選煤廠浮選機自動化控制系統優化設計

馮 帥

（西山煤電（集團）公司鎮城底礦選煤廠， 山西 太原 030203）

引言

選煤工藝中，所需的浮選機在煤炭浮選工序中，對需要添加藥物的工序控制至關重要。如果在工藝中藥劑的加入數量低了，則會造成煤炭資源不能很好地完成分離，煤炭回收率就會有所下降。如果在工藝中藥劑的加入數量高了，則會造成“跑槽”，導致設備選擇性能降低，精煤出產率也隨之降低，也會造成藥劑使用的成本浪費。除此之外，某選煤廠給浮選機進行藥物添加時使用的是手工傳統方式，所用藥劑量受工作人員經驗影響較大，這是由于人為原因對浮選精度和效率造成的較大影響。如今浮選加藥的控制工序中很大一部分工作任務仍由人工完成，浮選機設備控制自動化改造設計的最終目的是要消除這些不利影響，保障設備加藥量的精準穩定，對選煤操作效率的保障和提升具有重要的意義和作用。

1 自動化浮選機的改造升級方案與實際意義

目前，選煤廠普遍使用的浮選機加藥處理方式包括兩種：一種是在進行浮選一次作業時，于入料泵處加入浮選應用藥物；另一種是在預處理漿液裝置對應的地方加入浮選的藥物。將企業實際情況與其作業選煤的實踐工作經驗相結合，使用第二類方法加藥更為科學合理。首先要根據浮選機自動系統控制設計確定具體方案，方案的設計思路：要將濃度測量裝置安裝到漿液流進浮選機的總管處，然后應用濃度測量裝置對流進設備的漿液進行濃度檢測。另外，還需要在預處理漿液的裝置所對應的進料管內安裝測量漿液具體流量的設備裝置和測量水流循環情況的設備裝置。由此對預處理設備裝置內流入總的液體量進行檢測。要在預處理浮選機的位置安裝計量泵，以利于自動完成預處理設備添加藥物的工藝需要[1]。

本設計提出的控制自動系統可根據在各個不同階段的時間內浮選機流進總漿液量，獨立而自動完成浮選的藥物添加工序，確保添加藥物的精準性，也可以有效杜絕因選入浮煤存在質量問題所帶來的差異。因為藥物添加的位置與選煤機距離較近，管理不長，有利于自動化保障浮選設備軟件系統能夠有效靈活地完成加藥作業，可以有效避免該設備控制自動系統出現滯后等常見問題。該控制自動化系統，可以對浮選機流進的漿液量和漿液濃度加以實時顯示，以保證在選煤工藝過程當中的數據準確，有利于技術及工作人員對選煤現場的完成狀況進行分析和掌握。

2 浮選機自動化控制系統的設計

本文所設計提出的選煤設備控制自動化系統通過對流進設備內的漿液總量及其濃度進行實時數據監測，可以換算出流進浮選機內的干煤泥總量，通過設備中干煤泥總量和藥物浮選總量的數學換算式，應用PLC 自動控制應用裝置，及時對其信息數據進行處理，按照各時間段流進漿液的總量及濃度變化情況，對添加的藥物量進行適當調節，以保障浮選機實現控制自動化運行操作[2]。

2.1 控制自動化系統結構的優化設計

本論文設計提出的浮選機控制自動化系統結構框架圖見下頁圖1 所示。

在浮選設備控制自動化系統當中，包括控制PLC 裝置、手觸屏裝置、濃度檢測裝置及其計量泵等設備裝置。把濃度檢測計安裝在浮選機的進料通道內，電磁檢測裝置設于預處理設備進料通道及其循環水的通道內。經過針對流進設備總漿液量和濃度的檢測，通過公式算出在特定的時間階段中所流進設備內總的干煤泥量[4]。

圖1 選煤廠自動控制的浮選系統

想要避免藥物在設備罐體內的藥液面情況變化影響到計量泵輸出的具體藥量，并防止出現管道虹吸現象，需要在管路內安裝相應的背壓閥。也可以通過設置管路脈沖式阻尼器加以解決，以便更加有效地保證藥液壓力及其流量精準穩定，從而防止出現管路振動，以確保背壓閥能夠運轉正常。浮選機設備控制自動化系統的計量示流程架構見圖2。

2.2 控制自動化系統的功能

浮選機設備控制自動化系統的流程控制結構圖見圖3 所示。

圖2 安裝計量泵的示意圖

圖3 自動化浮選裝置工作流程

2.2.1 控制以及測量的功能

在浮選機設備控制自動化系統當中，PLC 設備裝置應用其濃度和流量的檢測設備獲得各項信息數據，然后應用以太網及手觸屏進行數據信息的傳遞交換，將收集到的各種數據信息通過CPU 計算處理，再通過輸出模塊功能下達指令，計量泵在接到相應指令時加以反應。本文提出設計的控制自動化系統能夠實現對流進設備的總干煤量進行全面的監測。能夠對計量泵添加的藥物數量進行有效的調節和控制。此外，該控制自動化系統有兩種不同的操作方式，分別是手動模式操作和自動模式操作，工作人員可以根據煤場實際情況選擇合適的模式操作[5]。

2.2.2 顯示、操作及其記錄的功能

系統的顯示、操作和記錄等各項功能，主要是通過顯示屏來呈現設備各項操作流程及其信息數據，顯示選擇手動和自動模式作業按鈕，顯示操作計量泵停啟作業按鈕，顯示設備在運行中所需信息及參數，也同時顯示設備各項歷史信息數據。

2.2.3 網絡的各項功能

本論文設計提出的浮選設備控制自動化系統，可以應用軟件操作，實現對用戶相應權限的分配，可滿足同一時間內不同用戶的使用，還能夠把監測到的信息數據實時發送給企業內網系統。所有用戶都可以應用該系統軟件對設備運行的具體狀況和實際的現場狀況隨時查詢[6]。

3 優化后浮選機自動化控制系統的應用效果

經驗證，浮選機設備創新改造后，表現在選煤過程作業中藥劑的使用量明顯降低，抽出率有了相應的增加，灰分明顯縮小[7]。升級改造前后對比參數情況如下表1 所示。

表1 設計改造前后的浮選對比

4 結語

通過運用自主升級改造的浮選設備控制自動化系統，可保障煤企在浮選作業中所需測量的各項數據參數精準穩定，實現添加藥物工序的自動化，并能實時掌控設備工作運行狀況，確保進一步有效提高浮選自動化操作程度，提升煤炭的浮選質量和效率。與此同時，控制自動化系統的成功應用，可有效降低工作人員的作業強度，使工作人員的各項操作更方便、更易于掌握，具有良好的社會效益。