高阳煤矿选煤厂二期系统重介悬浮液分流自动控制系统的研究与应用

郭战英

(山西焦煤汾西矿业集团 高阳煤矿选煤厂，山西 孝义 032300)

高阳选煤厂是经国家发改委批准立项建设的高阳煤矿配套工程，属矿井型选煤厂，是由澳大利亚约翰芬雷公司总承包建设的模块式选煤厂，是分两期工程建设完成。一期工程设计生产能力400万t/a，于2006年9月28日建成投产，总投资3.89亿元；二期工程设计生产能力200万t/a，于2010年8月28日建成投产，投资0.86亿元。现已具备入洗600万t/a原煤的生产能力，为汾西矿业集团公司入洗能力最大的选煤厂[1]。高阳选煤厂二期工艺系统为预先脱泥工艺，重介分选系统带水量增加偏大，现有密控系统自动补水无法适应工艺变化。重介悬浮液分流方式采用人工手动分流，密度波动大，给洗选产品灰分指标控制增加难度，且手动分流操作误差大，造成介质损耗高[2-3]。为此高阳矿选煤厂提出二期重介悬浮液分流自动控制的技术思路，以期解决精煤产品质量波动大、介耗高等问题。

上述步骤中，(1)～(2)表示A，B产生随机数，并发送消息。(3)～(4)表示收到的信息中一定存在于对应主体相关的密钥，例如S产生K并在相应的消息中用预期发送主体的共享密钥进行加(解)密。 (6)～(8)表示收到之前的信息一定存在预期发送信息的值。(9)～(11)表示x,y,z的匹配值。由(10)可以看出，如果A,B产生的随机数与他们之间的会话密钥K无关，则有：

1 技术分析

重介选煤作为重要的分选技术获得了空前广泛的应用，悬浮液密度自动控制系统的良好运行则是保障选煤过程产品质量、降低介质消耗的重要技术保证[4-5]。完整的密度自动控制系统应该由补水、分流和补介3个不可分割的部分组成，共同服务于悬浮液密度自动控制系统[6-7]。然而重介选煤过程现有的情况是，通过合格介质管道上安装的补水阀可以实现自动控制，因为浓介质制备过程尚需要人工参与，再加上补介过程一般来讲可以在生产之前一次完成，故人工实现且被实践证明是行之有效的，因此补介过程可以不考虑自动控制实现，但分流却在所有的选煤厂都是集控手动，这样无疑削弱了密度自动控制系统的功能，并导致分流不及时而产生密度、产品质量波动、介耗增加及调度和岗位司机工作强度的增加，这种现状在国内所有的重介选煤厂均是如此，因此，如何解决该问题成为选煤界亟待解决的重要研究课题[8]。

重介选煤属于耗水、耗介的过程，正常工况下消耗水要比消耗介质更多一些，具体表现在合介桶的悬浮液液位缓慢下降，密度缓慢上升，要保证进入重选设备如三产品旋流器或重介浅槽内悬浮液密度恒定，需要通过补水来维持。现有的执行机构—补水阀安装在合格介质泵入口管道上，通过调节补水阀开度调节进水量来调节密度。由于补水过程的控制对象是从执行机构到密度计所在管道范围内这一部分很少量的悬浮液，通过经典的PID控制算法完全可以实现。然而重介选煤工业实践中还存在这样一类工况，即原煤带水量增大，导致合介桶液位在上升，而悬浮液密度在降低，高阳选煤厂二期工艺系统为预先脱泥工艺，导致重介分选系统带水量增加过大，现有密控系统自动补水无法适应新工艺变化。重介悬浮液分流方式采用人工手动分流，密度波动大，给洗选产品灰分指标控制增加难度，且手动分流操作误差大，造成介质损耗高。在这种情况下，就不能通过补水阀加水来实现保持密度恒定，而是需要通过合格介质的分流来实现，即分流介质首先进入稀介桶，然后用泵打到磁选机进行分选，磁选机分选后的精矿即浓介返回到合介桶用来提高悬浮液密度[9]。这种流程控制其实质是：分流控制对象是包含合介桶、稀介桶、磁选机在内的所涉及悬浮液，这是一个典型的大惯性、大滞后过程控制，采用传统PID控制不可避免要出现超调和振荡现象，控制难度大大增加；此外分流又是调整悬浮液内煤泥含量的手段，依据重介选煤理论，适中的煤泥量是保证旋流器或浅槽等分选设备分选精度的重要条件。这样合格悬浮液分流的作用就是双重的，再加上同液位和密度的耦合关系，这也是传统PID算法不适应分流控制的重要原因，因此现场只能采用手动调整，无法实现自动控制。鉴于以上分析，采取适应于大惯性大滞后对象的模糊预测控制算法来解决悬浮液分流自动控制方案，是一种提高重介分流自动控制效果的有效方法，并且在我国重介洗选系统控制方面有很大的推广范围和广阔的市场前景。

本文研究表明，信息经济边际效应递增的趋势不能传达到信息经济福利层。因此，在发展福利层信息经济时，各省各级政府应当注重服务能力的提升，转变政府的管理思路，进一步解放思想，走出“大政府”的传统管理模式。例如，在社会福利方面，政府可以完善互联网教育省级数据中心建设工作，做好教育数据的集成与服务，加快社会保障及医疗信息化建设，实现工作人员信息网上查询、监控、数据统计，积极推动旅游信息化服务和管理，实现智慧旅游，依托无线平台，实现交通等行业的智能水平，向智慧城市迈进。

