浮選入料自動控制改造探究

郭壯壯

(冀中能源峰峰集團有限公司 馬頭洗選廠，河北 邯鄲 056045)

1 馬頭選煤廠概述

冀中能源峰峰集團馬頭選煤廠九龍生產部(以下簡稱“九龍生產部”)位于河北省邯鄲市峰峰礦區東部，北距邯鄲市約40 km，南鄰風景優美的東武仕水庫，東接國家南北交通大動脈——京廣鐵路和107國道，地理位置優越，交通十分便利。九龍生產部為設計能力1.2 Mt/a的礦井型選煤廠，與九龍礦井同步建設，1991年12月投產，主要入洗九龍礦井原煤。經2009年改擴建后已具有2.00 Mt/a的入洗能力，采用不脫泥、不分級無壓給料三產品重介質旋流器+煤泥直接浮選的聯合工藝。

2 問題分析

九龍生產部正常生產過程中，經常出現浮選原料池料位忽高忽低的狀況，且需要浮選機崗位工通過觀察浮選原礦池液位計才能發現，然后聯系浮選入料泵崗位工對浮選入料泵的變頻器頻率進行調整。如不能及時發現或調整不及時，會出現浮選原礦池抽空泵“喝風”和原料池冒料的情況。浮選入料泵“喝風”，嚴重影響浮選分選工況，同時造成礦漿預處理器加藥口藥劑噴濺，影響礦化效果，浪費藥劑，污染環境；浮選原礦池冒料，直接跑煤，影響精煤回收率和壓濾尾煤灰分。九龍生產部工藝流程見圖1。

由圖1可知，九龍生產部浮選工藝采用單段直接浮選工藝，浮選入料由三部分組成，分別是精煤擊打弧形篩篩下水、加壓過濾機濾液和精煤壓濾機濾液。精煤擊打弧形篩篩下水和加壓過濾機濾液的量相對穩定，而精煤壓濾機濾液是先大然后逐漸變小，待上滿后卸料，濾液量為零，是一個間歇的變量，是干擾浮選入料穩定的量，暫稱為擾動量。如何將此擾動量減小或完全消除，成為此次技術改造的關鍵。

圖1 九龍生產部工藝流程

為此，九龍生產部決定對浮選入料量的穩定性開展命題式技術攻關，以穩定浮選入料量，提高浮選分選指標穩定性，降低浮選油耗，保證精煤回收率。

3 改造方案

3.1 改造方案

為消除原礦池內壓濾機濾液擾動量的影響，達到既保證浮選入料量穩定，又維持原礦池內液位，防止泵抽空或者原礦池冒料事故的目的，決定采用THC-801控制器的自身PID調節功能，實現浮選入料泵自動調節。改造方案為：控制器收集原礦池液位信息，與設定好的液位值進行差值比較，并進行自身PID調節，具體調節參數值由實際生產過程中的反饋試驗得出，輸出0～5 V電壓信號至變頻柜，控制434號電機輸出頻率，在保證原礦池內液面穩定的情況下，使得浮選機入料量小范圍內波動，從而有利于浮選分選指標穩定，降低浮選油耗，提高浮選精煤抽出率。為保證自動調試過程中的正常生產，暫時保留手動調節方式。

3.2 方案實施

(1)入料泵啟動控制原理圖如圖2所示。其中SA1為手自動選擇開關，SA2為手動開啟開關。手動狀態下將SA2轉換開關撥至開啟位置，中間繼電器KA3動作，變頻柜啟動輸出。

圖2 入料泵啟動控制原理

自動狀態下，當原礦池液面高于設定值時，THC報警，常開點閉合，中間繼電器KA1閉合，啟動變頻器輸出，KA2閉合，為頻率自動調節功能使能，如圖3所示。

圖3 SA1轉換開關接線

(2)THC-801接線原理如圖4所示。端子1、4為原礦池液面輸入信號；端子15、16為液面高限報警，用于開啟變頻柜輸出；端子18、19為1-5 V模擬量輸出，用于調節變頻柜輸出頻率；端子22、23為液面低限報警，配合KA4用于液面過低時停車使用，防止入料泵“喝風”。

