选煤自动化发展现状
前言
重介质选煤是煤炭分选最主要的工艺。根据，重介质选煤的原理，可以知道影响重介质分选效果的重要因素有:悬浮液密度，悬浮液粘度和流变性，悬浮液的稳定性等。其中悬浮液的粘度与悬浮液中煤泥含量相关。因此，要实现重介质选煤自动化，首先要自动测量和调节这些影响因素。
摘要:首先就要实现对影响重介质选煤的工艺参数的自动控制，才能实现重介质选煤的自动化，其次，控制系统的选用对自动化的实现也很重要。本文简介了目前广泛使用的PLC自动控制系统、和基于4-20mA电流环的重介选煤参数控制以及基础模糊控制的重介质自动控制系统。
关键词:重介质选煤 自动控制 PLC 模糊控制
Abstract: For realizing the automation of dense medium separation, the first thing is to reach the
automated control of parameter which will influence the dense medium separation and the second
thing is that the control system can be applied. This article simply introduce the PLC automated
control system which is applied widely, the control ofdense medium separation parameter based on
electric current loop and the dense medium separation parameter control system based on fuzzy
control.
The key words: dense medium separation automated control PLC fuzzy control.
1.影响效果的影响因素的测量和调节
1.1悬浮液密度的自动控制
悬浮液的密度大小直接影响实际分选密度，为了提高分选过程的工艺效果，其密度的波
3 动需小于0.1g/cm。实际分选密度波动应尽可能小一般要求进入分选机的悬浮液。在实际的
[1]生产中，通过控制悬浮液的密度是获得良好工艺效果的重要环节。
悬浮液的密度是单位体积悬浮液内加重质和水的质量之和。所以可以通过调节水量和加重质的质量来改变悬浮液密度。在实际的煤炭分选中，悬浮液密度的调节是通过分流阀U1，加介阀U2和清水阀U3实现的。当密度低时，通过提高主选分流器U1开度，并且加大主选分流量，使更多密度过低的稀释介质进入稀介质桶，并经磁选回收净化后返回合格介质桶。假如仍不能提高介质悬浮液的密度，可适当打开加介阀U2，向合格介质桶中加高浓度的介质
[2-3] 悬浮液; 密度过高时，打开清水阀U3，降低合格介质桶中的介质悬浮液的密度。
在生产过程中, 由于正常的介质消耗, 重介质悬浮液密度会逐渐降低, 产品也会由重介质悬浮液中带走一部分水份, 反而会使重介质悬浮液密度上升, 但二者并不平衡, 一般重介质悬浮液的水量损失大于介质损失, 最终总的效果是, 重介质悬浮液密度上。同时，重介质悬浮液的密度也随着煤泥量的增加而变高,且粘度也增大。粘度的增大对分选是不利的。此时控制系统将自动的打开加水阀门, 通过自动加水来保持重介质密度稳定。如果生产过程中出现其他意外情况, 也可能造成重介质密度低于工艺要求值, 自动控制系统将通过自动分流( 当分流器执行机构为自动时) , 提高介质密度, 如果液位下降较大, 接近下限时, 应及时补加合
[4] 格介质。
检查悬浮液密度的检查仪表有:放射性密度测定仪，双管压差密度计，以及水柱平衡密
度计等，由这些装置将所获得的一次信号，然后通过电子仪器转换成电讯号，传输给执行机[1] 构，用补加水或者补充加重质的方法，使得悬浮液的密度维持在稳定状态。1.2 悬浮液煤泥含量的自动控制
悬浮液煤泥含量与悬浮液粘度相关，煤泥含量高，会影响矿物的分选效果;煤泥含量低，则悬浮液稳定性降低，因此，合格的重介悬浮液煤泥含量一般要求稳定在40%-50% 范围内。[5]
目前, 国内外普遍采用的悬浮液粘度的检测方法是通过检测悬浮液中的磁性物含量和悬浮液密度, 并以此换算悬浮液中的非磁性物含量, 即煤泥含量, 也即以此来代表悬浮液的粘度。[6]因此，检查悬浮液煤泥含量需要借助密度计和磁性物含量计。
1.3合格介质桶液位控制
合格介质桶液位的高低反映分选系统中磁铁矿粉的总量，液位过低，说明磁铁矿粉总量过少，应增加加介阀U2开度以增加高浓度的介质悬浮液或磁铁矿粉。另一方面，合格介质桶的液位有最高和最低限位，低位用于保证介质泵的进料压力，高位用于保证停车时，系统
