數(shù)控洗煤系統(tǒng)

1、數(shù)控洗煤系統(tǒng)（數(shù)控部分）plc是怎樣編程和控制電磁閥和排矸電機3.1 風(fēng)、水、給煤、排料、周期等跳汰機主要參數(shù)控制系統(tǒng)跳汰機各工藝參數(shù)之間相關(guān)性強，調(diào)整時需互相協(xié)調(diào)。跳汰過程由兩個基本過程組成，即物料按密度分層和最終產(chǎn)品的分離過程，兩個過程既相互獨立又相互影響，物料按密度分層是全過程的關(guān)鍵。這是因為，只有在精確分層的基礎(chǔ)上，才可能分離出更多的合格產(chǎn)品；而且作為排料依據(jù)的床層檢測元件浮標所處層位的可靠性和準確性均依賴于分層效果。分層過程是煤和矸石、中煤相對運動的結(jié)果，煤相對向上、向前運動就產(chǎn)生了分層，相對運動的阻力大，相對位移困難，分層也困難，反之亦然。因此，相對運動阻力的大小直接反映了分層難易

2、程度。跳汰機主要參數(shù)控制系統(tǒng)，通過調(diào)整風(fēng)、水、給煤、排料、周期等參數(shù)，將相對運動阻力控制在一定范圍內(nèi)，使其不要過大，也不要過小，以保證物料順利地按密度分層，同時，在一定程度上也保證了浮標檢測的準確性和自動排料系統(tǒng)的可靠運行，最終保證了建立在自動排料基礎(chǔ)上的煤質(zhì)劃分系統(tǒng)的可靠性。3.2 跳汰機及其周邊關(guān)聯(lián)設(shè)備的自動啟停系統(tǒng)該系統(tǒng)能在接到啟車指令后，進行必要的打點聯(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。在緩沖倉料位計和總水流量計等儀器的配合下還可實現(xiàn)欠煤、欠水、設(shè)備故障報警，同時使跳汰機處于休眠或半休眠等待狀態(tài)，保持床層，待報警解除后自動恢復(fù)正常運行。3.3 跳汰機處理量優(yōu)化控制系

3、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合，根據(jù)來煤量自動調(diào)整入洗量以減少等待和設(shè)備的啟停次數(shù)，做到長期均衡入洗，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） ，自動調(diào)整給料量使其達到較為理想的分選效果的同時，盡可能加大處理量。3.4 入料煤質(zhì)變化自感知系統(tǒng)該跳汰機采用了漏斗倉式穩(wěn)靜滾輪排料方式，可實現(xiàn)連續(xù)排料，排料體積量與排料輪轉(zhuǎn)速成正比；同時采用了給料量與變頻調(diào)速器頻率對應(yīng)較好的給料機。因此，在分選過程中對當(dāng)前的給煤和中煤、矸石量的相對情況，系統(tǒng)是可感知的，系統(tǒng)可根據(jù)矸石和中煤的相對排放量，粗略地劃分出分選的難易程度（易選、中等可選、難選等九

4、級模糊分類）。同時實踐表明，床層橫向推力檢測裝置的信號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行模糊分類。跳汰機風(fēng)閥自動控制1 前 言目前跳汰機數(shù)控風(fēng)閥控制，均采用手動調(diào)節(jié)的開環(huán)控制方式，跳汰機作為選煤廠的關(guān)鍵設(shè)備，其風(fēng)閥控制的自動化問題長期以來未能解決。跳汰司機在生產(chǎn)操作過程中，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，由于風(fēng)閥系統(tǒng)的執(zhí)行元件動作頻繁， 故障率相對較高， 現(xiàn)有控制方法無法判斷故障和發(fā)出有效的報警信號，致使設(shè)備帶故障運行，更嚴重地影響分選指標。本文在分析跳汰機工作原

5、理的基礎(chǔ)上，提出利用空氣室水位信號進行風(fēng)閥參數(shù)自動調(diào)節(jié)的方法，從而實現(xiàn)跳汰機風(fēng)閥控制自動化。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、給煤量改變等因素造成的不良跳汰現(xiàn)象，同時，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，能夠及時報警, 通知維修人員進行處理，從而將邁出實現(xiàn)跳汰機崗位無人值守的重要一步。2 跳汰過程施行風(fēng)閥自動調(diào)整的外部條件為：控制用風(fēng)壓力為0.4 05mpa ；工作用風(fēng)壓力為0.030.04mpa（篩下空氣室）；跳汰機水量和篩上水位正常；各室的進氣閥和排氣閥最大開度（行程）已調(diào)整合理。為了避免床層“翻花”，設(shè)備開機時的跳汰周期從排氣期

