馬 鑫

（大同煤礦集團(tuán)大地選煤公司塔山選煤廠， 山西 大同 037000）

1 工程概述

同煤集團(tuán)大地選煤公司塔山選煤廠地處山西省大同市南郊區(qū)境內(nèi)，經(jīng)多次技術(shù)改造，當(dāng)前設(shè)計(jì)能力為2 800 萬(wàn)t/年。當(dāng)前采用0～50 mm 不分級(jí)、無(wú)壓重介三產(chǎn)品旋流器分選的選煤工藝，關(guān)鍵設(shè)備脫介篩、磁選機(jī)為進(jìn)口設(shè)備，90%的設(shè)備采用了集中控制。

當(dāng)前基于重介質(zhì)選煤工藝分選精度高、原煤適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn)，對(duì)重介質(zhì)選煤工藝進(jìn)行了優(yōu)化改造?？紤]到重介質(zhì)選煤工藝的關(guān)鍵參數(shù)的控制情況，必須對(duì)重介質(zhì)選煤過(guò)程進(jìn)行自動(dòng)化控制，從而可以準(zhǔn)確、迅速地檢測(cè)懸浮液的密度、液位等關(guān)鍵參數(shù)，并及時(shí)進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而有效完成整個(gè)選煤過(guò)程[1]。

2 重介設(shè)備集中控制技術(shù)與特點(diǎn)分析

2.1 控制原理

塔山選煤廠全集成自動(dòng)化集中控制系統(tǒng)，主要包括計(jì)算機(jī)集成控制及綜合自動(dòng)化系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)綜合信息管理系統(tǒng)、工業(yè)電視監(jiān)視系統(tǒng)三部分。

重介質(zhì)選煤過(guò)程的控制，其改造前的生產(chǎn)過(guò)程控制采用模擬盤(pán)實(shí)現(xiàn)，部分采用集中啟停車(chē)控制，對(duì)全廠幾百臺(tái)設(shè)備實(shí)行硬聯(lián)鎖（閉鎖）開(kāi)車(chē)控制，并根據(jù)工藝要求設(shè)置了多個(gè)閉鎖控制系統(tǒng)，對(duì)全廠的密度、深度、流量料位、液位等工藝參數(shù)實(shí)行控制，該過(guò)程依靠人工無(wú)法達(dá)到最佳的控制效果。自動(dòng)化集中控制系統(tǒng)采用PLC，實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)力設(shè)備的集中控制和設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的監(jiān)視、設(shè)備故障自動(dòng)處理和報(bào)警，以及全廠主要工藝參數(shù)的采集、檢測(cè)、跟蹤顯示，同時(shí)作為主控機(jī)實(shí)現(xiàn)與重介質(zhì)密度自動(dòng)控制系統(tǒng)的信號(hào)聯(lián)絡(luò)及數(shù)據(jù)傳送[2]。

2.2 構(gòu)成與特點(diǎn)

塔山選煤廠生產(chǎn)集控系統(tǒng)主要由監(jiān)控層、控制層和設(shè)備層組成。第一是監(jiān)控層，由選煤廠的監(jiān)控設(shè)備及監(jiān)控軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。包括1 臺(tái)H3 千兆光交換機(jī)、4臺(tái)操作員站、GEiFix 監(jiān)控組態(tài)軟件組成。第二是控制層，由選煤廠生產(chǎn)集中控制系統(tǒng)和工藝參數(shù)閉環(huán)控制系統(tǒng)組成，包括2 套AB 公司羅克韋爾的Logix-5000 可編程控制器做為主站、11 套各車(chē)間分站、浮選機(jī)單機(jī)自動(dòng)化系統(tǒng)等。第三是設(shè)備層，即現(xiàn)場(chǎng)級(jí)儀表、傳感器、執(zhí)行元?dú)饧?，包括電子皮帶稱、壓力變送器、密度計(jì)、流量計(jì)、料位計(jì)、自動(dòng)閥門(mén)等儀表。整個(gè)系統(tǒng)采用MOXA EDS-G205A-4PoE 全千工業(yè)交換機(jī)組成的千兆光纖環(huán)網(wǎng)無(wú)縫集成為統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)傳輸平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)信息共享，透明化交互傳輸。塔山選煤廠重介質(zhì)選煤過(guò)程控制系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)如圖1 所示[3]。

圖1 重介質(zhì)選煤過(guò)程控制系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖

3 自動(dòng)控制系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)分析

3.1 懸浮液密度的自動(dòng)控制技術(shù)

從下頁(yè)圖2 可以看到重介質(zhì)懸浮液密度自動(dòng)控制系統(tǒng)。采用γ 射線密度儀測(cè)定從合格介質(zhì)桶流出的重介質(zhì)懸浮液的密度，傳送至密度控制器，與給定值比較，再將控制輸出信號(hào)傳輸給執(zhí)行機(jī)構(gòu)。當(dāng)重介質(zhì)懸浮液密度過(guò)高時(shí)，調(diào)整執(zhí)行器2，增加補(bǔ)加水即可降低密度至給定值；當(dāng)重介質(zhì)懸浮液密度過(guò)低時(shí)，調(diào)整執(zhí)行器1，可分流一部分懸浮液到稀介質(zhì)處理系統(tǒng)磁選回收磁鐵礦，再補(bǔ)加回合格介質(zhì)桶，從而提高重介質(zhì)懸浮液密度；也可直接補(bǔ)加干磁鐵礦粉提高重介質(zhì)懸浮液密度?？偠灾?，應(yīng)使重介質(zhì)懸浮液的密度維持在穩(wěn)定的給定狀態(tài)，以獲得良好的分選效果[4]。

