板框壓濾機(jī)自動化排料系統(tǒng)技術(shù)改造

萬寶成

（山西省晉神能源有限公司 沙坪洗煤廠，山西 沂州 036500）

1 概 況

沙坪洗煤廠自2013年開始采用板框壓濾機(jī)進(jìn)行煤泥的回收處理，實踐證明，該設(shè)備具有過濾強度高、壓濾效果好及適應(yīng)性強等優(yōu)點。洗煤廠自投入使用板框壓濾機(jī)后，煤泥處理系統(tǒng)實現(xiàn)了煤水分離、環(huán)保及閉路循環(huán)，但存在一些比較突出的問題。板框壓濾機(jī)通過設(shè)定時限及煤泥所受擠壓力進(jìn)行排料，當(dāng)煤泥成分及稠度不同時，操作人員不能準(zhǔn)確判斷煤泥中水分含量，造成煤泥壓濾效果差、效率低；當(dāng)煤泥中水分含量較高時，需循環(huán)進(jìn)行壓濾，造成費工費時，也降低了車間的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化水平，形成一定的安全隱患。針對這些問題，沙坪洗煤廠對板框壓濾機(jī)煤泥處理系統(tǒng)進(jìn)行了自動化設(shè)計，應(yīng)用基于電磁感應(yīng)及重力平衡原理的排水感應(yīng)裝置，成功實現(xiàn)了通過控制煤泥水分含量進(jìn)行自動排料的目的。

2 現(xiàn)狀及問題

壓濾車間現(xiàn)有511、512及513號板框壓濾機(jī)3臺。操作人員通過工控屏設(shè)置參數(shù)及監(jiān)測排料流程，基于PLC程序進(jìn)行入料、壓榨、風(fēng)干及排料等作業(yè)。板框壓濾機(jī)運行期間，受藥劑量不同及煤質(zhì)等工序影響，煤泥出現(xiàn)稀稠不一，通過在工控屏上設(shè)定擠壓時限不能準(zhǔn)確判斷煤泥受擠壓后的水分含量。通常會利用流量計對濾液水量進(jìn)行計量，通過水量大小確定設(shè)備是否需要停料及掌握煤泥的干濕程度，但流量計存在最小檢測盲區(qū)，造成操作人員無法準(zhǔn)備判斷水量。當(dāng)煤泥過干時，設(shè)備的磨損程度加大，排料速度慢；當(dāng)煤泥過稀時，壓濾機(jī)需反復(fù)進(jìn)行壓濾，增加了煤泥運輸費用。

3 壓濾機(jī)自動化排料系統(tǒng)設(shè)計

3.1 排料系統(tǒng)構(gòu)造及工作原理

板框壓濾機(jī)排料系統(tǒng)由受料倉、濾板（含格柵、濾布及橡膠隔膜）、濾液管、濾液水槽及回流管路組成。濾板一側(cè)安裝橡膠隔膜，一側(cè)安裝格柵，在格柵上固定濾布。受料倉、濾板、格柵及濾布共同形成濾液腔。橡膠隔膜、濾液板、格柵及濾布共同形成濾液室，煤泥通過濾液腔、濾液室之后，通過濾液管匯集到濾液水槽，最后通過管道統(tǒng)一回流到主洗系統(tǒng)。

3.2 自動化排料系統(tǒng)設(shè)計

3.2.1 排水感應(yīng)裝置設(shè)計

針對流量計存在檢測盲區(qū)、無法準(zhǔn)確判斷水量的問題，結(jié)合排料系統(tǒng)構(gòu)造，確定通過控制排水管流水量實現(xiàn)自動化排料的設(shè)計思路，即通過流水量判斷煤泥的干濕程度，決定是否排料。結(jié)合現(xiàn)場實際，研究應(yīng)用了基于電磁感應(yīng)及重力平衡原理的排水感應(yīng)裝置。該裝置由排水倉、接近開關(guān)、檢測連桿、配重螺桿及底片組成，安裝于下水口處，利用水的重力控制底片升降用于推動連桿完成進(jìn)料和排料工作。排水感應(yīng)裝置如圖1所示。