6、開始，之后是壓縮期、進氣期和膨脹期，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)出的電平信號為時間基準的。其對應(yīng)的機械動作過程和工藝分選過程均滯后于電平信號。為敘述方便起見，以進氣期開始分析其動作過程。圖 1 跳汰波形曲線進氣期：進氣閥電平打開，排氣閥電平關(guān)閉。在進氣過程中，工作風(fēng)進入空氣室，室內(nèi)水位下降。水流經(jīng)過導(dǎo)流板后上升，將跳汰機篩板上的物料床層托起。托起的速度取決于風(fēng)壓和進氣閥開度，托起的高度取決于進氣期（進氣時間） 。通常，入選物料粒級越寬，要求托起的速度和高度越大；反之，粒級越窄，要求托起的速度和高度越小。進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，同時進氣

7、過程也具有某些分層作用。膨脹期：進氣期結(jié)束后，進氣閥電平關(guān)閉，排氣閥電平仍關(guān)閉。在膨脹過程中，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（膨脹時間）是物料最主要的分層過程，應(yīng)保證重物料（該分選段的產(chǎn)品）沉降停止。排氣期：排氣閥電平打開，進氣閥電平關(guān)閉。在排氣過程中，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，少部分細顆粒高密度物料透篩排出。排氣速度取決于排氣閥開度，排氣期（排氣時間）應(yīng)保證空氣室水位恢復(fù)到進氣期開始時的位置。壓

8、縮期：排氣期結(jié)束后，排氣閥電平關(guān)閉，進氣閥電平仍關(guān)閉。在壓縮過程中，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。此延時時間應(yīng)大于排氣閥的關(guān)閉動作過程，以避免排氣閥和進氣閥在動作過渡期（均處于半開狀態(tài)）將工作風(fēng)“短路”掉。跳汰周期是進氣期、膨脹期、排氣期和壓縮期之和。在同一個產(chǎn)品段內(nèi)，各分選室間的進氣期、排氣期分別同步動作，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作，一臺跳汰機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汰周期的最大值。每一個跳汰周期，空氣室水位經(jīng)歷一個循環(huán)變化，空氣室的水位波動狀態(tài)將隨著不同的跳汰參數(shù)而改變，不合

9、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?，是跳汰機篩上物料良好分層的必要條件，跳汰機的各個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：該空氣室的進氣量和排氣量不平衡。當(dāng)進氣量大于排氣量時，氣體就會從空氣室下沿溢出， 上升至篩板并穿過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)進氣量小于排氣量時，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力，形成“偏振”現(xiàn)象。跳汰機在運

10、行過程中，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，也會形成上述現(xiàn)象。事實上，空氣室水位的變化對風(fēng)閥的進、排氣期調(diào)整效果具有一種制衡作用。設(shè)想當(dāng)進氣期和排氣期都等于某一值時，空氣室水位穩(wěn)定在高水位g和低水位 d之間振蕩。增加進氣期，水位將穩(wěn)定在偏下的兩點間振蕩，僅當(dāng)進氣期增加較多時，才會產(chǎn)生“翻花”現(xiàn)象，如果空氣室有足夠的高度，低水位時具有的反水壓足以平衡工作風(fēng)壓，則無論如何增加進氣期，也不會有“翻花”產(chǎn)生。增加排氣期，水位將穩(wěn)定在偏上的兩點間振蕩， 僅當(dāng)

11、排氣期增加較多時， 才會產(chǎn)生“偏振”現(xiàn)象，如果空氣室為篩側(cè)式的，高水位時空氣室內(nèi)氣壓等于大氣壓，則無論如何增加排氣期，也不會有“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，進、排氣期可以任意調(diào)整而不會出現(xiàn)問題。但是，這樣做就將極大增加機體重量，并且返回到篩側(cè)式跳汰機時代，其代價是不可接受的?？梢赃m當(dāng)設(shè)計空氣室的高度，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 控制原理要達到理想的控制目標，需要在每個空氣室安裝一臺水位傳感器，同時在每個分選室的篩板上安裝一臺床層料位傳感器，風(fēng)閥自動控制裝置將根據(jù)對物料振幅的要求，以及空氣室水位不超越