情况 5.4 若f3(v)=3,由引理1(5)知,此时最坏的情况是v点关联4个6-面,3个(3,3,7)-面(两两不相邻),v的非三角邻点为6+-点。根据引理2，当7-点v关联3个(3,3,7)-面,如果这3个三角形中有两个为穷的,第3个三角形一定为富的。根据权转移规则R2.1中3度点优先取得它非三角6+-邻点的权值,故这3个三角形最坏情况下是2个穷面一个富面(或2个半穷面一个穷面),它们从7-点获得的总权值为由R1,R2.1,R3.3及最坏3-面7-点情形得

2 技术原理及路线

2.1 技术原理

(2)密度自动控制系统的研究、仿真和软件实现。密度内环控制采用分段混合控制器，在密度波动±0.01 g/cm3的范围内，依据密度计的设定，采用PID控制算法，控制补水阀的开度，使密度满足要求。如果密度波动范围是±0.015 g/cm3时，采用模糊预测控制算法控制分流阀开度进行分流。模糊控制规则的搜集和建立需要依据入选原煤资料，结合现场岗位司机和技术人员的操作经验来制定，在实验室仿真的基础上进行密度控制系统的开发、上位机组态软件开发，自动控制和人工干预在集控室均可实现。

2.2 技术路线

在2305入料管上安装压差式密度计、磁性物含量仪，用于检测进入旋流器的介质密度与介质中磁铁粉含量与煤泥含量。在2307/1分流管上安装分流阀，用于控制分流量，保障悬浮液密度。

建立传感器、执行机构、控制器及工控控制平台，基于模糊预测控制算法，实现大惯性大滞后条件下的自动分流，并保障密度控制的精度。

(3)管道设计与改造，依据控制对象特性，进行分流管道管径、防堵和安装位置的设计与现场现有分流系统的改造，以满足模糊预测控制的要求。

(4)现场控制系统的调试和修改。

高阳煤矿选煤厂二期系统重介悬浮液分流自动控制系统界面如图1所示。该系统主要通过对补水阀门与分流阀门的自动控制，对磁性物、煤进行分流自动调节，自动分流控制精度高，通过合理控制分流量，降低介耗，实现高精度密度自动调节，并实现自动分流和自动补水无扰切换。自动分流条件下，分选密度波动范围小，更利于洗选产品灰分指标控制。

3 重介悬浮液分流自动控制系统

《中级财务会计》课程实践环节成绩应该由网络课程出勤率、实践课程参与度、定岗实习企业财务指导成绩综合构成，全面反映高校本科生在本课程的完成度，并实现对课程全方位、有效考核。

图1 二期系统重介悬浮液分流自动控制系统界面

3.1 设备安装

(1)研究传感器、执行装置和控制器的选型、配置和安装位置。拟采用同位素密度计测试分选系统的密度，拟采用压力液位计测试合格介质桶和稀介桶液位，协同密度自动控制系统的实现。分流执行机构拟采用2个电控气动阀，PLC控制器采用西门子S7300，分流阀拟安装在脱介筛下合格介质管道处，密度计安装在原密度计位置。

3.2 执行机构

PLC控制器和服务器安装在控制柜中，放置在36B配电室。

3.3 控制器

由电动分流阀和电动补水阀执行密度分流控制。电动补水阀放在混料桶和混料桶泵之间，分流阀在弧形筛下，相互耦合作用，协同配合实现密度控制。

4 应用效果及效益

4.1 应用效果

在使用“二期悬浮液分流自动控制系统”以后，由于入料管上安装了2个密度计，密度计的变化近似呈直线，如图3所示，在整个生产过程中重介悬浮液处于一个稳定的状态，精煤生产和灰分得到了有效控制。

图2 改造前二期重介系统悬浮液密度变化情况

在未使用“二期悬浮液分流自动控制系统”以前，二期重介系统生产过程中的悬浮液密度变化情况如图2所示。其呈锯齿状，展现的悬浮液密度一直处于很大的波动中，给洗选产品灰分指标控制增加难度，且手动分流操作误差大，造成介质损耗高。

试验混凝土的水胶比统一为0.40，粗骨料和细骨料均分别为1 174 kg/m3及552 kg/m3。分别以粉煤灰掺量为水泥质量的0 %、20 %、30%、40 %和50 %替代水泥，以研究粉煤灰掺量对混凝土水、气体渗透性及其微观结构参数的影响。试验混凝土配合比见表2，粉煤灰的掺量百分比表示其替代水泥的质量比。

图3 改造后二期重介系统悬浮液密度变化情况

通过使用二期悬浮液分流自动控制系统，选煤厂实现了密度、液位、磁性物含量实时检测监控。稳定了磁选机的工况，增加了介质回收率。密度波动范围缩小，更利于控制洗选产品灰分指标。同时，实现分流自动控制，分流补水无扰切换，在补介的情况下也可以实现密度的稳定控制。

4.2 经济效益

采用二期悬浮液分流自动控制系统后，稳定了磁选机的工况，增加了介质回收率。经统计，使用后，二期系统介耗降低0.2 kg/t，高阳选煤厂二期系统年入洗原煤200 万t，介质单价为600元/t，每年可节省成本24 万元。

此外，使用该系统后，密度稳定，对于重介精煤灰分指标调控有较好的效果。

5 结 语

重介系统精细化管理的一个重要组成部分就是密度精准控制，高阳煤矿选煤厂使用二期悬浮液分流自动控制系统，生产实践表明，该系统可实现分流自动控制，分流补水无扰切换，在补介的情况下也可以实现密度的稳定控制。提升了选煤厂密度精准控制水平，降低了选煤厂介质消耗，对选煤厂智能化建设也有指导意义。