送帶停止運(yùn)轉(zhuǎn)的信號(hào)，灰分儀將暫時(shí)停止灰分測(cè)量，在預(yù)先設(shè)定的等待時(shí)間內(nèi)，如接到重新運(yùn)轉(zhuǎn)的信號(hào)，灰分儀將繼續(xù)測(cè)灰。若測(cè)得灰分或煤層厚度超過預(yù)先給定的范圍，系統(tǒng)上將給出提示警告。

1.6???? 測(cè)量計(jì)劃制定

根據(jù)已知的生產(chǎn)計(jì)劃制定相應(yīng)的測(cè)量時(shí)間表，一旦時(shí)間到達(dá)了測(cè)量時(shí)間表中某測(cè)量計(jì)劃所規(guī)定的起始時(shí)間，灰分儀自動(dòng)按指定的參數(shù)，開始作該項(xiàng)計(jì)劃所規(guī)定的煤種或編號(hào)煤的灰分測(cè)量。

1.7???? 工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的電流、電壓輸出

灰分儀配備有若干個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，把測(cè)量到的灰分值轉(zhuǎn)換為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的模擬電流、電壓，提供給用戶，作為灰分值的反饋，用于生產(chǎn)過程的自動(dòng)控制或輸入顯示終端，把測(cè)量結(jié)果顯示出來，便于生產(chǎn)工作人員的及時(shí)調(diào)整使用。

3?? 選煤廠的實(shí)際應(yīng)用

3.1???? 使用煤質(zhì)快速測(cè)灰儀的優(yōu)點(diǎn)

（1） 能對(duì)被測(cè)產(chǎn)品質(zhì)量實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)檢測(cè)，快速得出檢測(cè)結(jié)果。調(diào)整灰分儀時(shí)間參數(shù)，可使灰分儀每隔1分鐘就產(chǎn)生一個(gè)瞬時(shí)灰分值。

（2） 檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確，大大消除人工檢查誤差。為保證灰分儀測(cè)值的準(zhǔn)確性，靜態(tài)標(biāo)定試驗(yàn)采用大量標(biāo)準(zhǔn)煤樣，幾乎每個(gè)0.50%灰分范圍都有2～3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)樣，標(biāo)定方程的準(zhǔn)確性高;日常使用中，對(duì)灰分儀定期進(jìn)行皮帶空運(yùn)轉(zhuǎn)校準(zhǔn)，以消除皮帶磨損、儀器老化等引起的誤差。

3.2???? 效益評(píng)價(jià)

（1） 產(chǎn)品質(zhì)量趨于穩(wěn)定

改造后，精煤產(chǎn)品灰分變化區(qū)間明顯變窄。變化區(qū)間由以前的8.00%～13.20%控制在目前的9.00%～10.00%之間。改造后，矸石帶煤、煤中帶矸降低。尤其是矸石帶煤，以前高時(shí)可達(dá)10%，目前基本穩(wěn)定在3%～3.5%之間。矸石帶煤不僅造成資源浪費(fèi)，而且矸石帶煤也使矸石山治理成為一大難題。現(xiàn)在，當(dāng)矸石堆到一定厚度時(shí)，用黃土覆蓋即可，其治理難度明顯降低。

（2） 節(jié)約勞動(dòng)成本，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)無(wú)人值守改造前，為確保產(chǎn)品數(shù)質(zhì)量，需要有人現(xiàn)場(chǎng)值守，以便及時(shí)調(diào)整運(yùn)行參數(shù)。目前，不需要現(xiàn)場(chǎng)操作人員，實(shí)現(xiàn)了無(wú)人值守;更重要的是，再也不需要人工對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行頻繁采樣檢查，極大減少了生產(chǎn)技術(shù)檢查工作量。

4.結(jié)論

在線煤質(zhì)快速灰分檢測(cè)儀將成熟的核射線技術(shù)及先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)有機(jī)地融合在一起，實(shí)現(xiàn)了煤質(zhì)的快速檢測(cè)，屬非接觸在線測(cè)量，能在設(shè)定時(shí)間內(nèi)給出測(cè)試結(jié)果，具有快速高效、實(shí)時(shí)在線、準(zhǔn)確方便等特點(diǎn)。探測(cè)器采用單元雙探測(cè)結(jié)構(gòu)專利實(shí)現(xiàn)溫度主動(dòng)補(bǔ)償克服了溫度的影響，提高了儀器的精確度與穩(wěn)定性。標(biāo)定簡(jiǎn)單方便，免除繁雜的標(biāo)定過程，提高了儀器的使用效率，主機(jī)具有多種物料測(cè)量曲線預(yù)置裝置，物料發(fā)生變化時(shí)無(wú)需重新標(biāo)定，只需選擇相應(yīng)預(yù)置曲線。模擬信號(hào)就地處理變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，使得經(jīng)由模擬傳輸線導(dǎo)入的工頻及電磁干擾減到最小，保證了儀器穩(wěn)定性 ，多項(xiàng)防雷擊措施，最大限度保證了通訊安全。選用高可靠性能的微型計(jì)算機(jī)，專用硬件接口，WINDOWS 圖形界面，運(yùn)行穩(wěn)定可靠操作簡(jiǎn)便，易于維護(hù)，便于升級(jí)。同傳統(tǒng)的化驗(yàn)方法比，該儀器屬連續(xù)全掃描非接觸測(cè)量，快速高效，是指導(dǎo)電廠、煤礦、洗煤廠、水泥廠、煉焦廠等用戶用煤、配煤、優(yōu)化鍋爐燃燒的最佳選擇。該儀器測(cè)量是連續(xù)全掃描監(jiān)測(cè)煤質(zhì)的灰分、熱值，實(shí)時(shí)性強(qiáng)，誤差小。 省去繁雜的接線工作，安裝方便，使系統(tǒng)更穩(wěn)定可靠。

參考文獻(xiàn)：

[1] 龔尚福.微機(jī)原理與接口技術(shù)（第二版）.西安電子科技大學(xué)出版社，2008.08

[2] 謝廣元. 選礦學(xué)[M].北京：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2001：250-355

[3] 煤炭科學(xué)研究總院北京建井研究所. 礦井建設(shè)現(xiàn)代技術(shù)理論與實(shí)踐，2007.09

[4] 施仁，劉文江，鄭輯光，王勇.自動(dòng)化儀表與過程控制（第四版），電子工業(yè)出版社2009

[5] StepnerDavid，RajanNagarajan，HuiDavid.Embeddedapplication designusingareal-timeOS[C].DesignAutomationConference，1999（6）：151-156

[6] 方文沐，李天榮，杜惠敏.燃料分析技術(shù)問答.中國(guó)電力出版社，1997.

[7] 史高讓.核測(cè)量技術(shù)在發(fā)電廠燃煤快速監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用.燃料縱橫，1999（1）.

[8] 賈惠芹，張擁軍.用 VB 通信控件開發(fā)微機(jī)與單片的串行通信程序，1998，7

作者簡(jiǎn)介：

田新平（1983.02）男，漢，陜西銅川，當(dāng)前職務(wù)：科員，當(dāng)前職稱：助理工程師，學(xué)歷：本科，研究方向：機(jī)電設(shè)備管理.