跟踪原煤煤质变化控制给煤理论的研究.pdf

★加工转化 ★ 跟踪原煤煤质变化控制给煤理论的研究 于海波1 于尔铁2 1. 抚顺市三元工业测控技术研究所,辽宁省省抚顺市,113008 ; 2.辽宁省煤炭工业局,辽宁省沈阳市,110042 摘 要 提出、 总结并完善了 “跟踪原煤煤质变化控制给煤” 的新型跳汰机自控理论,依据 该理论构建的TKX系列跳汰机自动控制系统,先后成功地应用于炼焦煤和动力煤洗选。 关键词 选煤 跳汰机自动控制 给煤/排料/灰分闭环三重综合优化控制 在选煤技术发展进程中,跳汰选因其具有处理 量大、 分选效果好、 适应性强等多项优点,曾长期占 据领先地位。然而自上世纪后期以来,跳汰选应用 比重逐步缩小。究其原因,主要是由于影响跳汰过 程的因素甚多,自动控制难度较大,以致其内在潜力 尚未充分发掘。多年来,曾有多种自控系统出现,但 仅限于排料调节的初级阶段,收效有限。长期的生 产实践使我们认识到,完善的跳汰机自控,必须在跟 踪原料质量变化进行给、 排料调节的同时监测产品 质量,形成闭环综合自控系统。本研究正是沿着这 一思路进行,所开发的TKX系列跳汰机自控装置 在生产中经受了长期考验,由于其良好的技术经济 效果,已为现场所接受。 1 跟踪原煤煤质变化控制给煤理论 尽管跳汰选涉及对 “风、 水、 给、 排”4大参数的 控制,但在实际生产操作过程中,将风、 水调节好后 就不再变化偶尔微调即可 ; 这样,控制的重点可以 集中在 “给、 排”2大参数之上。入选原煤煤质特性 的随机变化是影响精煤灰分稳定的扰动源,对此提 出 “跟踪原煤煤质变化控制给煤” 的理论,如图1所 示。 从跳汰机自动控制的角度看,入选原煤煤质特 性的变化可分成2类,一类是原煤的 “精、 中夹矸 煤、 矸” 比例变化及电振给煤条件下粘滞性的变化 对跳汰机一、 二段重物料层厚度的影响 这类变 化可由 “根据跳汰机一、 二段重物料层厚度控制给 煤” 来解决;另一类是原煤的其它复杂变化如原煤 中各低密度级的含量及灰分、 粒度组成、 泥化程度 等对跳汰机二段最佳分选密度的影响 这类变 化可由灰分闭环控制或操作者凭借经验观察并结 合精煤快灰调解二段浮标测量密度追踪二段最佳 分选密度的变化来解决。 图1 跟踪原煤煤质变化控制给煤理论图解 2 3个实时测量/分选密度与灰分闭环控制理论 对于两段结构的跳汰机,精煤灰分取决于对二 段分选密度的控制。对于采用浮标探测重物料层厚 度的跳汰机控制系统,在控制过程中的任一时刻,在 跳汰机二段存在着3个实时测量/分选密度、 浮标实 时测量密度、 二段最佳实时分选密度、 跳汰机二段实 时实际分选密度。在选煤生产要求分选精煤灰分最 佳值为定值的前提下,由于入选原煤煤质随机变化, 34跟踪原煤煤质变化控制给煤理论的研究 在跳汰机二段必然对应1个最佳实时分选密度,简 称 “二段最佳分选密度” 。由于入选原煤煤质随机变 化,“二段最佳分选密度” 必然是1个连续变化的随 机变量,如果要求每一时刻的溢流精煤灰分为最佳 值,就必须控制 “二段实际分选密度”,追踪 “二段最 佳分选密度” 的随机变化。 在跳汰机自动控制系统中已经建立了浮标测量 密度与二段实际分选密度的相关性。这样,根据测 灰仪测得的精煤的实时灰分与设定灰分相对比,及 时调整浮标测量密度,通过给煤/排料综合优化控 制,就可改变二段实际分选密度,达到控制精煤灰分 的目的,实现对精煤的灰分闭环控制。 3 跟踪原煤煤质变化控制给煤理论的实用性 跟踪原煤煤质变化控制给煤理论的实用性在 于,它不仅仅是指出问题的焦点,同时提供了解决矛 盾的具体可行方法,在现场应用中体现出如下优点。 1省去了给煤控制专用的检测环节,控制系 统得到简化,控制功能大为增强。 2跳汰机一、 二段重物料层厚度在相当程度 上实时反映原煤煤质的变化,跟踪原煤煤质变化的 给煤控制时间远远小于测灰仪的灰分反馈控制时 间,在原煤难选或原煤煤质波动频繁的复杂条件下, 体现出快速跟踪煤质变化的实时控制效果,同时为 实现精煤灰分闭环控制奠定了基础。 3特别适应于一、 二段排矸提斗提升能力受 限的现场条件,可在保证精煤灰分稳定前提下,使跳 汰机保持高处理量临界状态运行,缓解了稳定精煤 灰分与增加处理量的矛盾。 4解决了跳汰机控制参数过多的矛盾。由于 一、 二段重物料层厚度稳定,对调节风、 水的要求大 为减弱,将风、 水、 给、 排的复杂控制化简成 “给、 排控 制为主,风、 水微调为辅,灰分闭环控制把关” 的简化 控制模式,使跳汰机的自动化程度显著提高。 4 TKX系列跳汰机自控系统简介及其应用效果 4. 1 TKX系列跳汰机自控系统的结构图 2 TKX-Ⅲ 集成控制系统在输出数控风阀控制 信号的同时,接收煤仓料位和一、 二段重物料层厚度 测量信号,实现对一、 二段排料系统和给煤双重综合 优化控制;根据测灰仪反馈的精煤灰分与设定灰分 相对比,自动调整二段重物料层厚设定值来调整二 段浮标的测量密度,进行灰分闭环控制。灰分闭环 的调节作用同时对排料、 给煤产生反馈作用,构成对 入洗原煤煤质变化的实时跟踪,在动态运行过程中 自动寻优调节,实现排料、 给煤、 灰分闭环的三重综 合优化控制。上位机可接收多台控制系统数据,构 成 “集散控制模式” 。在上述主要功能基础上,配备 了与选煤厂集控、 与现场关键设备的运行闭锁;同时 控制系统配备了手/自动切换的多种操作模式,构成 “自动操作为主,其它操作方式为辅”,适应现场各种 复杂情况下的操作需求。 图2 TKX-Ⅲ 型跳汰机自控系统结构框图 4. 2 TKX系列跳汰机自控系统的应用效果 表1 小康矿选煤厂鉴定性试验结果 项 目 入料灰 分/ 分选产品 精 煤矸 石 产率/ 灰分/ 产率/ 灰分/ 计算入料的可选性分选效果 理论精煤 理产率/ 理论分选 密度/ kgl21 0. 1含量 / 不完善 度I 数量效率 / 手动处理量186t/ h41. 3865. 2621. 1334. 7479. 6669. 21. 937. 230. 15494. 3 自动处理量219t/ h42. 6861. 419. 7538. 680. 2563. 01. 964. 250. 12197. 5 TKX系列跳汰机自控系统先后应用于老虎台 矿选煤厂、 铁煤集团小康矿选煤厂、 小青矿选煤厂, 截止2004年初已有6套装置用于生产,其中老虎台 矿选煤厂的系统已稳定运行7年之久。以小康矿选 煤厂的鉴定性试验为例,自动控制与原手动控制相 比较,效果如表1。