[2-3]中介质的回流容量。
为实现对合格介质悬浮液的控制，在合格介质管路上安装了密度计和磁性物含量计，在
,,7-8合格介质桶安装了液位计，在精煤产品输送带上安装了灰分仪。
采用超声波液位计检测得到液位高度。当液位高与设定值时通过控制器调节介质分流量，分流一部分合格介质，使液位降低;当液位过低时，发出报警，并通过控制器加水阀或分流箱来增加水或浓介质。需要注意的是，增加水或浓质会引起悬浮液密度的改变，因此介质桶
[5] 的液位控制与悬浮液密度控制统一考虑。
1.4 旋流器入料压力自动控制
在煤泥重介系统中通过检测旋流器入口压力,反馈控制上料泵转速, 从而达到分选的目的。当然, 泵的转速与压力并不是线性关系, 但在工作点附近可以按线性处理。
调整入料压力的方法有两种;一、通过调整电机的转速来实现入料压力的稳定, 这种方法对泵和阀磨损小。调整电机的转速又有变频调速和电磁调速, 变频调速是目前公认的交流电机调速的最佳手段, 节约电能, 调速性能好, 但存在价格偏高问题。电磁调速需要装电磁离合器, 进行土建改动。二、通过调节上料阀门控制入料压力, 入料阀门开大会增加入料压力。
[6] 反之, 则减少压力, 但随之带来的问题是阀门易于磨损。
2 实现控制所应用的技术
[9]2.1 PLC自动控制系统
随着电子技术的发展，目前在工业界广泛应用可编程逻辑控制器(即PLC,Programmable
Logic Controller)技术进行工艺流程和设备的控制。PLC是一种利用数字运算操作的电子设备，是专门为在工业环境下应用而设计的。它采用可编程序的存储器，用来执行面向用户的逻辑运算、顺序运算、计时、计数和对算计运算等操作指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。
PLC控制系统的目标是生产过程控制自动化，各参数均衡协调控制，同时各子系统在一定范围内能单独测控，以实现最终产品合格，精煤产率最高。
实践中PLC软件的开发，要充分考虑煤层地地质条件及开采过程中出现的煤质波动情况，
对煤质情况要进行认真的分析，同时要求提供的煤质资料一定要切合实际，这对软件中各参数设定具有重要意义。
生产实践证明，梁北选煤厂重介选煤PLC闭环控制系统具有小时处理量大、适应煤质变化能力强、产品质量稳定、分选精度高、介质消耗少、数量效率高等优良特点。 [10]2.2 基于4-20mA电流环的重介选煤参数控制
在重介选煤工艺参数控制系统中，由于介质桶密度场的复杂性，导致了控制系统的非线性和滞后性，加上控制变量的相互耦合关系，难以实现精确控制。在工业过程控制中，4-20mA电流环具有很强的抗干扰能力，能进行信号的远距离传输，实现了设备的远程控制，因而得到了广泛的应用。
对于4-20mA电流环工业标准信号，上限20mA是因为防爆的要求，而下限4mA则区别于0的断线故障信号，常取2mA断线报警值。电流环包括发生器和接收器两部分，用于将信息从远端传感器传递到中央处理单元，或从中央处理单元远距离传送到现场执行器。
4-20mA电流环用于现场端过程参量的输入、控制信号输出以及执行器的状态反馈，适应了信号的长距离传输，抑制了工业现场的干扰和噪声。生产实践表明，应用了4-20mA电流环的PLD控制策略能实现重介系统分选密度的精确控制，能够确保重介系统长时间连续稳定运行，不需人工调节，使洗选产品煤的质量得到了很好地保证。 [11] 2.3基础模糊控制的重介质自动控制系统传统控制方法是采用PID 控制算法，将液位和密度分开独立控制。由于液位和密度相互耦合，使得PID控制效果不理想，且由于重介质选煤过程是一个大滞后系统，而主选分流阀、加介阀和清水阀等执行机构的特性参数也是非线性的，因此传统的PID 控制算法难以满足越来越高的控制精度要求。
针对重介质选煤过程存在的时变、非线性和强耦合等特征，采用模糊控制理论，建立了重介质选煤过程控制模型。该模型由模态识别器和3 个模糊控制器组成，协同调节主选分流阀、加介阀和清水阀。由于模糊控制不需要建立被控对象的精确数学模型。为此，利用模糊控制理论，构建了如图1 所示的重介质选煤过程模糊控制模型。该模型由模态识别器和3 个模糊控制器组成，其中模态识别器根据合格介质桶的液位高低变化，选择不同的介质悬 浮液密度模糊控制器，综合调节主选分流阀U1、加介阀U2和清水阀U3的开度，将介质悬浮液密度控制在设定值附近，同时保证液位在规定范围内。
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