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重介質選煤自動化發(fā)展現狀
中國礦業(yè)大學化工學院 陳禹蒙 2020/3/16 11:02:57
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合格介質桶液位的高低反映分選系統(tǒng)中磁鐵礦粉的總量，液位過低，說明磁鐵礦粉總量過少，應增加加介閥U2開度以增加高濃度的介質懸浮液或磁鐵礦粉。另一方面，合格介質桶的液位有最高和最低限位，低位用于保證介質泵的進料壓力，高位用于保證停車時，系統(tǒng)中介質的回流容量。[2-3]
為實現對合格介質懸浮液的控制，在合格介質管路上安裝了密度計和磁性物含量計，在合格介質桶安裝了液位計，在精煤產品輸送帶上安裝了灰分儀［7-8］。
采用超聲波液位計檢測得到液位高度。當液位高與設定值時通過控制器調節(jié)介質分流量，分流一部分合格介質，使液位降低；當液位過低時，發(fā)出報警，并通過控制器加水閥或分流箱來增加水或濃介質。需要注意的是，增加水或濃質會引起懸浮液密度的改變，因此介質桶的液位控制與懸浮液密度控制統(tǒng)一考慮。[5]
1.4 旋流器入料壓力自動控制
在煤泥重介系統(tǒng)中通過檢測旋流器入口壓力,反饋控制上料泵轉速, 從而達到分選的目的。當然, 泵的轉速與壓力并不是線性關系, 但在工作點附近可以按線性處理。
調整入料壓力的方法有兩種；一、通過調整電機的轉速來實現入料壓力的穩(wěn)定, 這種方法對泵和閥磨損小。調整電機的轉速又有變頻調速和電磁調速, 變頻調速是目前公認的交流電機調速的最佳手段, 節(jié)約電能, 調速性能好, 但存在價格偏高問題。電磁調速需要裝電磁離合器, 進行土建改動。二、通過調節(jié)上料閥門控制入料壓力, 入料閥門開大會增加入料壓力。反之, 則減少壓力, 但隨之帶來的問題是閥門易于磨損。[6]
2 實現控制所應用的技術
2.1 PLC自動控制系統(tǒng) [9]
隨著電子技術的發(fā)展，目前在工業(yè)界廣泛應用可編程邏輯控制器（即PLC,Programmable Logic Controller）技術進行工藝流程和設備的控制。PLC是一種利用數字運算操作的電子設備，是專門為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計的。它采用可編程序的存儲器，用來執(zhí)行面向用戶的邏輯運算、順序運算、計時、計數和對算計運算等操作指令，并能通過數字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程。
PLC控制系統(tǒng)的目標是生產過程控制自動化，各參數均衡協(xié)調控制，同時各子系統(tǒng)在一定范圍內能單獨測控，以實現最終產品合格，精煤產率最高。
實踐中PLC軟件的開發(fā)，要充分考慮煤層地地質條件及開采過程中出現的煤質波動情況，
對煤質情況要進行認真的分析，同時要求提供的煤質資料一定要切合實際，這對軟件中各參數設定具有重要意義。
生產實踐證明，梁北選煤廠重介選煤PLC閉環(huán)控制系統(tǒng)具有小時處理量大、適應煤質變化能力強、產品質量穩(wěn)定、分選精度高、介質消耗少、數量效率高等優(yōu)良特點。
2.2 基于4-20mA電流環(huán)的重介選煤參數控制[10]
在重介選煤工藝參數控制系統(tǒng)中，由于介質桶密度場的復雜性，導致了控制系統(tǒng)的非線性和滯后性，加上控制變量的相互耦合關系，難以實現精確控制。在工業(yè)過程控制中，4-20mA電流環(huán)具有很強的抗干擾能力，能進行信號的遠距離傳輸，實現了設備的遠程控制，因而得到了廣泛的應用。
對于4-20mA電流環(huán)工業(yè)標準信號，上限20mA是因為防爆的要求，而下限4mA則區(qū)別于0的斷線故障信號，常取2mA斷線報警值。電流環(huán)包括發(fā)生器和接收器兩部分，用于將信息從遠端傳感器傳遞到中央處理單元，或從中央處理單元遠距離傳送到現場執(zhí)行器。
4-20mA電流環(huán)用于現場端過程參量的輸入、控制信號輸出以及執(zhí)行器的狀態(tài)反饋，適應了信號的長距離傳輸，抑制了工業(yè)現場的干擾和噪聲。生產實踐表明，應用了4-20mA電流環(huán)的PLD控制策略能實現重介系統(tǒng)分選密度的精確控制，能夠確保重介系統(tǒng)長時間連續(xù)穩(wěn)定運行，不需人工調節(jié)，使洗選產品煤的質量得到了很好地保證。
2.3基礎模糊控制的重介質自動控制系統(tǒng)[11]
傳統(tǒng)控制方法是采用PID 控制算法，將液位和密度分開獨立控制。由于液位和密度相互耦合，使得PID控制效果不理想，且由于重介質選煤過程是一個大滯后系統(tǒng)，而主選分流閥、加介閥和清水閥等執(zhí)行機構的特性參數也是非線性的，因此傳統(tǒng)的PID 控制算法難以滿足越來越高的控制精度要求。
針對重介質選煤過程存在的時變、非線性和強耦合等特征，采用模糊控制理論，建立了重介質選煤過程控制模型。該模型由模態(tài)識別器和3 個模糊控制器組成，協(xié)同調節(jié)主選分流閥、加介閥和清水閥。由于模糊控制不需要建立被控對象的精確數學模型。為此，利用模糊控制理論，構建了如圖1 所示的重介質選煤過程模糊控制模型。該模型由模態(tài)識別器和3 個模糊控制器組成，其中模態(tài)識別器根據合格介質桶的液位（未完，下一頁）
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