宮平平，郭少龍

(山西焦煤西山煤電斜溝煤礦，山西 興縣 033602)

斜溝煤礦選煤廠是一座設(shè)計處理能力15.00 Mt/a的特大型選煤廠，生產(chǎn)工藝為：大于50 mm塊煤采用重介淺槽分選；50～1.5 mm末煤采用兩段兩產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器主、再選；1.5～0.25 mm煤泥采用TCS粗煤泥分選機排矸；小于0.25 mm細煤泥不分選，采用臥式沉降離心機和快開壓濾機脫水回收。

斜溝煤礦選煤廠現(xiàn)階段的再洗密度控制系統(tǒng)共計有6套，分選設(shè)備重介旋流器直徑為1.45 m。再選合格介質(zhì)桶直徑為4.5 m，容積達到了65 m3。懸浮液密度調(diào)整需要操作員在上位機上手動開關(guān)合格介質(zhì)桶上的補水閥和分流閥。由于介質(zhì)桶容量較大，懸浮固體要想獲得均勻分布需借助重懸浮液自身循環(huán)攪拌得以實現(xiàn)，不可避免地出現(xiàn)密度反饋滯后現(xiàn)象，也容易造成波形振蕩以及密度慣性超調(diào)現(xiàn)象。精煤灰分在生產(chǎn)過程中無法得到精準控制。此外，主動調(diào)控過程中的操作員需要高度集中精神，造成職工勞動強度較高。

由此可見，人工密度控制無法和當前斜溝煤礦選煤廠千萬噸級生產(chǎn)質(zhì)量控制要求相匹配，重介智能高精度密控的研發(fā)是該廠急需突破的技術(shù)難題。

1 再洗重介質(zhì)懸浮液密度控制精度不穩(wěn)的原因分析

1.1 再洗重介質(zhì)懸浮液密度控制精度統(tǒng)計

對再洗段懸浮液密度隨機抽取某個工作日進行了統(tǒng)計，見表1。

表1 改造前再洗段重懸浮液的密度統(tǒng)計

由表1數(shù)據(jù)可知，改造前再洗段懸浮液密度波動值為±0.01 g/cm3。

1.2 造成密度控制波動的原因分析

(1)打分流和桶上補水無法精確控制。集控操作員通過打分流和桶上補水調(diào)整密度，閥門狀態(tài)為全開或全關(guān)，基本憑經(jīng)驗操作，無統(tǒng)一標準，因桶容量大，密度反饋滯后，經(jīng)常出現(xiàn)密度慣性超調(diào)和波形振蕩現(xiàn)象，造成精煤灰分在生產(chǎn)過程中控制難度不斷提升。

(2)開關(guān)回流不及時。生產(chǎn)中主洗往再洗竄介，需要開回流時由集控操作員通知崗位司機現(xiàn)場操作，由于廠房面積大、設(shè)備多、崗位人員巡檢任務(wù)重，導(dǎo)致開回流時間延遲，一定程度上影響了再洗密度的穩(wěn)定性。

2 提升再洗段懸浮液密度控制精度的措施

2.1 將回流閥引入集控系統(tǒng)

首先更換原回流閥，提升閥門運行可靠度(圖1)；其次，將閥門控制系統(tǒng)引入調(diào)度室上位機，集控操作員可根據(jù)生產(chǎn)需要隨時開關(guān)閥門。提高了控制再洗密度的時效性(圖2)，解決了現(xiàn)場職工頻繁往返開關(guān)閥門的問題，減輕了職工勞動強度。另外，在閥門上安裝了開關(guān)限位器，能夠隨時查看閥門狀態(tài)。

圖1 新回流閥現(xiàn)場安裝

圖2 回流閥上位機操作界面

2.2 引入智能密控

采用電控氣動線性調(diào)節(jié)閥代替補水閥以及分流閥等開關(guān)量閥門，解決了閥門全關(guān)、全開帶來的問題，實現(xiàn)精準調(diào)控。此外，補水控制對象由合格介質(zhì)泵入口調(diào)節(jié)閥代替原先的桶上補水閥(圖3、圖4)；其次，借助于Java編程語言開發(fā)智能控制算法。對現(xiàn)場PLC直接使用OPC通訊技術(shù)讀取泵運行電流、煤量、主再洗分選密度、合格介質(zhì)及稀介質(zhì)桶位等實時參數(shù)，構(gòu)建出密控系統(tǒng)閥門開度對應(yīng)的預(yù)測模型，借助于人工智能算法獲得精準度較高的結(jié)果，發(fā)放給PLC獲得精準控制。

圖3 改造之前的分流閥

具體表現(xiàn)為：工控PLC程序、補水閥的PID振蕩調(diào)節(jié)以及后臺Java在實時讀取合格介質(zhì)桶、稀介質(zhì)桶液位及密度變化，密度降低時補水比例閥開度變小，分流閥開度變大；密度增高時補水比例閥開度變大，分流閥開度變小。這樣反復(fù)調(diào)節(jié)，最終使補水閥和比例閥達到一個穩(wěn)定開度，保持動態(tài)平衡，穩(wěn)定桶位和密度。

3 改造效果及效益分析

3.1 改造效果

通過上述對策的實施，提高了再洗段懸浮液密度的控制精度。隨機抽取改造之后的某個工作日對再洗密度進行統(tǒng)計，結(jié)果見表2。由表2可以看出，再洗段懸浮液密度持續(xù)穩(wěn)定，控制精度為±0.003 g/cm3。改造效果較為明顯。

表2 改造后再洗段重懸浮液的密度統(tǒng)計

3.2 效益分析

改造前后隨機抽取10個工作日測量精煤灰分，具體見表3和表4。從表中可以看出，改造前，精煤灰分穩(wěn)定率均值為44.5%；改造后精煤灰分穩(wěn)定率均值為75.4%，穩(wěn)定了產(chǎn)品質(zhì)量。

表3 改造前精煤灰分統(tǒng)計

表4 改造后精煤灰分統(tǒng)計

4 結(jié) 語

斜溝選煤廠設(shè)備改造分別從將回流閥引入集控系統(tǒng)、引入智能密度控制系統(tǒng)兩方面進行，精煤灰分穩(wěn)定率由之前的44.5%提高至75.4%，穩(wěn)定了產(chǎn)品質(zhì)量，樹立了企業(yè)形象，提升了企業(yè)競爭力。再洗智能密度控制系統(tǒng)的投入降低了職工的勞動強度，提高了生產(chǎn)效率，極大地促進了工作效率以及質(zhì)量的提升。