許雪潔

(山東科技大學(xué)礦業(yè)與安全工程學(xué)院，山東 青島 266590)

工序質(zhì)量控制是生產(chǎn)過程的質(zhì)量管理與質(zhì)量控制的核心，也稱統(tǒng)計過程控制(Statistical Process Control，SPC)。SPC就是應(yīng)用統(tǒng)計技術(shù)對過程中的各個階段進(jìn)行監(jiān)控和分析，及時發(fā)現(xiàn)和調(diào)整生產(chǎn)過程中的異常情況，保持過程處于穩(wěn)定的水平。對選煤廠洗選工序應(yīng)用SPC，有助于選煤廠連續(xù)地生產(chǎn)出滿足預(yù)定質(zhì)量要求的產(chǎn)品。

1 應(yīng)用背景

某選煤廠屬于礦井選煤廠，隸屬的煤礦于1999年正式投產(chǎn)，礦井核定生產(chǎn)能力320萬噸。主要可采煤層為3下和16、17三層煤，煤質(zhì)為氣煤和氣肥煤礦井。選煤廠處理能力為2.10Mt/a。目前，該煤礦主要產(chǎn)品包括洗大塊、A-8級洗精煤、洗中煤、混煤及干燥煤。其中，精煤為主導(dǎo)產(chǎn)品，文中以精煤產(chǎn)品灰分指標(biāo)為例進(jìn)行分析。

該選煤廠包括重介質(zhì)選矸，主洗，干燥三大生產(chǎn)車間。選煤廠主要的洗選工藝為：大于50mm塊煤用重介斜輪排矸(重介車間)；50～0.63mm粒級原煤采用兩產(chǎn)品重介旋流器主、再洗；0.63mm粗煤泥以下進(jìn)入煤泥重介旋流器分選；底流經(jīng)0.44mm高頻篩對粗煤泥進(jìn)行回收，細(xì)煤泥由快開隔膜壓濾機(jī)實現(xiàn)最終回收(主洗車間)。

2 數(shù)據(jù)收集

以精煤產(chǎn)品灰分指標(biāo)為例進(jìn)行分析和改善。

(1)數(shù)據(jù)來源。選煤廠每班按1小時的采制頻率進(jìn)行化驗，灰分結(jié)果出來后上報監(jiān)控室。因此，灰分?jǐn)?shù)據(jù)從監(jiān)控室中采集。

(2)數(shù)據(jù)要求。數(shù)據(jù)必須在入洗原煤質(zhì)量、生產(chǎn)工藝系統(tǒng)穩(wěn)定且連續(xù)生產(chǎn)的情況下收集。

(3)數(shù)據(jù)收集。從選煤廠監(jiān)控室收集了2017年5月10日8:00至2017年5月11日8:00共25個灰分實驗數(shù)據(jù)，如表1所示。

3 統(tǒng)計過程控制的應(yīng)用

3.1 分析用控制圖繪制

表1 分析用控制圖數(shù)據(jù)

圖1 分析用單值-移動極差控制圖

由判穩(wěn)準(zhǔn)則可知移動極差、單值均處于控制狀態(tài)，即生產(chǎn)過程處于穩(wěn)定狀態(tài)，且X圖控制界限在精煤灰分要求8.51%-9.0%以內(nèi)，說明該分析控制圖可以作為控制用控制圖進(jìn)行日常管理。

3.2 日常生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析

收集2017年6月15日8:00至2017年6月16日13:00共30個灰分?jǐn)?shù)據(jù)繪制控制圖進(jìn)行分析，如圖2所示。

圖2 日常生產(chǎn)數(shù)據(jù)單值-移動極差控制圖

從圖2中可以看出超出上控制界限的點共有5個，且灰分?jǐn)?shù)據(jù)波動較大，說明過程失控嚴(yán)重，需要查找過程失控原因并制定相應(yīng)的措施來提高過程穩(wěn)定性。

3.3 應(yīng)用結(jié)果分析

由選煤廠主洗車間的領(lǐng)導(dǎo)、技術(shù)和一般管理人員及班組長組成的小組，從5M1E六個方面，利用質(zhì)量工具魚骨圖，對影響重介精煤灰分的因素進(jìn)行討論和分析，如圖3所示。

