浮选入料自动控制改造探究

郭壮壮

(冀中能源峰峰集团有限公司 马头洗选厂，河北 邯郸 056045)

1 马头选煤厂概述

冀中能源峰峰集团马头选煤厂九龙生产部(以下简称“九龙生产部”)位于河北省邯郸市峰峰矿区东部，北距邯郸市约40 km，南邻风景优美的东武仕水库，东接国家南北交通大动脉——京广铁路和107国道，地理位置优越，交通十分便利。九龙生产部为设计能力1.2 Mt/a的矿井型选煤厂，与九龙矿井同步建设，1991年12月投产，主要入洗九龙矿井原煤。经2009年改扩建后已具有2.00 Mt/a的入洗能力，采用不脱泥、不分级无压给料三产品重介质旋流器+煤泥直接浮选的联合工艺。

2 问题分析

九龙生产部正常生产过程中，经常出现浮选原料池料位忽高忽低的状况，且需要浮选机岗位工通过观察浮选原矿池液位计才能发现，然后联系浮选入料泵岗位工对浮选入料泵的变频器频率进行调整。如不能及时发现或调整不及时，会出现浮选原矿池抽空泵“喝风”和原料池冒料的情况。浮选入料泵“喝风”，严重影响浮选分选工况，同时造成矿浆预处理器加药口药剂喷溅，影响矿化效果，浪费药剂，污染环境；浮选原矿池冒料，直接跑煤，影响精煤回收率和压滤尾煤灰分。九龙生产部工艺流程见图1。

由图1可知，九龙生产部浮选工艺采用单段直接浮选工艺，浮选入料由三部分组成，分别是精煤击打弧形筛筛下水、加压过滤机滤液和精煤压滤机滤液。精煤击打弧形筛筛下水和加压过滤机滤液的量相对稳定，而精煤压滤机滤液是先大然后逐渐变小，待上满后卸料，滤液量为零，是一个间歇的变量，是干扰浮选入料稳定的量，暂称为扰动量。如何将此扰动量减小或完全消除，成为此次技术改造的关键。

图1 九龙生产部工艺流程

为此，九龙生产部决定对浮选入料量的稳定性开展命题式技术攻关，以稳定浮选入料量，提高浮选分选指标稳定性，降低浮选油耗，保证精煤回收率。

3 改造方案

3.1 改造方案

为消除原矿池内压滤机滤液扰动量的影响，达到既保证浮选入料量稳定，又维持原矿池内液位，防止泵抽空或者原矿池冒料事故的目的，决定采用THC-801控制器的自身PID调节功能，实现浮选入料泵自动调节。改造方案为：控制器收集原矿池液位信息，与设定好的液位值进行差值比较，并进行自身PID调节，具体调节参数值由实际生产过程中的反馈试验得出，输出0～5 V电压信号至变频柜，控制434号电机输出频率，在保证原矿池内液面稳定的情况下，使得浮选机入料量小范围内波动，从而有利于浮选分选指标稳定，降低浮选油耗，提高浮选精煤抽出率。为保证自动调试过程中的正常生产，暂时保留手动调节方式。

3.2 方案实施

(1)入料泵启动控制原理图如图2所示。其中SA1为手自动选择开关，SA2为手动开启开关。手动状态下将SA2转换开关拨至开启位置，中间继电器KA3动作，变频柜启动输出。

图2 入料泵启动控制原理

自动状态下，当原矿池液面高于设定值时，THC报警，常开点闭合，中间继电器KA1闭合，启动变频器输出，KA2闭合，为频率自动调节功能使能，如图3所示。

图3 SA1转换开关接线

(2)THC-801接线原理如图4所示。端子1、4为原矿池液面输入信号；端子15、16为液面高限报警，用于开启变频柜输出；端子18、19为1-5 V模拟量输出，用于调节变频柜输出频率；端子22、23为液面低限报警，配合KA4用于液面过低时停车使用，防止入料泵“喝风”。

图4 THC-801接线原理

(3)变频柜接线如图5所示。KA1、KA3为变频柜开启信号，D2、D3、UVT为频率调节输入信号，用于调节变频器输出频率大小。

图5 变频柜接线端子

(4)在原矿池中放入压力液位变送器，通过电流二分器将液位信号送往浮选机和THC-801控制器，分别供浮选工监控原矿池料位和控制器，作为液位控制的调节依据。

(5)对THC-801控制器和LU-904位式调节仪进行参数设置。LU-904位式调节仪用于现场显示变频柜输出频率，数值与变频柜本身输出频率值相对应；THC-801控制器参数设置如下：

轻按“SET”键，SV值小数点闪动可进行预设值设定，设定值为“660”，即原矿池内液位将在以660 mm位置为基准点波动；

“HY”为主控回差；

“AL1”为报警输出，设定值为“1 013”，定义为上限报警，当原矿池内液位高于1 013 mm时，ALM1报警指示灯亮；

“AL2”为报警输出2，设定值为“150”，定义为下限报警，意为液位低于150 mm时报警输出，变频柜停止；

“P”、“I”、“D”为比例、积分、微分控制，为避免液位震荡过大，经调试试验后分别设定值为“0”、“10”、“15”；

“T”为控制周期，输出动作的周期，此值越小，控制精度越高，因采用继电器输出，为减小波动，故设定为“15”；

“Sn”为输入类型，设定值为“33”，意为4～20 mA电流输入，为压力液位变送器信号；

“dP”为小数点数，用于定义小数点位置；

“P-SL”为量程下限，用于定义线性输入信号下限刻度值，即液位显示下限，设定值为“0”；

“P-SH”为量程上限，即液位显示上限，因采用3 m量程的液位变送器，精度为1 mm，故设定值为“3 000”；

“oP-A”为输出定义，设定值为“0”，定义主控输出OUT1为开关输出；

“bAL”为变送下限，设定值为 “109”，意为OUT2变送输出电压下限；

“bAH”为变送上限，设定值为“197”，意为OUT2变送输出电压上限；

“AL-P”为报警定义，定义AL1上限报警输出至ALM1，AL2下限报警输出至ALM2，故设定值为10；

“CooL”为功能选择，设定值为“1”，意为OUT1正作用控制，即液位高时，变频柜输出增大，加快输送料位。

4 效果分析

浮选入料控制系统改造完成后，经过1个月的调试，实现了正常运行，达到了预期目的，消除了精煤压滤机滤液的干扰，杜绝了浮选入料泵“喝风”和原料池冒料事故，避免了矿浆预处理器加药喷溅现象，稳定了浮选入料量，浮选分选指标稳定性提高，浮选尾矿灰分得到进一步提高，浮选油耗得到一定程度降低。

2021年1月份吨精煤浮选油耗0.30 kg，与上年同期0.35 kg相比降低0.05 kg。按全年75 万t精煤产量计算，全年可节油37.5 t，浮选药剂单价按7 500元/t计，年节支28.13 万元。压滤尾煤灰分61.23%，与上年同期57.87%相比，提高3.36个百分点，浮选抽出率提高2.26个百分点，折合精煤回收率0.35%，按每年入洗原煤150万t计算，可多生产精煤5 250 t，创效682.5 万元。

5 结 语

九龙生产部以生产过程中出现的问题为切入点，结合工艺流程，在改造思路上也创新性地利用液面控制去稳定浮选入料量，实施了浮选入料泵智能控制改造，既避免了以往人工调节的时滞问题，又使得浮选工序更加易于控制，同时消除了原矿池冒料、入料泵喝风等事故隐患，可谓一举三得，为企业创造了可观的效益。