斜溝煤礦選煤廠再洗段重介質懸浮液密度控制精度提升改造

宮平平，郭少龍

(山西焦煤西山煤電斜溝煤礦，山西 興縣 033602)

斜溝煤礦選煤廠是一座設計處理能力15.00 Mt/a的特大型選煤廠，生產(chǎn)工藝為：大于50 mm塊煤采用重介淺槽分選；50～1.5 mm末煤采用兩段兩產(chǎn)品重介質旋流器主、再選；1.5～0.25 mm煤泥采用TCS粗煤泥分選機排矸；小于0.25 mm細煤泥不分選，采用臥式沉降離心機和快開壓濾機脫水回收。

斜溝煤礦選煤廠現(xiàn)階段的再洗密度控制系統(tǒng)共計有6套，分選設備重介旋流器直徑為1.45 m。再選合格介質桶直徑為4.5 m，容積達到了65 m3。懸浮液密度調整需要操作員在上位機上手動開關合格介質桶上的補水閥和分流閥。由于介質桶容量較大，懸浮固體要想獲得均勻分布需借助重懸浮液自身循環(huán)攪拌得以實現(xiàn)，不可避免地出現(xiàn)密度反饋滯后現(xiàn)象，也容易造成波形振蕩以及密度慣性超調現(xiàn)象。精煤灰分在生產(chǎn)過程中無法得到精準控制。此外，主動調控過程中的操作員需要高度集中精神，造成職工勞動強度較高。

由此可見，人工密度控制無法和當前斜溝煤礦選煤廠千萬噸級生產(chǎn)質量控制要求相匹配，重介智能高精度密控的研發(fā)是該廠急需突破的技術難題。

1 再洗重介質懸浮液密度控制精度不穩(wěn)的原因分析

1.1 再洗重介質懸浮液密度控制精度統(tǒng)計

對再洗段懸浮液密度隨機抽取某個工作日進行了統(tǒng)計，見表1。

表1 改造前再洗段重懸浮液的密度統(tǒng)計

由表1數(shù)據(jù)可知，改造前再洗段懸浮液密度波動值為±0.01 g/cm3。

1.2 造成密度控制波動的原因分析

(1)打分流和桶上補水無法精確控制。集控操作員通過打分流和桶上補水調整密度，閥門狀態(tài)為全開或全關，基本憑經(jīng)驗操作，無統(tǒng)一標準，因桶容量大，密度反饋滯后，經(jīng)常出現(xiàn)密度慣性超調和波形振蕩現(xiàn)象，造成精煤灰分在生產(chǎn)過程中控制難度不斷提升。

(2)開關回流不及時。生產(chǎn)中主洗往再洗竄介，需要開回流時由集控操作員通知崗位司機現(xiàn)場操作，由于廠房面積大、設備多、崗位人員巡檢任務重，導致開回流時間延遲，一定程度上影響了再洗密度的穩(wěn)定性。

2 提升再洗段懸浮液密度控制精度的措施

2.1 將回流閥引入集控系統(tǒng)

首先更換原回流閥，提升閥門運行可靠度(圖1)；其次，將閥門控制系統(tǒng)引入調度室上位機，集控操作員可根據(jù)生產(chǎn)需要隨時開關閥門。提高了控制再洗密度的時效性(圖2)，解決了現(xiàn)場職工頻繁往返開關閥門的問題，減輕了職工勞動強度。另外，在閥門上安裝了開關限位器，能夠隨時查看閥門狀態(tài)。

圖1 新回流閥現(xiàn)場安裝

圖2 回流閥上位機操作界面

2.2 引入智能密控

采用電控氣動線性調節(jié)閥代替補水閥以及分流閥等開關量閥門，解決了閥門全關、全開帶來的問題，實現(xiàn)精準調控。此外，補水控制對象由合格介質泵入口調節(jié)閥代替原先的桶上補水閥(圖3、圖4)；其次，借助于Java編程語言開發(fā)智能控制算法。對現(xiàn)場PLC直接使用OPC通訊技術讀取泵運行電流、煤量、主再洗分選密度、合格介質及稀介質桶位等實時參數(shù)，構建出密控系統(tǒng)閥門開度對應的預測模型，借助于人工智能算法獲得精準度較高的結果，發(fā)放給PLC獲得精準控制。

圖3 改造之前的分流閥

具體表現(xiàn)為：工控PLC程序、補水閥的PID振蕩調節(jié)以及后臺Java在實時讀取合格介質桶、稀介質桶液位及密度變化，密度降低時補水比例閥開度變小，分流閥開度變大；密度增高時補水比例閥開度變大，分流閥開度變小。這樣反復調節(jié)，最終使補水閥和比例閥達到一個穩(wěn)定開度，保持動態(tài)平衡，穩(wěn)定桶位和密度。

3 改造效果及效益分析

3.1 改造效果

通過上述對策的實施，提高了再洗段懸浮液密度的控制精度。隨機抽取改造之后的某個工作日對再洗密度進行統(tǒng)計，結果見表2。由表2可以看出，再洗段懸浮液密度持續(xù)穩(wěn)定，控制精度為±0.003 g/cm3。改造效果較為明顯。

表2 改造后再洗段重懸浮液的密度統(tǒng)計

3.2 效益分析

改造前后隨機抽取10個工作日測量精煤灰分，具體見表3和表4。從表中可以看出，改造前，精煤灰分穩(wěn)定率均值為44.5%；改造后精煤灰分穩(wěn)定率均值為75.4%，穩(wěn)定了產(chǎn)品質量。

表3 改造前精煤灰分統(tǒng)計

表4 改造后精煤灰分統(tǒng)計

4 結 語

斜溝選煤廠設備改造分別從將回流閥引入集控系統(tǒng)、引入智能密度控制系統(tǒng)兩方面進行，精煤灰分穩(wěn)定率由之前的44.5%提高至75.4%，穩(wěn)定了產(chǎn)品質量，樹立了企業(yè)形象，提升了企業(yè)競爭力。再洗智能密度控制系統(tǒng)的投入降低了職工的勞動強度，提高了生產(chǎn)效率，極大地促進了工作效率以及質量的提升。