圖3 重介精煤灰分影響因素魚骨圖分析

選煤廠主洗車間的領(lǐng)導(dǎo)、技術(shù)和一般管理人員及班組長組成的小組對圖中影響因素進(jìn)行進(jìn)一步分析后，得到入料量、懸浮液密度、入選原煤性質(zhì)、重介質(zhì)旋流器入料口壓力、脫介篩噴水量和合格介質(zhì)的凈化分流五個主要影響因素。

采用帕累托圖識別影響重介精煤灰分的關(guān)鍵因素。收集2017年7至10月份的重介精煤灰分?jǐn)?shù)據(jù)共1560個進(jìn)行分析，灰分在控制界限之外的共有579個。在對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析的同時，實時將數(shù)據(jù)反映給洗選現(xiàn)場的管理和技術(shù)人員，排查上述影響因素。經(jīng)過分析和統(tǒng)計，得到影響原因及其所占百分比，繪制帕累托圖，如圖4所示。

圖4 精煤灰分超限關(guān)鍵因素分析圖

從圖4中可見，A和B類累積頻率在0%～80%，屬A類因素，按照“關(guān)鍵少數(shù)、次要多數(shù)”的原則，懸浮液密度和重介質(zhì)旋流器入料口壓力不穩(wěn)定是影響精煤灰分超限的關(guān)鍵因素。

3.4 分析結(jié)果改善

通過對懸浮液密度和重介質(zhì)旋流器入料口壓力日常的調(diào)節(jié)和管理工作進(jìn)行考察發(fā)現(xiàn)，兩個參數(shù)不能根據(jù)入選原煤的數(shù)質(zhì)量得到及時調(diào)節(jié)，且持續(xù)維持在給定范圍或給定值的能力也不夠。因此，選煤廠應(yīng)該提高對懸浮液密度和重介質(zhì)旋流器入料口壓力的控制水平。

(1)重介質(zhì)懸浮液密度的控制。

可以通過設(shè)置自動測控系統(tǒng)實現(xiàn)對懸浮液密度的實時監(jiān)測和調(diào)節(jié)?？紤]到經(jīng)濟(jì)性和可行性，選煤廠設(shè)置了簡易普及型的自動控制系統(tǒng)，如圖5所示。

圖5 懸浮液密度自動測控系統(tǒng)

(2)重介質(zhì)旋流器入料口壓力的控制。

一是供介泵應(yīng)實行變頻控制；二是合格介質(zhì)桶的容積應(yīng)慎重計算選擇，其液位的上下限應(yīng)實施控制，即其下限液位不應(yīng)低于供介泵的需求，以排除供介泵的非正常工況，上限液位應(yīng)定位在停車時全部合格介質(zhì)返回后不致引起溢流，以免介質(zhì)損失。

4 SPC應(yīng)用效果評價

過程能力指數(shù)處于1.33-1.67之間時，屬于II級，說明過程能力充分。可見，對重介質(zhì)選煤廠應(yīng)用SPC控制重介精煤產(chǎn)品的灰分取得了比較滿意的過程改進(jìn)效果。

5 總結(jié)

本文將SPC應(yīng)用到重介質(zhì)選煤廠生產(chǎn)過程中，建立了適用于監(jiān)控選煤廠精煤產(chǎn)品灰分的控制圖，能夠發(fā)現(xiàn)指標(biāo)的異常波動情況，及時采取措施找到引起灰分指標(biāo)異常的關(guān)鍵原因，最后制定了有針對性的改善措施，在投入較少的情況下，達(dá)到了控制重介精煤產(chǎn)品灰分指標(biāo)的目的，穩(wěn)定了產(chǎn)品質(zhì)量。

[1] Keats, J.Bert, Miskulin, John.D, Runger, George.C. Statistical Process Control Scheme Design[J].Journal of Quality Technology,1995,27(3): 214-225.

[2] 王雪松, 鞏敦衛(wèi), 許世范.CIMS環(huán)境下選煤廠工序質(zhì)量控制[J]. 中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報,1999,28(3).

[3] 張公緒,孫靜.常規(guī)控制圖標(biāo)準(zhǔn)及其應(yīng)用[M]. 北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2000,13.

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