圖2 重介質(zhì)密度控制系統(tǒng)

3.2 介質(zhì)桶液位的自動(dòng)控制技術(shù)

合格介質(zhì)桶的液位調(diào)節(jié)（見(jiàn)圖3）主要采用分流以及補(bǔ)加介質(zhì)和水的辦法。超聲波液位計(jì)測(cè)得液位信號(hào)，將液位信號(hào)送給調(diào)節(jié)器，自動(dòng)控制分流閥門(mén)，調(diào)節(jié)分流量，使液位穩(wěn)定。當(dāng)液位過(guò)低時(shí)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)，自動(dòng)補(bǔ)加水。高密度介質(zhì)補(bǔ)加由密度控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)。介質(zhì)桶液位自動(dòng)控制的原理與密度自動(dòng)控制原理相似。

圖3 合格介質(zhì)桶液位自動(dòng)調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)示意圖

3.3 旋流器入口壓力的檢測(cè)及自動(dòng)控制

重介質(zhì)旋流器的入口壓力是旋流器的工作動(dòng)力來(lái)源，必須把旋流器入口壓力控制在合適的范圍內(nèi)。按照塔山選煤廠重介旋流器的入料壓力應(yīng)保持在0.22～0.30 MPa。自動(dòng)控制原理：在工控機(jī)的操作界面設(shè)定旋流器的入口壓力，壓力傳感器不斷采集實(shí)際測(cè)定值，由工控機(jī)與給定值進(jìn)行比較，并控制合介泵電動(dòng)機(jī)的變頻器或安裝在入料管上的電動(dòng)閥門(mén)的開(kāi)啟度，使入口壓力趨于穩(wěn)定。

4 重介質(zhì)選煤過(guò)程自動(dòng)控制技術(shù)的特點(diǎn)分析

1）先進(jìn)性。該自動(dòng)控制技術(shù)可以完成生產(chǎn)環(huán)節(jié)工藝設(shè)備啟停車(chē)、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)及主要檢測(cè)信號(hào)監(jiān)視。

2）可靠性。該自動(dòng)控制技術(shù)的系統(tǒng)在硬件、軟件的配置上相互關(guān)聯(lián)，功能上各自獨(dú)立，不僅具有設(shè)備啟停、閉鎖、順序控制功能，而且有數(shù)據(jù)處理及同計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接的功能。

3）高性價(jià)比。該自動(dòng)控制技術(shù)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)和選型時(shí)多做比較分析，使得系統(tǒng)具有高性價(jià)比。

4）靈活性。該選煤廠重介質(zhì)選煤自動(dòng)化控制系統(tǒng)具有調(diào)整靈活、控制功能完善、數(shù)據(jù)處理方便、顯示操作集中等優(yōu)點(diǎn)，加大了生產(chǎn)工藝的靈活性[5]。

5 經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益分析

減少啟停車(chē)時(shí)間，降低電耗。重介質(zhì)選煤過(guò)程自動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用，可根據(jù)選煤車(chē)間的實(shí)況進(jìn)行合理的停車(chē)程序設(shè)置，提高運(yùn)行效率，降低設(shè)備電耗。塔山選煤廠生產(chǎn)車(chē)間設(shè)備總功率為35 000 kW，按啟停車(chē)3 次/d 計(jì)算，可節(jié)省時(shí)間為20 min/次，1 年按300 個(gè)工作日計(jì)算，電費(fèi)按1.15 元/kWh 計(jì)算，每年可節(jié)約電費(fèi)為1 240 萬(wàn)元。

提高分選精度。重介質(zhì)選煤過(guò)程自動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)中懸浮液密度控制精度穩(wěn)定在±0.005 g/cm3，黏度控制精度穩(wěn)定在±2%，有效提高了該選煤廠的精煤產(chǎn)率及產(chǎn)品質(zhì)量。

減少事故處理時(shí)間。重介質(zhì)選煤過(guò)程自動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用，保障了選煤過(guò)程的穩(wěn)定運(yùn)行，降低了設(shè)備發(fā)生故障的概率，整個(gè)系統(tǒng)設(shè)備的維修量非常小。全面的自動(dòng)化監(jiān)控及監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能及時(shí)找到故障發(fā)生點(diǎn)，可及時(shí)做出正確的維修處理方案?？晒?jié)約事故處理時(shí)間為72 h/年，按6 800 t/h 計(jì)算，車(chē)間可多加工689.6 萬(wàn)t/年的原煤，增加精煤產(chǎn)量434.44 萬(wàn)t/年。

減人提效。重介質(zhì)選煤自動(dòng)化控制系統(tǒng)的投運(yùn)，可大幅度減少選煤廠車(chē)間崗位人員的配置，實(shí)現(xiàn)減人提效的目的。

6 結(jié)論

塔山選煤廠重介質(zhì)選煤自動(dòng)化控制系統(tǒng)的應(yīng)用有效實(shí)現(xiàn)了對(duì)全廠生產(chǎn)設(shè)備的集中控制，完成對(duì)懸浮液的密度、液位等關(guān)鍵參數(shù)的監(jiān)測(cè)，有效提高了選煤廠的經(jīng)濟(jì)效益和安全效益。重介質(zhì)選煤自動(dòng)化控制系統(tǒng)改造完成后，實(shí)現(xiàn)了選煤廠管、監(jiān)、控于一體的建設(shè)目標(biāo)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了建成數(shù)字高效、引領(lǐng)選煤行業(yè)新水平現(xiàn)代化選煤廠的目標(biāo)。