使用TKX自控系统的各选煤厂 的应用效果如表2。 由表2可见,在动力煤的粒煤入洗条件下跳汰 44中国煤炭第30卷第8期2004年8月 机的数量效率均在96 以上;矸中带煤 - 1. 8含 量均在6 以下;由于原煤处理量比手动控制提高 18 ,现场分别将入洗原煤粒度由原来23 mm降到 15mm、13 mm ,即降低了入洗粒度的下限值,扩大 了入洗量。 4. 3 给煤/排料/灰分闭环三重综合优化控制的现 场试验 小康矿选煤厂跳汰机精煤灰分闭环是在2002 年6月投入的,取得了较为理想的试验效果。记录 数据期间,给煤、 排料、 灰分闭环全部在自动控制下 进行,同时要求保证精煤皮带物料层厚度满足测灰 仪的要求,以保证测量灰分的精度。控制系统将精 煤灰分设定为19. 6 。为了使灰分得到及时反馈, 取每分钟即时灰分输入控制系统进行数据处理、 识 别,之后对跳汰机二段设定值进行自动调整。该控 制系统实时测试曲线可以反映出原煤煤质变坏后, 通过三重自动调节使精煤灰分稳定的过程。 表2 TKX自控系统在各选煤厂的应用效果 应用单位老虎台矿选煤厂铁法小康矿选煤厂铁法小青矿选煤厂 煤种炼焦配煤、 难选煤动力煤、 易选动力煤、 易选 洗产品灰分5. 50 ～6. 00 17. 00 ～23. 00 20. 00 ～26. 00 入洗粒度0～100mm15～100mm13～100mm 灰分稳定率提高/20 / 矸中带煤 - 1. 8含量/5. 5 5. 0 跳汰机数量效率82 主洗97. 5 96. 2 不完善度I0. 210. 1210. 086 处理量提高/18 15～20t/ hm218 15～20t/ hm2 跳汰机数量效率提高6. 85 3. 2 3. 6 单台年增直接经济效益313万元174万元243万元 4. 4 实时控制特性分析 通过对上述 “给煤/排料/灰分闭环三重综合优 化控制” 的调节过程的分析,可以得出以下结论。 1入选原煤煤质是随机实时变化的,在跳汰 机二段的 “3个实时测量/分选密度与灰分闭环控 制” 和 “跟踪原煤煤质变化控制给煤” 的跳汰机控制 理论,揭示了跳汰选内在矛盾的规律性。 2实施 “给煤/排料/灰分闭环三重综合优化 控制”,可有效地适应原煤煤质的变化,在跳汰机处 理量保持高位运行的同时,保证精煤灰分合格。即 通过自动控制手段,找出了解决上述矛盾规律性的 方法。责任编辑 康淑云 参考文献 1 于海波,于尔铁等.新一代跳汰机自动化装置 TKX-Ⅰ 型控制系统[J ].洗煤技术. 20006 2 于海波等.跳汰机自动控制系统中自动给煤的研究 与实践.煤炭科学技术[J ]. 19993 3 于海波等.跳汰机自动给煤的新技术.选煤技术[J ]. 20001 4 于海波等.跳汰机实时分选密度测控及灰分闭环控 制的探讨.选煤技术[J ]. 20022 5 于海波,于尔铁等.跳汰选煤技术的新突破 TKX -Ⅱ 型跳汰机自动控制系统.煤炭加工与综合利用[J ]. 2003 3 上接第42页 测速机、 轴编码器断线。松绳故障。 2先电气制动、 后安全制动故障这类故障发 生后,传动系统会自动进行减速,当速度降到爬行速 度时会立即转为紧急制动。这类故障主要有事故 停车,闸瓦磨损。 3完成本次开车后,不允许再次开车故障。 开车前若出现这类故障,则开不起车;若在运行过程 中出现,则允许本次开车完成,但不允许下次开车, 除非故障解除后。这类故障主要有主电机过温报 警;液压站油温过高等。 该系统将四象限变频技术、PLC绞车电控技术 在井下防爆提升机上进行综合应用,将双PLC控制 器和硬件继电器柜及信号柜合理的组合成为一体, 箱体采用隔爆结构,并采用新型耐用快捷防爆门,同 时给新型控制箱安装四轮行走装置。较好地适应了 高瓦斯矿井、 煤与瓦斯突出矿井的井下特殊工况条 件;使运输、 安装和维护更加高效便捷。 54跟踪原煤煤质变化控制给煤理论的研究 Abstracts in English Research on the Theory of Coal Feed Control by Tracing Changes in ROM Quality A theory with regard to auto2 matic controlling of a new - type jig applying“coal feed control by tracing changes in ROM quality”is summarized and improved. Based on this theory , the TKX series Automatic Jig Control System has been successfully used for washing coking coal and steam coal. Through optimized control of the close - circuit of feed/ discharge/ ash , the system controls product quality by tracing changes in ROM quality in real - time , improving the jig perance. The results proved that the theory is correct and practical. Regulating Coal Trading under Current Favorable Situation The basic framework of coordinating prices of coal for power generation and its guiding role in coal supply is analyzed , believing that coal prices decided through buyer - seller consultation and abolishing the practice of major bulk contracts would greatly contribute to market - regu2 lated supply of coal.