利用信息技術(shù)提升選煤機(jī)械工作效能分析

夏 煬

（晉能控股煤業(yè)集團(tuán)大地選煤工程有限責(zé)任公司，山西 大同 037001）

1 選煤工藝和選煤機(jī)械工作的特性

選煤方法大體可分為兩種：篩選和洗選。篩選采用機(jī)械或人工剔除煤炭中混合的矸石，提高煤炭質(zhì)量和粒度分級(jí)[1]。洗選主要包括跳汰選煤、重介質(zhì)選煤、浮選煤、離心力選煤，利用水與礦物混合懸浮液進(jìn)行選煤。質(zhì)量差的原煤必須經(jīng)過洗選加工才能滿足市場要求和經(jīng)濟(jì)效益。選煤原理是利用煤、矸石、雜質(zhì)的物理性質(zhì)區(qū)別進(jìn)行分離，煤炭去除雜質(zhì)后可以降低運(yùn)輸成本、減少煤炭燃燒帶來的污染、提高煤炭資源綜合利用率和經(jīng)濟(jì)效益，便于礦石資源的集中處理。選煤方法有多種，如圖1所示。

圖1 選煤方法分類

我國選煤技術(shù)發(fā)展較晚，各地煤礦石差距很大，對(duì)煤炭設(shè)備的要求和應(yīng)用水平相差較大。選煤機(jī)械裝備主要為重介質(zhì)旋流器、跳汰機(jī)、動(dòng)篩跳汰機(jī)、干選機(jī)和浮選機(jī)，其中跳汰選在我國應(yīng)用最廣泛，生產(chǎn)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)豐富。隨著信息技術(shù)的普及，選煤廠以信息管理為基礎(chǔ)，實(shí)施生產(chǎn)與管理一體化，通過信息技術(shù)集成應(yīng)用系統(tǒng)，強(qiáng)化企業(yè)資源共享，提高營運(yùn)效率，也可以監(jiān)控原煤生產(chǎn)過程，通過精煤質(zhì)量指標(biāo)判斷選煤工藝的合理性，并對(duì)過程控制指標(biāo)進(jìn)行改進(jìn)，及時(shí)對(duì)不同煤層指定相應(yīng)的配采方法[2]。

2 信息技術(shù)在選煤機(jī)械選型中的應(yīng)用

基于計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的信息技術(shù)快速發(fā)展，已經(jīng)逐漸普及到煤礦企業(yè)中，利用信息技術(shù)進(jìn)行選煤設(shè)備選型，可以提高選型效率和精確度[3]。合理的設(shè)備選型，既會(huì)增加工藝效率、優(yōu)化企業(yè)空間布置，也可以提高資金利用率，降低維護(hù)成本。但是隨著市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，選煤設(shè)備種類和參數(shù)越來越多，選型考慮相關(guān)因素也增多。傳統(tǒng)選型方法基于生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)和經(jīng)典計(jì)算方程考慮多種影響因素進(jìn)行選型，該種選型方法嚴(yán)重依賴選型人員專業(yè)水平和原煤品質(zhì)，很難做到全面綜合考慮和生產(chǎn)過程的實(shí)時(shí)調(diào)整。利用信息技術(shù)的設(shè)備選型需要將設(shè)備類型等信息輸入“專家系統(tǒng)”。專家系統(tǒng)將定量因素、影響程度以故障處理經(jīng)驗(yàn)等均輸入系統(tǒng)中，并經(jīng)過專業(yè)技術(shù)專家論證分析后轉(zhuǎn)化錄入專家知識(shí)庫中，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)將專家知識(shí)庫、設(shè)備數(shù)據(jù)庫和設(shè)備選型建立聯(lián)系，最終實(shí)現(xiàn)智能化設(shè)備選型，專家系統(tǒng)選煤設(shè)備分類如圖2所示。

