數(shù)控洗煤系統(tǒng)

1、數(shù)控洗煤系統(tǒng)數(shù)控局部PLC是怎樣編程和控制電磁閥和排矸電機(jī)3.1 風(fēng)、水、給煤、排料、周期等跳汰機(jī)主要參數(shù)控制系統(tǒng) 跳汰機(jī)各工藝參數(shù)之間相關(guān)性強(qiáng)， 調(diào)整時(shí)需互相協(xié)調(diào)。 跳汰過(guò)程由兩個(gè)根本過(guò)程組成，即物料按密度分層和最終產(chǎn)品的別離過(guò)程， 兩個(gè)過(guò)程既相互獨(dú)立又相互影響， 物料按密度 分層是全過(guò)程的關(guān)鍵。這是因?yàn)?，只有在精確分層的根底上，才可能別離出更多的合格產(chǎn) 品；而且作為排料依據(jù)的床層檢測(cè)元件浮標(biāo)所處層位的可靠性和準(zhǔn)確性均依賴于分層效 果。分層過(guò)程是煤和矸石、中煤相對(duì)運(yùn)動(dòng)的結(jié)果，煤相對(duì)向上、向前運(yùn)動(dòng)就產(chǎn)生了分層， 相對(duì)運(yùn)動(dòng)的阻力大，相對(duì)位移困難，分層也困難，反之亦然。因此，相對(duì)運(yùn)動(dòng)阻力的大小 直

2、接反映了分層難易程度。跳汰機(jī)主要參數(shù)控制系統(tǒng)，通過(guò)調(diào)整風(fēng)、水、給煤、排料、周 期等參數(shù)，將相對(duì)運(yùn)動(dòng)阻力控制在一定范圍內(nèi)，使其不要過(guò)大，也不要過(guò)小，以保證物料 順利地按密度分層， 同時(shí)，在一定程度上也保證了浮標(biāo)檢測(cè)的準(zhǔn)確性和自動(dòng)排料系統(tǒng)的可 靠運(yùn)行，最終保證了建立在自動(dòng)排料根底上的煤質(zhì)劃分系統(tǒng)的可靠性。3.2 跳汰機(jī)及其周邊關(guān)聯(lián)設(shè)備的自動(dòng)啟停系統(tǒng) 該系統(tǒng)能在接到啟車指令后，進(jìn)行必要的打點(diǎn)聯(lián)絡(luò)，在得到回應(yīng)后逆煤流啟車，接到停車指令后順煤流停車。 在緩沖倉(cāng)料位計(jì)和總水流量計(jì)等儀器的配合下還可實(shí)現(xiàn)欠煤、 欠 水、設(shè)備故障報(bào)警，同時(shí)使跳汰機(jī)處于休眠或半休眠等待狀態(tài)，保持床層，待報(bào)警解除后 自動(dòng)恢復(fù)正常運(yùn)

3、行。3.3 跳汰機(jī)處理量?jī)?yōu)化控制系統(tǒng)該系統(tǒng)給料控制，除人為給定外還可有下面兩種選擇：在不要求大處理量的場(chǎng)合， 根據(jù)來(lái)煤量自動(dòng)調(diào)整入洗量以減少等待和設(shè)備的啟停次數(shù)， 做到長(zhǎng)期均衡入洗， 穩(wěn)定產(chǎn)品 質(zhì)量。根據(jù)自感知的入料性質(zhì)矸石和中煤排量和粒度組成，自動(dòng)調(diào)整給料量使其達(dá)到較為理想的分選效果的同時(shí)，盡可能加大處理量。3.4 入料煤質(zhì)變化自感知系統(tǒng)該跳汰機(jī)采用了漏斗倉(cāng)式穩(wěn)靜滾輪排料方式， 可實(shí)現(xiàn)連續(xù)排料， 排料體積量與排料輪 轉(zhuǎn)速成正比；同時(shí)采用了給料量與變頻調(diào)速器頻率對(duì)應(yīng)較好的給料機(jī)。因此，在分選過(guò)程 中對(duì)當(dāng)前的給煤和中煤、矸石量的相對(duì)情況，系統(tǒng)是可感知的，系統(tǒng)可根據(jù)矸石和中煤的 相對(duì)排放量，粗略地

