斜沟煤矿选煤厂重介质悬浮液密度控制系统的优化.pdf

第3期 选 煤 技 术 No . 3 2020 年 6 月 COAL PREPARATIPN TECHNOLOGY Jun. 2020 文章编号1001 -3571 2020 03 -0087 -04 斜沟煤矿选煤厂重介质悬浮液密度控制系统的优化 黄健华 山西西山晋兴能源有限责任公司斜沟煤矿选煤厂，山西吕梁033602 摘要摘要针对末煤再选密度控制系统中存在的问题，斜沟煤矿选煤厂对重介质悬浮液密度控制系统 进行了优化首先通过流程改进，把原有的分流和补水开关阀改造为比例阀，为密控系统实现 PID精细控制奠定了基础；其次对密度自动控制系统优化，提出了基于专家经验的重介质悬浮液 密度控制算法，由专家控制系统控制分流阀，通过分流控制使密度接近给定值，再由PID控制算 法执行补水调节阀的精确开度调节，实现分选密度的精细微调两个系统闭环独立进行，相互制 约又互为补充，解决了传统PID多变量控制时出现的超调或波动现象 关键词关键词重介质选煤；重介质悬浮液；密度控制；专家知识控制；液位控制 中图分类号中图分类号TD948.9 文献标志码文献标志码B Optimiza tio n o f Xiego u Co a t Prepa ra tio n Pl a nts h ea v y medium suspensio n density c o ntro t system HUANG Jia nh ua Xieso u Co a l Prepa ra tio n Pl a n-, Sh a nx i Xish a n Jinx ing Energy Co . Ltd. , Lyul ia ny 033602 , Ch ina Abstract In o rder to ta c kl e th e pro bl em enc o untered in density c o ntro l o f th e sma ll c o a l rew a sh ing sys tem, w o ek isma deo n o ptimiea tio n o tth eh ea es-medium suspensio n densitso o nteo 50 mm块煤浅槽重介排石干50 -1.5 mm末煤脱 〜0. 2 mm粗煤泥智能粗煤泥分选机以下简称 收稿日期收稿日期2020 -03 -05 责任编辑责任编辑王飞飞 DOI 10. 16447/j. c nki. c pi. 2020. 03. 020 作者简介作者简介黄健华 1985 ,,男, ,广西贵港人, ,高级工程师, ,从事选煤厂生产技术管理工作 E-ma il c w 1985163.c o m, , Tel 0358 - 6362531。 。 引用格式引用格式黄健华斜沟煤矿选煤厂重介质悬浮液密度控制系统的优化* * J -选煤技术，，2020 3 87 -90- HUANG Jia nh ua . Optimiza tio n o f Xiego u Co a l Prepa ra tio n Pl a nts h ea v e medium suspensio n density c o ntro l system * J - Co a l Prepa ra tio n Teo h no o gs, , 2020 3 87 -90. 87 第3期选 煤 技 术2020年6月25日 TCS）分选细煤泥 收的联合工艺）末煤主 选段为高密度排砰，，再选段 密度精选。。末煤再 选段重介质 的密度 ， 直 末精煤产 品的产率 分*1-3 1问题分析问题分析 斜沟煤矿选煤厂原重介质密度控制系统中，设 置有分流 上补水阀，两类 均为开阀 门。实际生产过程中，，由操作 上位机上 （ 开闭分流阀，通过人工 合介分流 液密度*4-6 。。桶上补水阀设 位连锁，液位低 时自 ，对合介桶执行了桶位 ，为 位 分选压力 造成堵压的情况发生。。气 使用年限长，而产生故障率高， 异常的 *7-9 合介 ， 重介质 自 拌才能使 固体均匀分布，导致分流 后密 度反 后， 地 密度惯性超 I波 ，，使生产过程中精煤灰分 难度 。 。 使一个经验丰富的操作员，也难以维持高强度频 繁操作和精 ，况且人工操作还受到操作员能 力水平、操作习惯、、情绪 的 ，，易造成产 质 ，，稳定性差。。若连续三四个精煤灰分指 标超过正 值（精煤 1次/h）， 能发生 合格精煤外运的质量事故。 ，。 ，人工密度控制 能适应千万 选煤厂生产质 的需 求，实 重介质密度自 是斜沟煤矿选煤厂亟 待解决的技术难题。 。 2密度控制系统优化密度控制系统优化 2. 