圖2 選煤專家系統(tǒng)設(shè)備的分類

3 利用信息技術(shù)在選煤生產(chǎn)過程監(jiān)控中的應(yīng)用

煤炭生產(chǎn)企業(yè)主要的選煤工藝有三種：采用大型無壓給料三產(chǎn)品重介旋流和煤泥小直徑旋流器配套使用；跳汰粗選和重介精選煤配套使用；跳汰主選和中煤重介再選配套使用[4]。采用大型無壓給料三產(chǎn)品重介旋流和煤泥小直徑旋流器方法選煤工藝系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單可靠，操作和管理方便，分選顆粒密度和范圍寬精度高，精煤洗選回收率高，可獲得質(zhì)量穩(wěn)定、適應(yīng)性好的精煤產(chǎn)品，煤產(chǎn)品質(zhì)量等級(jí)可靈活調(diào)節(jié)，選出低灰分的精煤產(chǎn)品，尤其是針對(duì)難分選的原煤效果明顯，次生煤泥量小，但是大型無壓給料三產(chǎn)品重介旋流器的二段分選密度是由一段分選密度濃縮自流而成的，存在調(diào)節(jié)范圍小的問題，當(dāng)入選原煤矸石含量較大時(shí)，處理量明顯降低；生產(chǎn)系統(tǒng)較為復(fù)雜，且設(shè)備存在快速磨損問題。重介選煤生產(chǎn)工藝過程設(shè)計(jì)兩個(gè)介質(zhì)桶：稀介質(zhì)桶和煤泥桶，密度由循環(huán)自動(dòng)加介和自動(dòng)蝶閥進(jìn)行控制，液面高度懸浮液分流、自動(dòng)加介和自動(dòng)加水裝置共同控制完成。懸浮液密度取決于加介量大小，密度偏低自動(dòng)加入介質(zhì)，懸浮液密度偏高時(shí)，水連續(xù)注入以稀釋懸浮液；介質(zhì)桶液位偏高時(shí)，控制系統(tǒng)開始分流，當(dāng)液位偏高時(shí)，將介量和水按照一定的比例注入介質(zhì)桶液，保證懸浮液密度在穩(wěn)定的前提下液位快速回升，主系統(tǒng)生產(chǎn)、重介質(zhì)回收工藝流程圖如圖3所示。

圖3 重介質(zhì)選煤工藝流程圖

4 利用信息技術(shù)在選煤機(jī)械故障預(yù)判中的應(yīng)用

原煤洗選過程為將大塊煤礦石經(jīng)過破碎機(jī)破碎處理后，進(jìn)行篩選、清洗等工序，其中破碎機(jī)和離心機(jī)是生產(chǎn)線的關(guān)鍵設(shè)備，故障率高會(huì)降低選煤機(jī)械設(shè)備效能，直接影響了生產(chǎn)線的經(jīng)濟(jì)效益和應(yīng)用安全，利用信息技術(shù)進(jìn)行故障預(yù)判可很好地降低故障發(fā)生率，提高設(shè)備利用率。機(jī)械故障診斷方法有多種，包括小波分析法、數(shù)據(jù)融合法、Park矢量法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法，電氣系統(tǒng)故障可用電氣信號(hào)進(jìn)行判斷。軸承等傳動(dòng)系統(tǒng)故障可以從溫度、振動(dòng)等多方面進(jìn)行分析判斷，機(jī)械故障診斷過程如圖4所示。

圖4 機(jī)械故障診斷過程

機(jī)械故障診斷的核心為特征信號(hào)采集、特征提取和模式識(shí)別，通過對(duì)選煤機(jī)械的電機(jī)、齒輪、軸承故障特征信號(hào)的分析和提取，原始信號(hào)為振動(dòng)信號(hào)、溫度信號(hào)等，信號(hào)提取后進(jìn)行時(shí)域分析，獲得其參數(shù)，并進(jìn)行頻域分析獲得征頻率的幅值。信號(hào)采集后專家診斷系統(tǒng)根據(jù)預(yù)定規(guī)則判斷故障類型，故障診斷專家規(guī)則庫設(shè)置診斷參數(shù)和閾值，診斷規(guī)則調(diào)用診斷參數(shù)及其閥值來實(shí)現(xiàn)故障診斷。

5 結(jié)語

隨著信息化逐漸被融入到現(xiàn)代煤炭生產(chǎn)企業(yè)中，利用專家系統(tǒng)進(jìn)行煤選煤設(shè)備選型，根本上可保證選煤效率和經(jīng)濟(jì)效益，并利用信息技術(shù)對(duì)選煤生產(chǎn)過程和選煤機(jī)械運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，以提高選煤裝備的運(yùn)行效率，這對(duì)于煤炭生產(chǎn)企業(yè)安全穩(wěn)定的運(yùn)營具有很好的借鑒意義。