4、劃分出分選的難易程度易選、中等可選、難選等九級(jí)模糊分類 。 同時(shí)實(shí)踐說(shuō)明，床層橫向推力檢測(cè)裝置的信號(hào)一定程度地反映了入料整體平均粒度的大 小，所以系統(tǒng)也可根據(jù)粒度組成的大概情況將其進(jìn)行模糊分類。跳汰機(jī)風(fēng)閥自動(dòng)控制丄、八、-1 前言目前跳汰機(jī)數(shù)控風(fēng)閥控制， 均采用手動(dòng)調(diào)節(jié)的開環(huán)控制方式， 跳汰機(jī)作為選煤廠的關(guān) 鍵設(shè)備，其風(fēng)閥控制的自動(dòng)化問題長(zhǎng)期以來(lái)未能解決。跳汰司機(jī)在生產(chǎn)操作過(guò)程中，需要 根據(jù)入料性質(zhì)、給料量、工作風(fēng)壓、床層狀態(tài)等外部條件的變化，不斷調(diào)整風(fēng)閥參數(shù)，操 作繁瑣，產(chǎn)品質(zhì)量得不到保證。同時(shí)，由于風(fēng)閥系統(tǒng)的執(zhí)行元件動(dòng)作頻繁，故障率相對(duì)較 高，現(xiàn)有控制方法無(wú)法判斷故障和發(fā)出有效的報(bào)警信號(hào)，

5、致使設(shè)備帶故障運(yùn)行，更嚴(yán)重地 影響分選指標(biāo)。 本文在分析跳汰機(jī)工作原理的根底上， 提出利用空氣室水位信號(hào)進(jìn)行風(fēng)閥 參數(shù)自動(dòng)調(diào)節(jié)的方法， 從而實(shí)現(xiàn)跳汰機(jī)風(fēng)閥控制自動(dòng)化。 使跳汰床層始終保持適宜的振幅， 保證較高的洗選效率和處理量， 不但克服了由于風(fēng)壓波動(dòng)、 給煤量改變等因素造成的不良 跳汰現(xiàn)象，同時(shí)，當(dāng)風(fēng)閥系統(tǒng)的執(zhí)行氣缸、電磁閥及其接線發(fā)生故障時(shí)，能夠及時(shí)報(bào)警 , 通知維修人員進(jìn)行處理，從而將邁出實(shí)現(xiàn)跳汰機(jī)崗位無(wú)人值守的重要一步。2 跳汰過(guò)程施行風(fēng)閥自動(dòng)調(diào)整的外部條件為：控制用風(fēng)壓力為0.40. 5MPa工作用風(fēng)壓力為0.030.04MPa篩下空氣室；跳汰機(jī)水量和篩上水位正常；各室的進(jìn)氣閥和排氣

6、閥最大 開度行程已調(diào)整合理。為了防止床層“翻花 ，設(shè)備開機(jī)時(shí)的跳汰周期從排氣期開始， 之后是壓縮期、進(jìn)氣期和膨脹期，如圖 1 所示。以上的風(fēng)閥跳汰參數(shù)，是以電控設(shè)備發(fā)出 的電平信號(hào)為時(shí)間基準(zhǔn)的。 其對(duì)應(yīng)的機(jī)械動(dòng)作過(guò)程和工藝分選過(guò)程均滯后于電平信號(hào)。 為 表達(dá)方便起見，以進(jìn)氣期開始分析其動(dòng)作過(guò)程。圖 1 跳汰波形曲線進(jìn)氣期：進(jìn)氣閥電平翻開，排氣閥電平關(guān)閉。在進(jìn)氣過(guò)程中，工作風(fēng)進(jìn)入空氣室，室 內(nèi)水位下降。水流經(jīng)過(guò)導(dǎo)流板后上升，將跳汰機(jī)篩板上的物料床層托起。托起的速度取決 于風(fēng)壓和進(jìn)氣閥開度，托起的高度取決于進(jìn)氣期進(jìn)氣時(shí)間 。通常，入選物料粒級(jí)越寬， 要求托起的速度和高度越大；反之，粒級(jí)越窄，要求托