12、上、下限的要求，自動調(diào)整各室的進氣期、膨脹期、排氣期和共同的跳汰周期。對傳感器的基本要求是精度高、跟蹤速度快、防塵防水、可靠性好、壽命長，而且，安裝固定這些傳感器的機械部分也同樣要求適應(yīng)傳感器的性能。由于床層料位傳感器和其安裝機構(gòu)較為復(fù)雜和昂貴，目前配備起來仍有困難。 為了避繁就簡，考慮只安裝水位傳感器的簡單控制系統(tǒng)，基本可滿足現(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） 。具體控制過程如下：安裝在空氣室側(cè)邊的水位傳感器，不斷檢測空氣室水位的變化，并在每一個跳汰周期結(jié)束時，控制器采集并存儲一個最高水位信號值g和一個最低水位信號值 d，當(dāng) g與 d的差（水位振幅）大于水

13、位振幅設(shè)定值與死區(qū)的和時，自動步進減小進氣期h和排氣期l 的值，以使檢測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，自動步進增大進氣期h和排氣期 l 的值，以使檢測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。否則，跳汰機床層將會出現(xiàn)“翻花”或“偏振”現(xiàn)象， “翻花”將攪亂已形成的床層，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，自動步進增加進氣期h的值，同時，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

14、于設(shè)定下限時，自動步進減小進氣期h的值，同時增大排氣期 l的值，以使水位振幅保持不變，而振蕩中心線上移。進氣期h和排氣期 l 的值不是可以無限增加或減小的，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范圍內(nèi)，h和 l 的值通常為 0.15 050s。膨脹期的長短取決于跳汰機篩上重物料的振幅和在水中的干擾沉降速度?？偟膩碚f：密度越大、顆粒越大、形狀圓滑的物料沉降速度越快，如果振幅越小，則需要的膨脹期越短；密度越小、顆粒越小、形狀不規(guī)則的物料沉降速度越慢，如果振幅越大，則需要的膨脹期越長。由于物料振幅小于水位振幅，而

15、且物料在膨脹期初期由上升狀態(tài)轉(zhuǎn)化為沉降狀態(tài)需要一個過渡時間，忽略正負兩方面的因素，根據(jù)設(shè)定的水位振幅，可以近似計算各室膨脹期的時間： p*=(s*。h。kb)/vc=k 。s* 式中：p*某室膨脹期的計算值（s) 。計算結(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 2070； h水位傳感器標定長度（m ） 。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該段重物料的平均沉降速度（m/s） 。矸石為 0.3 0.4 ，中煤為 0.2 03； k綜合沉降常數(shù)。當(dāng)h=0.6m, vc=0.3m/s,kb=0.5時，k=1。從上式

16、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，膨脹期的時值就被自動地改變。壓縮期的時值，應(yīng)略大于排氣閥關(guān)閉動作的過渡時間。蓋板式風(fēng)閥、滑動式風(fēng)閥和蝶閥式風(fēng)閥的動作速度稍有差異 , 通常其壓縮期可在0.1 015s 間選取。風(fēng)閥自動控制裝置按照上述計算方法，對每一個空氣室的進氣期、膨脹期、排氣期和壓縮期分別計算，求和得到多個不同的計算周期，取其最大值，作為各室共同的候選跳汰周期，與原有跳汰周期進行比較，其差值小于死區(qū)范圍時，保留原有跳汰周期；其差值大于死區(qū)范圍時，啟用候選跳汰周期。保證跳汰周期既能夠自動調(diào)整又避免頻繁變化。壓縮期應(yīng)取相同的值并設(shè)為同步點，跳汰周期內(nèi)多余的時間歸入膨脹

17、期。應(yīng)當(dāng)注意的是： 盡量合理調(diào)整風(fēng)閥行程， 使跳汰機的風(fēng)閥整齊動作， 以保持各分選室間的床層同步，減少紊流對床層的破壞作用。一個產(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，這樣才能使整機分選效率有較大的提高。設(shè)計的程序框圖見圖4。當(dāng)某空氣室高水位超過上限，同時該室進氣期已調(diào)到最大值，排氣期到最小值，即：g 95，h=0.50s，l=0.15s ，此時進行上限報警。故障直接原因有：進氣缸常閉、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， 同時該室進氣期已調(diào)到最小值， 排氣期到最大值， 即： g 5% ， h=0.15s，l=0.50s，此時進行下限報警。故障的直