1介质循环和净化流程控制阀门介质循环和净化流程控制阀门 原有介质 净 流程 如 下改进将分流开 造 比 ， DN200管径不变；在合格介质泵入口处增加管径 为DN100的补水比例阀；原有的桶上补水阀维持 不变（管径DN200）） 分流比例阀改造后，一改原先瞬间大流量分流 所造成的磁选 料浓度升高、、介质损失大的弊 端，，小流量持续分流，，有利于 介桶内浓度， ， 稳定磁选 料， 选 收效果，使 选机 始 持稳定的运行， 统介质 *10-11］ ］） 合介泵 比 后，比 释水 在管道内与从合介桶吸入的介质流混合 合介 泵，经过泵蜗轮 达到均匀，然后上升通过 88 放射性密度计 重介质悬浮液实时 ，，达到了 作后密度实时反馈的目的，缩短 时 间，提高 精确度。 。 沟煤矿选煤厂采用末煤两段两产品主再选分 选工艺， 选段的粗精煤，经过原煤脱泥及主 选脱介的高 洗涤，，由于 分煤泥已 f ， ， 原煤 泥 的 选段重介质 密度 及黏度 较小，所以煤泥含量较为稳定。主选段 粗精煤未完全脱净的介质，进入再选段后会使重介 质 密度上升，并且产品会从重介质 中 走一部分水，故而系统中 处于紧缺状 ， ， 过定 持重介质 密度稳 定。因此，补水调节阀开度PI控制是整个主再选 分选系统密度 的主 。再选段重介质 密度 统如图1 。 。 回压力变送簟 R两产品重介质旋流器 阀 流动节 分气调 图1再选段重介质悬浮液密度控制系统 Fig. 1 Th e medium suspensio n density c o ntro t system o f th e rew a sh ing sta ge 2.2密度自动控制系统优化密度自动控制系统优化 2. 2. 1常规密度自动控制规则及弊端 在分选过程中，，重介质 密度高低直接影 响精煤产品的质量，，而生产时由于原煤质 ， ， 根据精煤 指 由人工 密度给定 值*12-13 当密度计 的密度值与密度给定值存 , , 生产过程中合介密度 定值 时,PLC 密度 统中分流量及 综合调控。。如密度过低，，则加分流量使介质浓 后回流至合介桶， ，， ，使密度升高 达到要求；；如密度过高，，则减少分流 高 - 量，直至使合介密度达到给定值。 由于合介 位与重介质悬浮液密度 较大 第3期 沟煤 选煤厂重介质 制系统的优化2020年6月25日 的耦合关联性，密度反馈滞后容易导致惯性超调， 常规PID算法难以达到满意的效果，因此采用传统 PID控制与专家知识控制相结合的控制策略，优化 PID控制效果 2- 2- 2基于专家经验的重介质悬浮液密度控制算 法的实现 基于专家系统的控制实质是基于受控对象和控 制规律的各种专 识，使被 能地优 专 识 自于 海量历 据的 纳。首先建立 据服务器，采用OPC通讯 技术直接从现场PLC读取桶位、密度、煤量、压 力 实时 ，并 密 生产过程 中执行分流、 作时的阀门开度、该操作 的密度 幅度及响应时间等生产信息。利用大 数据分析 器 技术对长期 的生产信息进 纳 ， 的生产 立规则，规则会 应决策 ， 专 识库*14-15 实际生产过程中，当密度 设定值，合介 密度实测值、给定值、合介 位等实时信息会反 馈至基于规则的专 统。专 统根据 已形成的规则 匹 比较，判 佳分流 量，形 指令下发至PLC实时精 分流 开度，稳定稀介系统回收工况。分流阀开度 固定后， PLC中PIP 器 开度的 实现分选密度的 、精准调控，达到了分 选密度的自 、自 及保持的目的，实 密度的 。再选段重介质 密 度 统原理如图2 沁压力 专超制裁Iq分流调节阀］ 、、 P--------补水PID控制器 T 补水调节阀 11 同踱密耐 11 图2再选段重介质悬浮液密度控制原理 Fig. 2 Rew a sh iny systems medium suspensio n c o ntro l princ ipl e 专家控制及PID控制两个系统闭环独立进行, 专 统单 分流阀 开度，通过分流 使密度接近给定值；彳 制权下放到PID执行，由PID控制算法执行补水调 的精确开度 ，根据被 的 与 给定值的 小 、稳定 到恰当的P、 I、 D 值 ， 实 分 选 密 度 的 精 ， 决 传统PID 时 的超 振荡 。同 时专 统还根据 开度及密度反馈情 况，来修正自身输出结果。 一般情况下，分流阀开度维持在20 -25， 补水阀开度维持20 -50 持工作悬浮液 密度的稳定。当合介密度值与给定值 巨在 0.003 y/c m3以内，分流开度为固定值接近下 限，此时当密度高于给定值时，则 开 度 ； 于 定 值时 ， 则 小 开度 ， 由 重介选煤工艺 的实时调整。 2.2.3合格介质桶液位控制 合 介 的 位 是重介质分选 过 程中 稳 定 密 度和分选压力的前提条件，而生产过程中因煤质变 、设 故障、 介跑介 ，合介 位会发生 ，如处 妥将导致停产或质量 事故的发生。 