“Regulationson Coal Trading”is proposed to regulate contractsof coal supply. Analysis is also made of the major factors impacting on the coal trade fair. Industry Policy Readjustment Can Prevent Abnormal Fluctuation of Coal Economics The trend of the national coal economics for the first half of the year is analyzed. Steady development of coal economics for the year is ex2 pected , with an inflexion point expectedly to emerge in the second half of the year. Readjustment to the industry policy is proposed to ensure steady coal supply. Ningxia Coal Mine Group Its ation and Development The Ningxia Coal Mine Group Co. , Ltd. was ed on 28 December 2002. Based on the experience , the mode and pattern of the ation of the company is described , with an analysis of solutions to the problems during and after the ation. Experience in Expanding the NewDatong Coal Mine Group It is believed that the foundation to the expansion of the new Datong Coal Mine Group lies in optimized restructuring , improved perance , production and efficien2 cy , integrated coal and power production , deepened re and revitalization , with market environment , self en2 deavor and government support as the guarantee for the company’s development. Graphic Analysis of Underground Air Regulation at Special Times Based on the operating characteristics of cen2 tralized parallel connection of ventilators , graphics is used to analyze the variation of underground airflow under dif2 ferent conditionsof ventilation resistance , deriving a reasonably safe and economical range of centralized parallel op2 eration of ventilators. Requirements are stated for parallel operation of ventilators when regulating airflow to cope with possible hazards underground at special times. Research on the Technology of Chemical Bolting and Grouting in Soft Rock Headings Soft rock headings are characterized by high ground pressure , high deation and difficulties in supporting. Countermeasures are pre2 sented for chemical bolting and grouting of soft rock headingson the basisof research into the mechanism of the de2 ation. Research is also made on the principle , designing , technical parameters , ulation and preparation , result testing and safety perance of chemical bolting and grouting.The application of this technology has placed the severe deation of enclosing rock under control and ensured the stability of headings , resulting in re2 markable economic benefits. Analysis and Discussion on the Essentials of Coal Mine Safety Assessment Based on relevant laws and regulations and experience in safety assessment , analysis is made of the essentials of safety assessment , the relationship be2 tween the three principal parties and the key links in safety assessment. And measures and proposals are put for2 ward with regard to pering safety assessment.