圖4 THC-801接線原理

(3)變頻柜接線如圖5所示。KA1、KA3為變頻柜開啟信號，D2、D3、UVT為頻率調節輸入信號，用于調節變頻器輸出頻率大小。

圖5 變頻柜接線端子

(4)在原礦池中放入壓力液位變送器，通過電流二分器將液位信號送往浮選機和THC-801控制器，分別供浮選工監控原礦池料位和控制器，作為液位控制的調節依據。

(5)對THC-801控制器和LU-904位式調節儀進行參數設置。LU-904位式調節儀用于現場顯示變頻柜輸出頻率，數值與變頻柜本身輸出頻率值相對應；THC-801控制器參數設置如下：

輕按“SET”鍵，SV值小數點閃動可進行預設值設定，設定值為“660”，即原礦池內液位將在以660 mm位置為基準點波動；

“HY”為主控回差；

“AL1”為報警輸出，設定值為“1 013”，定義為上限報警，當原礦池內液位高于1 013 mm時，ALM1報警指示燈亮；

“AL2”為報警輸出2，設定值為“150”，定義為下限報警，意為液位低于150 mm時報警輸出，變頻柜停止；

“P”、“I”、“D”為比例、積分、微分控制，為避免液位震蕩過大，經調試試驗后分別設定值為“0”、“10”、“15”；

“T”為控制周期，輸出動作的周期，此值越小，控制精度越高，因采用繼電器輸出，為減小波動，故設定為“15”；

“Sn”為輸入類型，設定值為“33”，意為4～20 mA電流輸入，為壓力液位變送器信號；

“dP”為小數點數，用于定義小數點位置；

“P-SL”為量程下限，用于定義線性輸入信號下限刻度值，即液位顯示下限，設定值為“0”；

“P-SH”為量程上限，即液位顯示上限，因采用3 m量程的液位變送器，精度為1 mm，故設定值為“3 000”；

“oP-A”為輸出定義，設定值為“0”，定義主控輸出OUT1為開關輸出；

“bAL”為變送下限，設定值為 “109”，意為OUT2變送輸出電壓下限；

“bAH”為變送上限，設定值為“197”，意為OUT2變送輸出電壓上限；

“AL-P”為報警定義，定義AL1上限報警輸出至ALM1，AL2下限報警輸出至ALM2，故設定值為10；

“CooL”為功能選擇，設定值為“1”，意為OUT1正作用控制，即液位高時，變頻柜輸出增大，加快輸送料位。

4 效果分析

浮選入料控制系統改造完成后，經過1個月的調試，實現了正常運行，達到了預期目的，消除了精煤壓濾機濾液的干擾，杜絕了浮選入料泵“喝風”和原料池冒料事故，避免了礦漿預處理器加藥噴濺現象，穩定了浮選入料量，浮選分選指標穩定性提高，浮選尾礦灰分得到進一步提高，浮選油耗得到一定程度降低。

2021年1月份噸精煤浮選油耗0.30 kg，與上年同期0.35 kg相比降低0.05 kg。按全年75 萬t精煤產量計算，全年可節油37.5 t，浮選藥劑單價按7 500元/t計，年節支28.13 萬元。壓濾尾煤灰分61.23%，與上年同期57.87%相比，提高3.36個百分點，浮選抽出率提高2.26個百分點，折合精煤回收率0.35%，按每年入洗原煤150萬t計算，可多生產精煤5 250 t，創效682.5 萬元。

5 結 語

九龍生產部以生產過程中出現的問題為切入點，結合工藝流程，在改造思路上也創新性地利用液面控制去穩定浮選入料量，實施了浮選入料泵智能控制改造，既避免了以往人工調節的時滯問題，又使得浮選工序更加易于控制，同時消除了原礦池冒料、入料泵喝風等事故隱患，可謂一舉三得，為企業創造了可觀的效益。