【文章內(nèi)容簡介】 層，并使矸石床層和中煤床層沿跳汰室全寬的水平移動速度與原煤中矸石和中煤的含量相適應(yīng)，以保證合適的重產(chǎn)物層厚度，并創(chuàng)造良好的分選條件。正確的床層厚度由排料口控制，這要有些實踐經(jīng)驗。當(dāng)給料組成在規(guī)定范圍內(nèi)時，為防止床層厚度隨上升水流劇烈變化，由浮標(biāo)—排料裝置來控制，自動保持床層厚度。厚度和流動性要常檢查，不同物料層在跳汰室中運動速度也不同（如下圖），要防止矸石床層厚度變薄。矸石層缺失時可從斗子內(nèi)的產(chǎn)品中看出，它含有粗粒煤并與普通粒度的矸石混在一起。 床層運動速度現(xiàn)代跳汰機多采用取消溢流堤的連續(xù)“穩(wěn)靜”排料方式，或者低堰式自動測控排料系統(tǒng)，在一定程度上改善了對入料變化的適應(yīng)能力。但在操作的過程中仍要注意根據(jù)原煤性質(zhì)的變化隨時調(diào)整活動溢流堤或閥門的高度，以確保合適的重產(chǎn)物層厚度與穩(wěn)定的透篩排料。6．洗水濃度礦粒在水中的沉降末速是其密度和粒度的函數(shù)，大塊煤與小塊矸石可達相同的沉降末速。水中細(xì)粒固體物越多，介質(zhì)密度相對增大，同效分選的粒度范圍越寬。然而實踐經(jīng)驗確是，在清水中洗選總是可以得出更純凈的最終產(chǎn)品。這與上述理論似有矛盾。有人解釋是，隨著“介質(zhì)”相對密度的增高，舉起礦粒所需要的水速減小。于是相同的水流上升速度，能將更大的矸石升到較高層位上。當(dāng)然，這一水速不應(yīng)過大，否則可能污染精煤。我國多數(shù)選煤廠為混合入選，對目前的一些跳汰機型而言，供跳汰用的洗水濃度不宜大于50～80g/L。使用更高濃度的洗水雖然也可以分選，但將使分選變的困難，影響精煤質(zhì)量，降低分選效率。3 跳汰機風(fēng)閥與控制策略 跳汰機風(fēng)閥風(fēng)閥是跳汰機的關(guān)鍵裝置，它控制跳汰機空氣室周期性地與風(fēng)包和大氣相通，從而造成周期性的進氣和排氣，是水流產(chǎn)生合理的脈動，是物料達到較為理想的松散分層。風(fēng)閥的結(jié)構(gòu)直接影響著水流在跳汰機中的振動特性。因此，此裝置在不斷地加以改進和發(fā)展，從作垂直往復(fù)運動的滑動風(fēng)閥發(fā)展到作旋轉(zhuǎn)運動的旋轉(zhuǎn)風(fēng)閥，而后又發(fā)展到用電子數(shù)控裝置和電磁閥控制的數(shù)控風(fēng)閥?；瑒语L(fēng)閥的構(gòu)造見圖。它是由頂部封閉的圓筒形殼體1和圓筒形的空心滑閥2組成。殼體固定在跳汰機的空氣室之上，其上端進氣管與壓縮空氣源聯(lián)接，下端則與空氣室相通。外殼四周開有三排窗孔（排氣孔），滑閥上對應(yīng)地開有窗孔?；y用拉桿與偏心輪聯(lián)接，偏心輪轉(zhuǎn)動時滑閥上下作往復(fù)運動。當(dāng)滑閥向下運動時，外殼體上部的進氣孔打開，排氣孔封閉，壓縮空氣經(jīng)空心滑閥進入跳汰機的空氣室，這便是進氣期。當(dāng)滑閥向上運動時，關(guān)閉進氣孔而打開排氣孔，空氣室的空氣被排放至大氣中，這就是排氣期。為使進氣孔與排氣孔不致竄通，進氣與排氣之間有一短時間的間歇，此時進氣孔已關(guān)閉而排氣孔尚未打開，壓縮空氣在空氣室內(nèi)繼續(xù)膨脹，故稱為膨脹期。在排氣后期和進氣初期之間同樣也有一段短暫的間歇時間，這時排氣孔已關(guān)閉而進氣孔尚未打開，空氣室內(nèi)的空氣因水位上升而受到壓縮，故稱壓縮期。（a） （b）　滑動風(fēng)閥的構(gòu)造及工作原理1—外殼；2—空心滑閥；3—進氣管；4—進氣孔；5—排氣孔；6—拉桿滑動風(fēng)閥就是利用滑閥上下作往復(fù)運動，使跳汰機空氣室周期性的進氣、膨脹、排氣和壓縮，促使在跳汰室產(chǎn)生脈動水流，實現(xiàn)物料在跳汰機中進行分選。