跟蹤原煤煤質(zhì)變化控制給煤理論的研究2004-9-7 |
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在選煤技術發(fā)展進程中，跳汰選因其具有處理量大、分選效果好、適應性強等多項優(yōu)點 ，曾長期占據(jù)領先地位。然而自上世紀后期以來，跳汰選應用比重逐步縮小。究其原因，主 要是由于影響跳汰過程的因素甚多，自動控制難度較大，以致其內(nèi)在潛力尚未充分發(fā)掘。多 年來，曾有多種自控系統(tǒng)出現(xiàn)，但僅限于排料調(diào)節(jié)的初級階段，收效有限。長期的生產(chǎn)實踐 使 我們認識到，完善的跳汰機自控，必須在跟蹤原料質(zhì)量變化進行給、排料調(diào)節(jié)的同時監(jiān)測產(chǎn) 品質(zhì)量，形成閉環(huán)綜合自控系統(tǒng)。本研究正是沿著這一思路進行，所開發(fā)的TKX系列跳汰機 自控裝置在生產(chǎn)中經(jīng)受了長期考驗，由于其良好的技術經(jīng)濟效果，已為現(xiàn)場所接受。 1 跟蹤原煤煤質(zhì)變化控制給煤理論 盡管跳汰選涉及對“風、水、給、排”4大參數(shù)的控制，但在實際生產(chǎn)操作過程中，將 風、水調(diào)節(jié)好后就不再變化（偶爾微調(diào)即可）；這樣，控制的重點可以集中在“給、排”2 大參數(shù)之上。 入選原煤煤質(zhì)特性的隨機變化是影響精煤灰分穩(wěn)定的擾動源，對此提出“跟蹤原 煤煤質(zhì)變化控制給煤”的理論，如圖1所示。 從跳汰機自動控制的角度看，入選原煤煤質(zhì)特性的變化可分成2類，一類是原煤的“精、中 （夾矸煤）、矸”比例變化及電振給煤條件下粘滯性的變化對跳汰機一、二段重物料層厚度 的影響——這類變化可由“根據(jù)跳汰機一、二段重物料層厚度控制給煤”來解決；另一類是原煤的其它復雜變化（如原煤中各低密度級的含量及灰分、粒度 組成、泥化程度等）對跳汰機二段最佳分選密度的影響——這類變化可由灰分閉環(huán)控制（或 操作者憑借經(jīng)驗觀察并 結(jié)合精煤快灰調(diào)解二段浮標測量密度）追蹤二段最佳分選密度的變化來解決。 圖1 跟蹤原煤煤質(zhì)變化控制給煤理論圖解（略） 2 3個實時測量/分選密度與灰分閉環(huán)控制理論 對于兩段結(jié)構(gòu)的跳汰機，精煤灰分取決于對二段分選密度的控制。對于采用 浮標探測重物料層厚度的跳汰機控制系統(tǒng)，在控制過程中的任一時刻，在跳汰機二段存在著 3個實時測量/分選密度、浮標實時測量密度、二段最佳實時分選密度、跳汰機二段實時實 際分選密度。 在選煤生產(chǎn)要求分選精煤灰分最佳值為定值的前提下，由于入選原煤煤 質(zhì)隨機變化，在跳汰機二段必然對應1個最佳實時分選密度，簡稱“二段最佳分選密 度”。 由于入選原煤煤質(zhì)隨機變化，“二段最佳分選密度”必然是1個連續(xù)變化的隨機變量，如果要求每一時刻的溢流精煤灰分為最佳值，就必須控制“二段實際分選密度”，追蹤“二段最佳分選密度”的隨機變化。 在跳汰機自動控制系統(tǒng)中已經(jīng)建立了浮標測量密度與二段實際分選密度的相關性。這樣，根 據(jù)測灰儀測得的精煤的實時灰分與設定灰分相對比，及時調(diào)整浮標測量密度，通過給煤 /排料綜合優(yōu)化控制，就可改變二段實際分選密度，達到控制精煤灰分的目的，實現(xiàn)對精煤 的灰分閉環(huán)控制。 3 跟蹤原煤煤質(zhì)變化控制給煤理論的實用性 跟蹤原煤煤質(zhì)變化控制給煤理論的實用性在于，它不僅僅是指出問題的焦點，同 時提供了解決矛盾的具體可行方法，在現(xiàn)場應用中體現(xiàn)出如下優(yōu)點。 �。�1) 省去了給煤控制專用的檢測環(huán)節(jié)，控制系統(tǒng)得到簡化，控制功能大為增強。 （2) 跳汰機一、二段重物料層厚度在相當程度上實時反映原煤煤質(zhì)的變化，跟蹤原煤煤質(zhì) 變化的給煤控制時間遠遠小于測灰儀的灰分反饋控制時間，在原煤難選或原煤煤質(zhì)波動頻繁 的復雜條件下，體現(xiàn)出快速跟蹤煤質(zhì)變化的實時控制效果，同時為實現(xiàn)精煤灰分 閉環(huán)控制奠定了基礎。 （3) 特別適應于一、二段排矸提斗提升能力受限的現(xiàn)場條件，可在保證精煤灰分穩(wěn)定前 提下，使跳汰機保持高處理量臨界狀態(tài)運行，緩解了穩(wěn)定精煤灰分與增加處理量的矛盾 。 �。�4) 解決了跳汰機控制參數(shù)過多的矛盾。由于一、二段重物料層厚度穩(wěn)定，對調(diào)節(jié)風、 水的要求大為減弱，將風、水、給、排的復雜控制化簡成“給、排控制為主，風、水微調(diào)為 輔，灰分閉環(huán)控制把關”的簡化控制模式，使跳汰機的自動化程度顯著提高。 4 TKX系列跳汰機自控系統(tǒng)簡介及其應用效果 4.1 TKX系列跳汰機自控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)(圖2) TKX-Ⅲ集成控制系統(tǒng)在輸出數(shù)控風閥控制信號的同時，接收煤倉料位和一、二段重物料 層厚度測量信號，實現(xiàn)對一、二段排料系統(tǒng)和給煤雙重綜合優(yōu)化控制；根據(jù)測灰儀反饋的精 煤灰分與設定灰分相對比，自動調(diào)整二段重物料層厚設定值來調(diào)整二段浮標的測量密度，進 行灰分閉環(huán)控制�；曳珠]環(huán)的調(diào)節(jié)作用同時對排料、給煤產(chǎn)生反饋作用，構(gòu)成對入洗原煤煤 質(zhì)變化的實時跟蹤，在動態(tài)運行過程中自動尋優(yōu)調(diào)節(jié)，實現(xiàn)排料、給煤、灰分閉環(huán)的三重 綜合優(yōu)化控制。 上位機可接收多臺控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)，構(gòu)成“集散控制模式”。在上述主要功能基礎上，配 備了與選煤廠集控、與現(xiàn)場關鍵設備的運行閉鎖；同時控制系統(tǒng)配備了手/自動切換的多種 操作模式，構(gòu)成“自動操作為主，其它操作方式為輔”，適應現(xiàn)場各種復雜情況下的操作需 求。 圖2 TKX-Ⅲ型跳汰機自控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 4.2 TKX系列跳汰機自控系統(tǒng)的應用效果 表1 小康礦選煤廠鑒定性試驗結(jié)果（略） TKX系列跳汰機自控系統(tǒng)先后應用于老虎臺礦選煤廠、鐵煤集團小康礦選煤廠、小青礦 選煤廠，截止2004年初已有6套裝置用于生產(chǎn)，其中老虎臺礦選煤廠的系統(tǒng)已穩(wěn)定 運行7年之久。 以小康礦選煤廠的鑒定性試驗為例，自動控制與原手動控制相比較，效果如表1。 使用TKX自控系統(tǒng)的各選煤廠的應用效果如表2。 由表2可見，在動力煤的粒煤入洗條件下：跳汰機的數(shù)量效率均在96% 以上；矸中帶煤（-1.8含量）均在6%以下；由于原煤處理量比手動控制提高18%，現(xiàn)場分別 將入洗原煤粒度由原來23 mm降到15mm、13 mm ，即降低了入洗粒度的下限值，擴大了入洗 量。 4.3 給煤/排料/灰分閉環(huán)三重綜合優(yōu)化控制的現(xiàn)場試驗 小康礦選煤廠跳汰機精煤灰分閉環(huán)是在2002年6月投入的，取得了較為理想的試驗效果。 記錄數(shù)據(jù)期間，給煤、排料、灰 分閉環(huán)全部在自動控制下進行，同時要求保證精煤皮帶物料層厚度滿足測灰儀的要求，以保 證測量灰分的精度。控制系統(tǒng)將精煤灰分設定為19.6%。為了使灰分得到及時反 饋，取每分鐘即時灰分輸入控制系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)處理、識別，之后對跳汰機二段設定值進行自 動調(diào)整。該控制系統(tǒng)實時測試曲線可以反映出原煤煤質(zhì)變壞后，通過三重自動調(diào)節(jié)使精煤灰 分穩(wěn)定的過程。 表2 TKX自控系統(tǒng)在各選煤廠的應用效果（略） 4.4 實時控制特性分析 通過對上述“給煤/排料/灰分閉環(huán)三重綜合優(yōu)化控制”的調(diào)節(jié)過程的分析，可以得出以下結(jié) 論。 �。�1) 入選原煤煤質(zhì)是隨機實時變化的，在跳汰機二段的“3個實時測量/分選密度與灰 分閉環(huán)控制”和“跟蹤原煤煤質(zhì)變化控制給煤”的跳汰機控制理論，揭示了跳汰選內(nèi)在矛盾 的規(guī)律性。 （2) 實施“給煤/排料/灰分閉環(huán)三重綜合優(yōu)化控制”，可有效地適應原煤煤質(zhì)的變化 ，在跳汰機處理量保持高位運行的同時，保證精煤灰分合格。即通過自動控制手段，找 出了解決上述矛盾規(guī)律性的方法。 來源：中國煤炭 |
| 編 輯：蘭天 |