鮑勇豪

（山西省陽泉市高新區(qū)山西華鑫電氣有限公司，山西 陽泉 045000）

引言

選煤廠是煤炭加工的源頭，選煤廠配煤任務(wù)非常繁重。但是目前各選煤廠人工目測配煤和人工確定配煤比例的方式精度較低，勞動強度大，配煤比例不容易控制，通過一套精確的配煤系統(tǒng)來保障配煤量準確性，則不僅保證了配煤煤質(zhì)參數(shù)的穩(wěn)定性，更能節(jié)省大量的優(yōu)質(zhì)煤源，同時減少了煤質(zhì)罰款，保證了用戶需求，使企業(yè)效益最大化。

1 系統(tǒng)工作原理

為保證配煤質(zhì)量，方案采用計算機控制技術(shù)、煤質(zhì)在線監(jiān)測技術(shù)、變頻技術(shù)和先進過程控制理論，實現(xiàn)對配煤過程的優(yōu)化控制，來提高配煤產(chǎn)品質(zhì)量。配煤系統(tǒng)采用電子秤和無源灰分儀進行數(shù)據(jù)采集，計算機根據(jù)建立的配煤模型進行配比計算后控制PLC進行電機、皮帶順序的啟停與運行速度控制，實現(xiàn)生產(chǎn)中的程煤倉上實時精準配煤，如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)工作原理圖

2 系統(tǒng)模型

由于混煤煤質(zhì)特性與各單煤之問并非簡單的加權(quán)關(guān)系，而是呈現(xiàn)復(fù)雜的非線性關(guān)系。如果只單純考慮它們之間的線性關(guān)系，不能反映出它們之問的真實關(guān)系，從而造成模型有較大的偏差，為此必須考慮它們之間的非線性關(guān)系，其約束條件表示如表1：

表1 約束條件

在配煤過程中，煤的灰分與流量有以下數(shù)學(xué)公式表達：

式中：A1為1號原料煤的產(chǎn)品灰分；Q1為1號原料煤的產(chǎn)品流量；A2為2號原料煤的產(chǎn)品灰分；Q2為2號原料煤的產(chǎn)品流量；A3為配后煤的目標灰分；Q3為配后煤的目標流量，Q3=Q1+Q2。

所以想要得到的目標灰分A3=(A1Q1+A2Q2)/（Q1+Q2）必須存在A2≥A3≥A1的條件，配煤才有實際意義，只要滿足此條件，都可以通過增加和減小Q1、Q2來達到希望的A3。

3 控制策略

配煤灰分的調(diào)節(jié)主要是靠對給煤量的控制來完成的，因而確立一種合理的煤流量控制方案是實現(xiàn)自動配煤智能化控制的關(guān)鍵，根據(jù)煤質(zhì)指標具有線性相加的特點，煤流量變化必然會引起配后煤灰分的變化，通過對煤流量的調(diào)節(jié)，使配后煤灰分保持在允許范圍內(nèi)，最終實現(xiàn)對目標灰分的控制，控制方案如下：

3.1 配置參數(shù)

通過上位機管理系統(tǒng)選擇路線，目標運量、灰分值、煤倉料位上下限等參數(shù)，將設(shè)定好的參數(shù)同步與下位PLC；如果無人操作上位機，可在PLC上進行參數(shù)配置，并將結(jié)果同步到上位機，具體參數(shù)見下頁圖2。

圖2 控制參數(shù)

3.2 各設(shè)備集中啟停

安裝逆煤流啟動和順煤流停止的方式運行，上下級設(shè)備具有閉鎖功能，只有在下級設(shè)備可靠啟動后，PLC才能輸出上級設(shè)備的啟動命令，實時采集運輸過程中的跑偏、打滑、堆煤、設(shè)備異常等故障，PLC將按閉鎖關(guān)系停止設(shè)備或發(fā)出故障報警，將故障信息同步到上位機管理系統(tǒng)。

3.3 主循環(huán)程序

設(shè)備正常啟動后，給煤機首先按初始配置輸出，PLC根據(jù)皮帶實時的運量和灰分值在線調(diào)節(jié)給煤機變頻器的頻率，使其給煤量逐步達到目標灰分的最佳點，同時PLC每隔10 s讀取灰分儀的測量值，實時調(diào)節(jié)變頻器，使灰分始終保持在最佳點。當皮帶累計運量達到要求時，給煤機停止給煤，并將皮帶上的煤拉空。

4 應(yīng)用效果

華陽一礦選煤廠通過對現(xiàn)有設(shè)備進行自動精準配煤改造，改造后系統(tǒng)允許操作人員在控制室對現(xiàn)場運行相關(guān)的灰分、流量、累計量等數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)測與監(jiān)控。通過近一年的運行，混合煤的平均灰分穩(wěn)定率由改造前的25%～65%，穩(wěn)定到目前的42%左右，項目不僅減輕了煤礦工人的勞動強度，改善工作環(huán)境，更是保證了配煤煤質(zhì)參數(shù)的穩(wěn)定性，提高了煤炭生產(chǎn)質(zhì)量。