調(diào)整拉桿的長短可在小范圍內(nèi)改變進氣期和排氣期的長短。但此結(jié)構(gòu)特別復(fù)雜，難以采用。所以目前現(xiàn)有風(fēng)閥的特性曲線是固定不變的，即在一個周期內(nèi)，其進氣期100176。、膨脹期10176。、排氣期170176。、壓縮期10176。在同樣的分選條件下，跳汰機使用旋轉(zhuǎn)風(fēng)閥要比使用滑動風(fēng)閥的處理量大。所以，滑動風(fēng)閥現(xiàn)已大多被旋轉(zhuǎn)風(fēng)閥所代替，僅在一些老廠中尚還使用。各種跳汰機的旋轉(zhuǎn)風(fēng)閥，其結(jié)構(gòu)和參數(shù)雖有所不同，但其工作原理是基本相同的。旋轉(zhuǎn)風(fēng)閥主要是由水平放置的鑄鐵外殼——定子、帶有手柄可以轉(zhuǎn)動的進、排氣調(diào)整套和轉(zhuǎn)子組成。定子下部有兩個矩形開口，一個開口與風(fēng)箱接通——進氣口，另一個開口用管子穿過風(fēng)箱與跳汰機空氣室相聯(lián)——排氣口。轉(zhuǎn)子是一個中間被隔板分成進氣和排氣兩部分的空心鑄鐵圓筒，在這兩部分的相背方向分別開有矩形的進氣孔和排氣孔；轉(zhuǎn)子套在轉(zhuǎn)子軸上，轉(zhuǎn)子軸分別裝在左右兩端堵蓋的滾動軸承上；進氣端的堵蓋用螺釘固定在外殼端部，并構(gòu)成封密；排氣端的堵蓋是通的，只是用以支持軸承，從跳汰室排出的壓縮空氣可以通過這個堵蓋排到大氣中。在定子與轉(zhuǎn)子之間套著用來調(diào)整風(fēng)閥進、排氣口面積的調(diào)整套。調(diào)整套上開有矩形孔口，并裝有手柄以轉(zhuǎn)動調(diào)整套位置。為了不使調(diào)整套被轉(zhuǎn)子所帶動，手柄上有固定爪，固定爪嵌合在外殼的扇形齒板上。并用壓緊螺釘固定。進氣和排氣調(diào)整套可以分別獨立地進行調(diào)整。風(fēng)閥進、排氣口面積是指定子與轉(zhuǎn)子進、排氣孔相遇的開口面積。當(dāng)轉(zhuǎn)子的進氣孔與定子的進氣孔相遇時，從進氣導(dǎo)管通入的壓縮空氣進入空氣室，這時排氣孔被關(guān)閉，形成進氣期；轉(zhuǎn)子繼續(xù)轉(zhuǎn)動，當(dāng)定子的進氣孔被轉(zhuǎn)子蓋住，而排氣孔仍未與轉(zhuǎn)子的排氣孔相遇，壓縮空氣在空氣室內(nèi)繼續(xù)推動水面，這就是所謂的膨脹期；直到轉(zhuǎn)子的排氣孔與定子的排氣孔相遇時，膨脹過的壓縮空氣才從轉(zhuǎn)子的排氣孔沿排氣端堵蓋排至大氣中，這就是排氣期。多數(shù)旋轉(zhuǎn)風(fēng)閥沒有壓縮期，即轉(zhuǎn)子的排氣孔一離開定子的排氣孔時，轉(zhuǎn)子的進氣孔與定子的進氣孔就馬上相遇。在跳汰室中水流的上升期常常滯后于風(fēng)閥的進氣期，這是因為只有當(dāng)跳汰室的氣壓上升超過下降水流的動能以及兩室間的液位差所形成的壓力時，跳汰室內(nèi)的水流才能回升。所以需要在空氣室里有一段升壓的時間，這段時間的長短取決于風(fēng)壓的大小、空氣室的容積和風(fēng)閥的結(jié)構(gòu)特點（特別是風(fēng)閥的進、排氣面積）等因素。利用電子示波器測試篩側(cè)空氣室跳汰機的滯后角度為40176?！?0176。，篩下空氣室跳汰機的滯后角為700176?！?00176。跳汰室中水流下降期開始的時間一般都發(fā)生在排氣孔打開之后，若風(fēng)閥的膨脹期較長，下降水則與排氣孔打開同時發(fā)生；若風(fēng)閥特性沒有膨脹期或膨脹期較短，則下降水稍有滯后。