3 浮选控制系统的组成 3 1 硬件组成 ( 1) 测量部分 : 通过浓度计和电磁流量计测量 出浓缩机底流的浓度和流量, 滤液流量和补加的清 水流量, 煤浆测灰仪测定精煤灰分, 经过 A/ D 转 换将其转化为数字量后输入主计算机中。 ( 2) 控制部分 : 计算机按照前馈控制和反馈控
煤 泥 浮 选 优 化 控 制 系 统 研 究 [ J]
制算法, 得到加药量参数 , 经 D/ A 转化为模拟量 控制一段和二段加药泵。 3 2 软件系统 操作系统为 Window s XP, 控制系统的界面由 组态王编程实现 , 而模拟量的输入和输出采用 VB 编写后台程序, 实现与组态王的数据交换。 ( 1) 控制算法的编程。前馈控制根据浓缩机底 流浓度和流量计算出干煤泥量, 再根据吨煤药耗、 起泡剂和捕收剂的药比, 得到煤油和 GF 油的添加 量。反馈控制采用模糊控制算法, 依据现场熟练操 作人员和选煤专家的生产经验和理论知识, 作为加 药量参数调节的依据。 ( 2) 对数据进行记录和统计 , 并将数据保存 , 实现对数据查询和报表打印功能。系统管理员可进 入系统, 对系统内部的参数进行修改和设置。 4 结论 采用前馈控制和反馈控制相结合, 实现了对淮 北选煤厂的浮选过程进行控制 , 前馈控制是跟踪浮 选入料中的干煤泥含量 , 按吨煤药耗调节加药量 ; 而反馈控制是根据实测的浮选精煤灰分 , 用模糊控 制方法进一步调整加药量。通过淮北选煤厂的工业 性试验和实际应用表明, 该系统稳定可靠, 煤浆灰 分的检测和浮选控制效果均达到了国际先进水平 , 在一定程度上降低了药剂消耗、稳定了浮选精煤质 量和提高了浮选精煤产率。
煤炭科技 加工转化
淮北选煤厂浮选控制系统研究
张举丘 杨小平
( 中国矿业大学 ( 北京) 化环学院 , 北京市海淀区 , 100083) 摘 要 介绍了淮北选煤厂浮选中前馈控制和反馈控制相结合的浮选控制系统 , 前馈控 制用于跟踪浮选入料中的干煤泥含量 , 并按吨煤药耗来调节加药量; 反馈控制则是根据实测 的浮选精煤灰分 , 用优化控制算法进一步调整加药量, 在保证精煤灰分的前提下, 得到较高 的产率 , 并降低了药剂用量。 关键词 煤泥浮选 前馈控制 中图分类号 T D943 反馈控制 B 淮北选煤厂
C C = pT ( t) + ( 1 - p ) T ( t) Qk 1 + R1 1+ R2
( 1 - p ) R 2 T C ( t) Qk 1 + R2
( 5)
( 6)
捕收剂: QG ( t) = QG 1 ( t) + QG 2 ( t ) = p R 1 T C ( t) ( 1 - p ) R 2 T C ( t) Qk + ( 7) 1 + R1 1 + R2
设根据浮选精煤灰分加药的药比为 R 2 , 模糊 控制器输出的加药调整量为 Q, 步长为 k , 则药剂 用量为: 起泡剂:
C QF 2 ( t ) = ( 1 - p ) T ( t ) Qk 1 + R2
( 4)
捕收剂: QG 2 ( t) = 总耗量分别为: 起泡剂: QF ( t ) = QF 1 ( t ) + QF 2 ( t)
文献标识码
Study on the flotation control system of Huaibei Coal Preparation Plant
Zhang Juqiu, Yang Xiaoping
( Schoo l of Chemical & Environment al Engineering, China U niversit y of M ining & T echnolo gy ( Beijing) , H aidian, Beijing 100083, China) Abstract T his paper int ro duces t he f lot at io n contro l w hich com bined t he f eedf orw ard con tr ol and the f eedback contro l. T he feedf orw ard cont rol is used f or t racking t he coal slime co nt ent in t he f lot at ion f eed and f or adjust ing t he f oaming reagent and col lecto r reag ent acco rding t o t he co nsum pt ion by coal to nnage. T he feedback contr ol f urt her chang es t he reagent addition am ount based o n the opt imizing cont ro l algo rithm in r espo nse to t he f lot at io n concentr at e ash cont ent de tected in t he productio n. T he associat ed contro l result s in hig h recovery and decreases t he reagent co nsum pt ion on the premise o f the accept able concentr at e ash cont ent . Key words coal slime flot at ion, feed f orw ard contr ol, f eed back cont ro l, H uaibei Coal P rep ar at ion P lant 煤泥浮选是一个复杂的物理化学过程, 影响煤 泥浮选效果的工艺参数较多, 如浮选药剂种类、添 加量、添加地点、充气量和浮选槽中矿浆液面的高 度等 , 如果依靠人工操作 , 由于不能实时而准确地 知道浮选工艺参数的数值 , 因此对浮选过程的操作 人为因素较多, 生产效果较差。 