7、起的速度和高度越小。進(jìn)氣期的作 用是保證物料被整體有序地托起， 且形成足夠的沉降分層距離， 同時(shí)進(jìn)氣過(guò)程也具有某些 分層作用。膨脹期：進(jìn)氣期結(jié)束后，進(jìn)氣閥電平關(guān)閉，排氣閥電平仍關(guān)閉。在膨脹過(guò)程中，空氣 室內(nèi)的水位處于低位，振蕩趨穩(wěn)。篩板的上升水流停止，物料依其密度在水介質(zhì)中按不同 的速度沉降分層。 密度越大，沉降速度越快； 反之，密度越小，沉降速度越慢。膨脹期膨 脹時(shí)間是物料最主要的分層過(guò)程，應(yīng)保證重物料該分選段的產(chǎn)品沉降停止。排氣期： 排氣閥電平翻開，進(jìn)氣閥電平關(guān)閉。 在排氣過(guò)程中，空氣室內(nèi)氣體排至大氣， 室內(nèi)水位上升。篩板的水流下降，在膨脹期未充分沉降的上層較輕物料迅速落下，少局部 細(xì)顆粒

8、高密度物料透篩排出。排氣速度取決于排氣閥開度，排氣期排氣時(shí)間應(yīng)保證空 氣室水位恢復(fù)到進(jìn)氣期開始時(shí)的位置。壓縮期：排氣期結(jié)束后，排氣閥電平關(guān)閉，進(jìn)氣閥電平仍關(guān)閉。在壓縮過(guò)程中，空氣 室內(nèi)的水位處于高位，振蕩趨穩(wěn)。篩板下降水流停止，物料床層穩(wěn)定。此延時(shí)時(shí)間應(yīng)大于 排氣閥的關(guān)閉動(dòng)作過(guò)程，以防止排氣閥和進(jìn)氣閥在動(dòng)作過(guò)渡期均處于半開狀態(tài)將工作 風(fēng)“短路掉。跳汰周期是進(jìn)氣期、膨脹期、排氣期和壓縮期之和。在同一個(gè)產(chǎn)品段內(nèi)，各分選室間 的進(jìn)氣期、排氣期分別同步動(dòng)作，以免打亂床層。不同的產(chǎn)品段如矸石段、中煤段間 可以同相或反相動(dòng)作， 一臺(tái)跳汰機(jī)的各分選室工作在共同的跳汰周期， 該跳汰周期的值等 于各分選室要求跳

9、汰周期的最大值。每一個(gè)跳汰周期， 空氣室水位經(jīng)歷一個(gè)循環(huán)變化， 空氣室的水位波動(dòng)狀態(tài)將隨著不同 的跳汰參數(shù)而改變，不合理的跳汰參數(shù)將導(dǎo)致不良的跳汰床層，如圖2 所示。保持穩(wěn)定和適當(dāng)?shù)乃徽穹?是跳汰機(jī)篩上物料良好分層的必要條件， 跳汰機(jī)的各個(gè)空氣室具有不同 的水位振幅要求。 在矸石段，物料床層較厚， 需要較大的振幅； 在中煤段，物料床層較薄， 需要較小的振幅。圖 2 床層現(xiàn)象分析3 故障原因造成常見故障現(xiàn)象的原因是： 該空氣室的進(jìn)氣量和排氣量不平衡。 當(dāng)進(jìn)氣量大于排氣 量時(shí)，氣體就會(huì)從空氣室下沿溢出，上升至篩板并穿過(guò)物料層在水面形成大量氣泡，沖亂 已經(jīng)形成的床層，這就是“翻花現(xiàn)象；反之，當(dāng)進(jìn)

10、氣量小于排氣量時(shí)，空氣室水位振蕩 范圍不斷上移，直至空氣室頂端，水位振幅減小，最終使篩板上物料失去分選動(dòng)力，形成 “偏振現(xiàn)象。跳汰機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中，由于工作風(fēng)壓、床層厚度以及跳汰參數(shù)尤其是風(fēng) 閥參數(shù)的異常變化，就會(huì)形成上述現(xiàn)象。在特殊情況下，風(fēng)閥控制系統(tǒng)中電路故障、接 線脫落、控制風(fēng)壓失常，氣源三聯(lián)體、電磁閥或者執(zhí)行氣缸損壞等，也會(huì)形成上述現(xiàn)象。 事實(shí)上，空氣室水位的變化對(duì)風(fēng)閥的進(jìn)、排氣期調(diào)整效果具有一種制衡作用。設(shè)想當(dāng)進(jìn)氣 期和排氣期都等于某一值時(shí)，空氣室水位穩(wěn)定在高水位G和低水位D之間振蕩。增加進(jìn)氣 期，水位將穩(wěn)定在偏下的兩點(diǎn)間振蕩，僅當(dāng)進(jìn)氣期增加較多時(shí)，才會(huì)產(chǎn)生“翻花現(xiàn)象， 如果空氣室有足

