重介洗煤系统的密度控制探究

文/姜仁强，唐山矿业分公司

1 引言

从通常情况下刚开采出来的原煤需要经过一系列复杂的洗煤程序来逐步洗煤。根据既定类别进行选洗，分成精煤、中煤和矸石。去除煤泥、矸石，杂。洗后的煤主要能减少原煤里边的灰分，硫分，从而是原煤得到最大化利用价值，同样可以增加入炉没得热值，最终实现资源最大程度的利用，不致资源浪费。

2 重介洗煤系统密度控制设计

重介洗煤系统内配置了一定密度的溶液介质，介质会提供悬浮压力，整个重介洗煤系统在重力场、离心力的干预下，分选出不同层次的矸石、中煤、精煤，运输到对应的出口，完成重介洗煤分选的过程。主洗系统是重介洗煤的关键。主洗系统的密度控制配置了密度计、PLC（可编程逻辑控制器）等，以便完善密度控制的过程。密度控制在重介洗煤中具有决定性作用，应规范好密度控制系统，才能保障重介洗煤的顺利实施。

2.1 密度控制系统

重介洗煤系统的传统密度控制方法有很多缺陷，无法保障密度控制的准确性，在模糊控制理念下，设计了密度控制系统，在重介洗煤系统的密度控制中引入自动化、智能化的控制方法，提高密度控制水平。密度控制系统中专门安装了监控软件，配合PLC控制器，自动化监督重介洗煤系统的密度变化。PLC在密度控制系统中按照重介洗煤系统的实际情况调节运行参数，包括液位、设备运行等，为重介洗煤系统提供准确的密度控制。

2.2 模糊控制器

模糊控制器在重介洗煤系统的密度控制中占有重要比重，可采集重介洗煤系统中的密度信息。在模糊控制器作用下，密度控制具有智能化的特征，且模糊控制器是传统重介洗煤密度控制中没有的，经过改进融合到了密度控制系统内，全面采集重介洗煤系统的密度数据。模糊控制器把采集的数据通过以太网与PLC中设定好的数据交互、比对，了解重介洗煤系统的生产状态，根据反馈的信息调整系统密度。

重介洗煤系统在正常工作状态下，密度要处于规定范围中，如：合介桶内密度1.85kg/m3左右，液位是桶高的50%左右等，模糊控制器采集重介洗煤系统的密度信息，调整密度不符合标准的运行环节。模糊控制器中安装了控制软件，软件程序可在PLC内运用，通过PLC调控密度数据，维持重介洗煤系统密度的规范性。模糊控制器读取系统中的密度数据，输出模糊化的数据，直接控制重介洗煤系统的状态，保障密度控制的合理性，模糊控制器中的软件程序发布控制密度的指令，确保PLC具有模糊控制的条件。

模糊控制器的设计要和重介洗煤系统的编程匹配，以便调控密度数据。编程设计包括下位控制系统、上位监控系统、通信设计，三者都要和模糊控制器相符。例如：下位控制系统，其控制功能的编程设计中，PLC是下位机，专门收集了模糊控制器中的密度、液位、压力等模糊信息，存储到PLC的数据中心，再由上位监控系统读取，有逻辑地控制重介洗煤系统的密度。模糊控制器现场完成密度信息的采集，控制重介洗煤系统的密度数据，由PLC给出相关的变量调整，提高密度控制的执行能力。

3 重介洗煤系统的具体应用

3.1 旋流器恒压入料控制

漩涡流的形成主要是经过质量达标的悬浮液用介质泵对旋流器进行一定范围内的加压，当增大旋流器进口位置的压力，能够进一步使分选的进程加快。然而，若入料压力持续增大，会致使悬浮液产生不均匀的分步，进一步造成悬浮液浓缩，此时则达不到预期的分选成效。反之，若压力持续减小，则会导致悬浮液难以正常提供载体工作时所需的能量，因此，通常情况下应该严格保证入口处的压力为一恒定不变的值，进一步确保系统工作过程中的稳定性和产能效率。现场压力传感器检测的0～0．6MPa模拟信号，经过PLC的A/D转换将4～20mA信号转换为数字量，用此转换后的对应数字量作为FB41(称为连续控制的PID)的参考输入，这样PID会根据这个参考输入(即目标值)和上位计算机的压力给定值比较计算PID的控制量，此控制量经过模拟量输出模块转换成4～20mA输出驱动变频器，变频器根据PLC的输出信号对应输出0～50Hz的频率信号控制合介泵转速，实现闭环控制，从而达到恒定入口压力的目的。

3.2 合介桶液位的控制

合介桶的液位控制也尤为重要:如果液位太高，则会导致液体溢出，反之过低则会导致空泵现象，所形成的密度不均匀，因此最恰当的液位应该维持在1．5～2．5m之间，具有自检功能的系统检测到液位过低时，经PLC的PID调节器调节输出4～20mA信号给加水调节阀，加水调节阀接收4～20mA信号转换成0－100%开度，自动加水到适量状态、加介或关分流箱开度以减少分流到稀介桶的悬浮液，当合介桶液位高时，打开分流箱开度以增大分流。停车前把合格介质桶液位调到1．5m以下，防止停泵时，介质桶溢流。

3.3 循环悬浮液煤泥含量控制

重介选煤工艺要求合格悬浮液中煤泥含量应控制在合理的比重范围内，若煤泥含量比重太低，悬浮液的粘度不达标，导致易浓缩，会导致洗出来的煤灰成分过高;若煤泥含量的比重超出范围设定最大值，则导致精煤、中煤、矸石难以分层，且会进一步增加原煤的浪费，不利于资源的充分利用。通常情况下，系统的煤泥含量是根据磁性物含量和密度值计算得出的，通过PLC的PID调节器输出4～20mA信号驱动分流箱的开度，形成闭环控制，当系统计算的煤泥含量低于工艺要求时，减少精煤弧形筛下分流箱的开度减少分流量，相反，若实际的煤泥含量超出范围时，通过打分流的办法降低煤泥含量从而自动调节悬浮液的黏度，提高分选效果，根据既有的研究成果及日常操作经验可得在40%－50%内更合适。

3.4 死区设定

在正常工作时，若偏差较小，机械的工作频率较快，会使系统产生微小程度的震荡，长期下来，会使机械硬件产生不同程度的损耗，导致不必要的资源和人力浪费。着眼于控制要求层次，根据以往的经验，带死区的PID控制可极大程度的防止问题或故障的出现，通过人员手工操作设定既定的不灵敏区，当设定值与过程值较接近时，系统程序会根据反馈信息来主动降低或切断控制输出，而忽略PI调节的设置，反之若两个值相差较大时，则按预先设置的PI继续调节。