在国家九五重点科技攻关项目 ( 95- 215- 01 - 05- 01) 和淮北矿业集团的资助下, 中国矿业大 学 ( 北京 ) 联合清华大学和淮北选煤厂 , 对淮北选 煤厂浮选过程的控制进行了深入研究, 研究成果经 过教育部组织的专家鉴定 , 取得了国际先进、国内 领先的水平, 体现了当时国内外煤泥浮选的控制技 术。自投入使用 10 多年来, 系统稳定可靠 , 期间 82 由于工艺和生产的改动、计算机技术和控制技术的 飞速发展等, 先后又对控制系统进行了扩容、功能 完善、技术改进、软件和操作系统升级等改造, 达 到了提高浮选精煤 产率、准确 控制精煤的灰 分水 平、降低浮选药剂量、改善精煤过滤脱水的效果。 1 浮选控制系统结构 浮选控制系统结构如图 1 所示 , 包括定值级和 优化级两部分。浮选的基本控制环节结构示意图如 图 2 所示。 1 1 定值控制 定值控制是一种简单的单回路控制 , 其目的是 稳定浮选工艺参数 , 比如浓度控制, 它由浓度计、
Байду номын сангаас
1 2 前馈控制 前馈控制是一种开环控制方式 , 也是目前浮选 控制系统中自动加药普遍采用的模式。总加药量的 多少与浮选入料中的固体含量 ( 干煤量 ) 有关。入 料中的干煤泥量等于浓缩机底流浓度乘以其流量 , 根据吨煤药剂耗量和药比, 得到起泡 剂 ( GF 油 )
淮北选煤厂浮选控制系统研究
灰分调节加药量 ( 反馈控制) 两者结合起来 , 即首 先通过干煤泥量确定加药量的基点 , 再根据浮选精 煤灰分的实时值采用模糊控制算法进行修正。 设浓缩机底流浓度为 D 1 ( t ) , 流量为 F 1 ( t ) , 滤流浓度为 D 2 ( t) , 流量为 F 2 ( t ) , 吨煤药耗为 C, 药比 ( 起泡剂 捕收剂 ) 为 R 1 , 则根据入料中 干煤泥含量确定的加药量 T C ( t) 为 : T C ( t) = C( D 1 ( t) F 1 ( t) + D 2 ( t ) F 2 ( t ) ) ( 1) 一般来讲, 根据干煤泥量确定的加药量要比根 据产品灰分确定的加药量多, 设前者占有的百分数 为 p , 则根据入料特征确定的实际加药量为: 起泡剂: Q F1 ( t ) = 捕收剂: p R 1 T C ( t) QG 1 ( t ) = 1 + R1 ( 3) pT C( t) 1+ R1 ( 2)
参考文献 : [ 1] [ 2] [ 3] [ 4] 杨小 平 煤泥 浮选计算机控 制系统的研 究 [ D] 京 : 中国矿业 大学 ( 北 京校区) , 1998 选煤 厂浮选过 程的检 测与控制 ( 验收 文件 ) 北京 : 中国矿 业大学 ( 北京校区 ) , 2000 杨小 平 , 吴翠 平 , 许德 平等 的研 究 [ J] 吴翠 平 , 杨小 平 , 许德 平等 2003 ( 8) 煤泥 浮选计 算机 控制 在线 煤浆灰 分测 量的 高 技 术 通 讯, 煤矿自动化 , 2000 ( 4) [ R] 北
中国煤炭第 37 卷第 3 期 2011 年 3 月
控制算法和执行机构等组成。传感器分别检测浓缩 机底流的浓度和流 量, 对返回 浮选的过滤机 的滤 液, 以及补加的清水分别用流量计计量 , 通过调节 清水管道上的液压自动闸阀的开度 , 将浮选入料的 浓度控制在设定值范围内。
和捕收剂 ( 煤油 ) 的瞬时添加量, 然后根据加药量 的最大范围 , 将工程量转换为 4~ 20 mA 的标准电 流数值, 再通过 D/ A 模块转换为电流信号 , 控制 精密计量泵精确加药。 1 3 煤浆灰分测量 煤浆灰分测量是由多流分析系统完成, 它包括 多流分配系统、煤浆测灰仪和 P L C 控制 , 见图 1。 用一台煤浆测灰仪按照一定的周期和顺序, 分别测 量浮选入料、浮选精煤和浮选尾煤煤浆的灰分。这 一部分是国家九五重点科技攻关项目的难点之一 , 目前掌握这一技术的国家只有美国、澳大利亚和中 国。多流分析系统相当于煤浆测灰传感器, 它的研 制成功, 使浮选控制系统的优化控制成为可能。 1 4 优化控制 煤泥浮选的优化控制是在前馈控制的基础上 , 根据多流分析系统测得的浮选精煤灰分 , 采用基于 经验的模糊控制算法 , 对浮选的两种加药量进行修 正, 使煤泥浮选工作在最佳状态。 在控制系统中, 浮选药剂从两处添加。前馈控 制中的浮选药剂加 在矿浆准备器 中, 称为一 段加 药, 以使浮选药剂和煤粒之间有足够的接触时间和 充分的接触机会。优化控制中采用煤油和 GF 油混 合添加方式, 浮选药剂加在浮选机的第二槽或第三 槽内 , 称为二段加药 , 其目的是减少煤浆灰分检测 的延时, 迅速调整浮选精煤灰分。为了提高浮选药 剂的性能 , 便于计算机的精确计量和控制, 在二段 加药前, 需要对混合的浮选药剂进行乳化。 1 5 数据管理 计算机实时记录浮选生产过程中的工艺参数 , 便于查询生产的历史记录 , 按班、日、月或年打印 各种报表 , 对浮选生产进行日常的操作指导、合理 调度和系统管理。更为重要的是, 通过先进的非线 性数据分析方法 ( 如 PCA 等 ) , 对这些大量的、长 期的反映生产过程的数据进行分析 , 挖掘影响浮选 分选的工艺因素 , 建立浮选过程的数学模型 , 为进 一步研究浮选机理和浮选过程的自动控制提供理论 依据。 2 优化控制算法 浮选自动化的真正意义在于直接控制浮选精煤 的灰分和产率, 根据入料中的干煤泥量调整加药量 并不是最佳控制。淮北选煤厂浮选控制系统将根据 干煤泥量调节加药量 ( 前馈控制) 和根据浮选精煤 83