高 统适应性，优 后的重介密 度 统增加 合介桶液位的 ，根据合介 位情况相应采用 的 逻辑，第一时间采 取有效 ，非正常液位时发 位报警，提醒人 工介入。根据合介 位的 阶段，整个 逻 辑主要分为 1 正常液位密度控制逻辑液位1.4- 3.0m。此逻辑为最常见的密度控制逻辑。液位 正 时 ， 统 以 持 合 格 介 质 密 度 第 原 则 ， 执行PID与专家知识相结合的控制策略，通过不断 分流 开度 持 合格 介质 密 度 设 定目标值范围内。桶位低于1.4 m时系统主动向现 场岗位 加介任务，提醒配介。加介前可自 1 先开 加介 ， 加介路线正确，可自动 停加介泵， 加介操作。 2 低液位密度控制逻辑液位 1.0 m。 此液位 异 ， 加介不及时或分流量 异常时发生， 位条件下系统执 位密度 逻辑。 位密度 逻辑以保持合介 抽 第一优先级，将分流阀锁定关闭，利用 -阀 维持合介 位。 3 高液位密度控制逻辑液位〉3. 0 m。此 液位为异 ， 加介量过 合介系统有 时 ， 位 条件下 统 执 高 位 密 度 逻辑。 合介桶“ ”事故的发生，高 位密 度 逻 辑 以 合介 位 第 优 先 ， 锁 定 闭 ， 利 用分流 合 介 位。 4 停 前 密 度 逻 辑 位 2.5 m 。 此液位主 统停车做 工作， 停车后介 质回流导致合介桶“ ”事故。 逻辑 下 ， 统 持 合 介 位 范 以 下 ， 合 89 第3期选 煤 技 术2020年6月25日 介桶内预留充分的空间以容纳设备及合介上料管内 流的合介。 3应用效果 末煤再选密度控制改造优化以来，该厂重介质 悬浮液密度的稳定性得到了较大的 ，生产过程 中 自动密度系统前后实际分选密度对比情况如 图3所示 实际分选密度对比 Fie. 3 Co mpa riso n o f th e sepa ra tiny density v el ues rec o rded bef o re a nd a f ter intro duc tio n o f th e a uto ma tic density c c ntrc i system 由图3可知，与设定值相比较，再洗段重介悬 浮液实时密度 范 0.01 g/c m3以上，优化 后密度波动范围可控制在土 0.003 g/c m3以内，控 制精度得到明显提高，稳定性好。同时该 统 煤介耗，使精煤产品质 加稳定，实 企业“提质效”的 。 4结语 该厂通过介质循环控制流程改进，将原有的分 流 开 造为比 ，并采用基于专 1 验的重介质 密度 算法，根据密度设定值 确 开度值，实分选密度的精 1 ，满 生产要求，为选煤行业重介质选煤密度 造 较好的思路 验。 参考文献 * 1 田鹏重介洗煤系统密度控制分析[J] 能源与 节能，2019 11 151 - 152. *2 梁斌昌，赵建章，田树丹，等基于BP神经网络 的循环介质密度控制系统设计[J] 选煤技术， 2017 2 62 -66. * 3 李俊虎中能煤矿选煤厂重介悬浮液特性的调控改 进[J] 煤炭科学技术，2018，46 S1 248 - 251 ， 270. * 4 杜振宝，路迈西浅议完善重介悬浮液密度控制 * J .洁净煤技术，2009，15 6 18-20. * 5 薛东彪，杨洁明.QP-DMC算法在重介液密度控制 中的应用[J] 设计与制造，2017 4 169 -172. *6 雷红玲，皮佑国基于专家知识的恒压供水控制算 法研究[J] 农业技术与装备，2010 12 20 - 22. * 7 李洁，姜华重介悬浮液密度控制系统在选煤 厂的重要性[J] 煤矿现代化，2015 4 106 - 108. * 8 李国辉，孙经平，赵 峻.重介悬浮液自动控制系 统应用研究* M].徐州中国矿业大学出版社， 2016. *9 刘常春重介选煤厂桶液位、悬浮液密度的调节与 控制[J] 选煤技术，2019 4 71 -73，76. * 10 闫戊辰.重介选煤自动控制系统的研究和设计 * D .徐州中国矿业大学，2015. * 11 范利广吕家坨选煤厂重介质分选密度控制系统 改进探索研究[J] 选煤技术，2019 3 116 - 120. * 12 黄健华炼焦煤选煤厂粗煤泥独立分选改造实现 介耗的工艺分析[J].煤炭加工与综合利用， 2019 7 59 -61. * 13 路振刚，邢原涛，徐 帅，等.重介悬浮液密度自 动控制系统在选煤厂的应用[J].山西煤炭， 2014 2 68 -69. * 14 陶亚东.基于模糊控制的重介质悬浮液密度控制 策略研究[J] 煤炭技术，2019 6 188 - 190. * 15 郭西进，徐进霞，张志强，等.重介质选煤中密度 与液位模糊PID解耦控制的研究[J].矿山机械， 2015，43 7 91 -94. 90