圖1 排水感應(yīng)裝置Fig.1 Drainage induction device

當(dāng)濾液水槽內(nèi)存在濾液水時，且濾液水重力大于底片重力時，則底片打開并帶動檢測連桿與接近開關(guān)分離，濾液水流入排水管，直至濾液水重力小于或等于底片重力時，則底片回彈，帶動檢測連桿與接近開關(guān)接近，接近開關(guān)電磁傳感器接到信號后，通過PLC控制，進(jìn)行拉板卸料，之后進(jìn)料，循環(huán)重復(fù)進(jìn)行，實現(xiàn)壓板排料的自動化控制。自動化排料原理如圖2所示。

圖2 自動化排料原理Fig.2 Automatic discharge principle

3.2.2 控制系統(tǒng)

排水感應(yīng)裝置控制系統(tǒng)由接近開關(guān)、連桿機(jī)構(gòu)、時間繼電器、固定角鋼及中間繼電器組成。以513號板框壓濾機(jī)為例，當(dāng)板壓壓緊后，即PLC通過輸入模塊顯示壓緊上限1.IN7地址點輸入時，啟動513號煤泥入料泵，此時PLC輸出模塊2.OUT0地址點輸出KA16吸合，即通過中間繼電器連通進(jìn)料閥。在KA16設(shè)置一對開點，取24 V直流電源為外加安置的中間繼電器KA1線圈供電，同理在KA1上取一對開點用220 V交流電為時間繼電器線圈供電，此時KA16吸合開點導(dǎo)通，KA1吸合開點導(dǎo)通，時間繼電器開始延時，取24VDC直流電為接近開關(guān)供電。通過設(shè)置合理的延時時間，保證接近開關(guān)得電處于待接收狀態(tài)，使壓濾水流入排水管，隨不斷循環(huán)壓濾，水量不足以克服底片重力時，檢測連桿與接近開關(guān)接近，接近開關(guān)將信號傳至PLC顯示輸入模塊進(jìn)料結(jié)束地址點2.IN11輸入，513號煤泥入料泵停止運行，KA16、KA1與時間繼電器線圈同時失電，排料系統(tǒng)進(jìn)入壓榨、風(fēng)干、拉板及排料等工序。

4 應(yīng)用效果

沙坪洗煤廠壓濾機(jī)自動化排料系統(tǒng)自投入運行以來，通過控制排水管流水量實現(xiàn)了自動化排料及減人提效的目的，過濾效果顯著，同時能快速對故障進(jìn)行識別，每年可節(jié)省人工費、維護(hù)費及運輸費等21.4萬元。

（1）實現(xiàn)流量計檢測無盲區(qū)。

（2）過濾效果顯著。日循環(huán)數(shù)由15升至20個，日處理煤泥由30 t提高至41 t，渣含量從20%降低至2%～5%。

（3）減少崗位工投入。全天可以減少崗位工3人，每人工資按4 000元，每月可以節(jié)省＝3×0.4＝1.2萬元，全年節(jié)省勞務(wù)費＝1.2×12＝14.4萬元。

（4）減少板框壓濾機(jī)維護(hù)費用及煤泥運輸費。每年減少大修板框壓濾機(jī)2臺，節(jié)約維修費用4萬元，減少運輸費3萬元。

5 結(jié) 論

（1）沙坪洗煤廠結(jié)合壓濾車間壓濾機(jī)構(gòu)造，研究應(yīng)用了基于電磁感應(yīng)及重力平衡原理的排水感應(yīng)裝置，成功實現(xiàn)通過控制煤泥水分含量實現(xiàn)自動化排料的目的。自動化控制系統(tǒng)過濾效果顯著，提高了煤泥的處理效率，同時能快速對故障進(jìn)行識別，系統(tǒng)實現(xiàn)安全高效運行。

（2）自動化排料系統(tǒng)投入運行后，實現(xiàn)壓濾車間無人值守，降低設(shè)備的維護(hù)費用及煤泥運輸費，每年共計節(jié)約21.4萬元，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

（3）自動排水裝置制作簡單、安裝方便，自動化排料系統(tǒng)適用范圍廣泛，為類似條件下洗煤廠改造壓濾機(jī)提供了借鑒，具有推廣應(yīng)用價值。