11、夠的高度， 低水位時(shí)具有的反水壓足以平衡工作風(fēng)壓， 那么無(wú)論如何增加進(jìn) 氣期，也不會(huì)有“翻花產(chǎn)生。增加排氣期，水位將穩(wěn)定在偏上的兩點(diǎn)間振蕩，僅當(dāng)排氣 期增加較多時(shí)，才會(huì)產(chǎn)生“偏振現(xiàn)象，如果空氣室為篩側(cè)式的，高水位時(shí)空氣室內(nèi)氣壓 等于大氣壓，那么無(wú)論如何增加排氣期，也不會(huì)有“偏振產(chǎn)生。由上述分析可以看出，當(dāng)空氣室頂端和底端均具有一定高度時(shí)，進(jìn)、排氣期可以任意 調(diào)整而不會(huì)出現(xiàn)問題。但是，這樣做就將極大增加機(jī)體重量，并且返回到篩側(cè)式跳汰機(jī)時(shí) 代，其代價(jià)是不可接受的?？梢赃m當(dāng)設(shè)計(jì)空氣室的高度，利用其制衡作用，再輔以空氣室 水位電控，完全能夠保證跳汰床層始終處于正常起振狀態(tài)。4 控制原理要到達(dá)理想的控制

12、目標(biāo)， 需要在每個(gè)空氣室安裝一臺(tái)水位傳感器， 同時(shí)在每個(gè)分選室 的篩板上安裝一臺(tái)床層料位傳感器， 風(fēng)閥自動(dòng)控制裝置將根據(jù)對(duì)物料振幅的要求， 以及空 氣室水位不超越上、下限的要求，自動(dòng)調(diào)整各室的進(jìn)氣期、膨脹期、排氣期和共同的跳汰 周期。對(duì)傳感器的根本要求是精度高、 跟蹤速度快、防塵防水、 可靠性好、壽命長(zhǎng)，而且， 安裝固定這些傳感器的機(jī)械局部也同樣要求適應(yīng)傳感器的性能。 由于床層料位傳感器和其 安裝機(jī)構(gòu)較為復(fù)雜和昂貴，目前配備起來(lái)仍有困難。為了避繁就簡(jiǎn)，考慮只安裝水位傳感 器的簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)， 根本可滿足現(xiàn)有選煤廠在資金緊張情況下設(shè)備改造的需要， 保證控制 系統(tǒng)的可靠性圖 3。具體控制過(guò)程如下：安

13、裝在空氣室側(cè)邊的水位傳感器，不斷檢測(cè) 空氣室水位的變化， 并在每一個(gè)跳汰周期結(jié)束時(shí)， 控制器采集并存儲(chǔ)一個(gè)最高水位信號(hào)值 G和一個(gè)最低水位信號(hào)值 D,當(dāng)G與D的差水位振幅大于水位振幅設(shè)定值與死區(qū)的和 時(shí)，自動(dòng)步進(jìn)減小進(jìn)氣期H和排氣期L的值，以使檢測(cè)的水位振幅逐步減小，直至接近設(shè) 定的水位振幅。相反，當(dāng)G與D的差小于水位振幅設(shè)定值與死區(qū)的差時(shí)，自動(dòng)步進(jìn)增大進(jìn) 氣期H和排氣期L的值，以使檢測(cè)的水位振幅逐步增大，直至接近設(shè)定的水位振幅。圖 3 水位傳感器安裝示意圖 除了控制空氣室水位的振幅之外，水位還必須在空氣室的上、下限之內(nèi)波動(dòng)。否那么， 跳汰機(jī)床層將會(huì)出現(xiàn)“翻花或“偏振現(xiàn)象， “翻花將攪亂已形成

14、的床層，而“偏振 將難以形成良好的床層。這就要求當(dāng) G大于設(shè)定上限時(shí)，自動(dòng)步進(jìn)增加進(jìn)氣期 H的值，同 時(shí)，減小排氣期L的值，以使水位振幅保持不變，而振蕩中心線下移。反之，當(dāng)D小于設(shè)定下限時(shí)，自動(dòng)步進(jìn)減小進(jìn)氣期H的值，同時(shí)增大排氣期L的值，以使水位振幅保持不變， 而振蕩中心線上移。進(jìn)氣期H和排氣期L的值不是可以無(wú)限增加或減小的，在振幅一定的情況下，影響其值的主要因素有：進(jìn)氣閥和排氣閥的最大開度行程 、工作風(fēng)壓力、物 料床層厚度等。在各因素可以允許的波動(dòng)范圍內(nèi)，H和L的值通常為0.150. 50s。膨脹期的長(zhǎng)短取決于跳汰機(jī)篩上重物料的振幅和在水中的干擾沉降速度。 總的來(lái)說(shuō)：密度越大、 顆粒越大、形

15、狀圓滑的物料沉降速度越快，如果振幅越小，那么需要的膨脹期越短；密度越 小、顆粒越小、形狀不規(guī)那么的物料沉降速度越慢，如果振幅越大，那么需要的膨脹期越長(zhǎng)。 由于物料振幅小于水位振幅， 而且物料在膨脹期初期由上升狀態(tài)轉(zhuǎn)化為沉降狀態(tài)需要一個(gè) 過(guò)渡時(shí)間，忽略正負(fù)兩方面的因素，根據(jù)設(shè)定的水位振幅，可以近似計(jì)算各室膨脹期的時(shí) 間：P*=S* 。 h。 kb/vc=k 。 S*式中：P*某室膨脹期的計(jì)算值s。計(jì)算結(jié)果通常在0.200.60之間；S* 某室水位振幅設(shè)定值 。設(shè)定范圍 20 70；h 水位傳感器標(biāo)定長(zhǎng)度口。如0.6、0.8等；kb 空氣室水平截面與該室篩面之比。通常為 0.5左右；vc 該段重物

16、料的平均沉降速度m/s。矸石為0.30.4，中煤為0.20. 3;k綜合沉降常數(shù)。當(dāng) h=0.6m, vc=0.3m/s,kb=0.5 時(shí)，k=1。從上式可以看出，膨脹期的大小應(yīng)正比于設(shè)定振幅。調(diào)整設(shè)定振幅的大小，膨脹期的 時(shí)值就被自動(dòng)地改變。 壓縮期的時(shí)值， 應(yīng)略大于排氣閥關(guān)閉動(dòng)作的過(guò)渡時(shí)間。 蓋板式風(fēng)閥、 滑動(dòng)式風(fēng)閥和蝶閥式風(fēng)閥的動(dòng)作速度稍有差異，通常其壓縮期可在0.10. 15s間選取。 風(fēng)閥自動(dòng)控制裝置按照上述計(jì)算方法，對(duì)每一個(gè)空氣室的進(jìn)氣期、膨脹期、排氣期和壓縮 期分別計(jì)算，求和得到多個(gè)不同的計(jì)算周期， 取其最大值， 作為各室共同的候選跳汰周期， 與原有跳汰周期進(jìn)行比擬，其差值小于死

17、區(qū)范圍時(shí)，保存原有跳汰周期；其差值大于死區(qū) 范圍時(shí)，啟用候選跳汰周期。保證跳汰周期既能夠自動(dòng)調(diào)整又防止頻繁變化。壓縮期應(yīng)取 相同的值并設(shè)為同步點(diǎn)，跳汰周期內(nèi)多余的時(shí)間歸入膨脹期。應(yīng)當(dāng)注意的是：盡量合理調(diào)整風(fēng)閥行程，使跳汰機(jī)的風(fēng)閥整齊動(dòng)作，以保持各分選室 間的床層同步， 減少紊流對(duì)床層的破壞作用。 一個(gè)產(chǎn)品段內(nèi)相鄰分選室的跳汰振幅應(yīng)當(dāng)接 近，相位應(yīng)當(dāng)同步，這樣才能使整機(jī)分選效率有較大的提高。設(shè)計(jì)的程序框圖見圖4。當(dāng)某空氣室高水位超過(guò)上限，同時(shí)該室進(jìn)氣期已調(diào)到最大值，排氣期到最小值，即：G>95%, H=0.50s, L=0.15s，此時(shí)進(jìn)行上限報(bào)警。故障直接原因有：進(jìn)氣缸常閉、排氣缸常開、工 作風(fēng)壓消失等。圖 4 風(fēng)閥控制程序框圖當(dāng)某空氣室高水位低于下限，同時(shí)該室進(jìn)氣期已調(diào)到最小值，排氣期到最大值，即： G< 5% H=0.15s，L=0.50s，此時(shí)進(jìn)行下限報(bào)警。故障的直接原因有：