這是因為水流運動具有慣性的緣故。風(fēng)閥進氣孔的面積要保證跳汰機空氣室的氣壓在進氣初期能迅速上升到所需的壓力，使脈動水流具有所需要的最大速度和加速度。因此，風(fēng)閥進氣孔面積大小與使用的風(fēng)源壓力、跳汰機的結(jié)構(gòu)和入選物料粒度等因素有關(guān)。在其他條件不變的情況下，風(fēng)源壓力高，開口可小些；跳汰機空氣室和水的沿程阻力大，進氣孔面積也要求大些。塊煤分選機比末煤分選機所需要的進氣孔面積大。風(fēng)閥進氣面積差別很大，大約為跳汰機面積的。由于排氣時壓力比進氣時壓力低，所以排氣孔面積比進氣孔面積大些，特別是篩側(cè)空氣室跳汰機，進氣孔面積約為排氣孔面積的50～90%。風(fēng)閥進氣孔的弧線長度占其圓周的度數(shù)稱為風(fēng)閥開口角。由風(fēng)閥特性曲線可知，在風(fēng)閥進氣孔面積不變的情況下，開口角度愈小，曲線上升就愈陡，跳汰機空氣室壓力上升愈快，上升水流更強有力（加速度較大），對提高分選效果有時會有某些好處。但是在風(fēng)閥進氣孔面積不變的情況下，減小風(fēng)閥開口角度，必然要增大風(fēng)閥半徑，導(dǎo)致風(fēng)閥體積和重量都要作相應(yīng)增大。風(fēng)閥的這些參數(shù)通常是在調(diào)查研究的基礎(chǔ)上由試驗來確定的。旋轉(zhuǎn)風(fēng)閥與滑動風(fēng)閥比較有以下幾個特點：①用旋轉(zhuǎn)風(fēng)閥的跳汰機處理能力較高，一般在6～17 t/h?m2范圍。當(dāng)處理具有相同可選性的煤時，其處理量比用滑動風(fēng)閥高2 t/h?m2左右。②旋轉(zhuǎn)風(fēng)閥結(jié)構(gòu)較輕巧，轉(zhuǎn)動平穩(wěn)，制作快，投資少，所起的作用大。③用旋轉(zhuǎn)風(fēng)閥的跳汰周期適于選不分級煤，因此可以把入選上限提高到150～200mm。④對細(xì)粒級的精選一般是滑動風(fēng)閥有效，這給用簡單辦法回收煤泥的精選創(chuàng)造條件。⑤旋轉(zhuǎn)風(fēng)閥的周期可隨煤質(zhì)變化進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。數(shù)控風(fēng)閥是二十世紀(jì)七十年代設(shè)計的用電子數(shù)控裝置和電磁風(fēng)閥控制進、排氣的一種新型的跳汰機風(fēng)閥。操作時，其頻率和風(fēng)閥特性曲線可以作任意調(diào)整。數(shù)控風(fēng)閥按閥體形式的不同，有蓋板閥和滑動閥兩種；滑動閥又按其滑閥安裝方式不同分為臥式滑閥和立式滑閥。數(shù)控風(fēng)閥整個系統(tǒng)由三部分組成：①電子數(shù)控裝置：通過電子脈沖計數(shù)控制系統(tǒng)控制電磁風(fēng)閥的通電和斷電時間，從而控制跳汰頻率和周期。②控制風(fēng)動部分：這部分由高壓風(fēng)管、氣動三聯(lián)體（過濾器、油霧器、調(diào)壓器）、電磁閥和氣缸構(gòu)成。其作用是將高壓風(fēng)濾清、調(diào)壓、油霧后送入氣缸，驅(qū)動進氣閥活塞上下運動。③工作風(fēng)動部分：主要由板閥或滑閥、管路、低壓風(fēng)箱和排氣風(fēng)箱等幾部分裝在工作風(fēng)包上，排氣閥裝在氣箱上，排氣箱與消音包相連，消音包與大氣相通。1—進氣電磁閥；2—進氣閥；3—分配箱；4—油霧器；5—排氣電磁閥；6—排氣閥；7—排氣管；8—進氣管；9—濾氣器；10—調(diào)壓閥；11—電子數(shù)控系統(tǒng)；12—高壓風(fēng)管數(shù)控電動風(fēng)閥的風(fēng)閥特性曲線如下圖所示。曲線陡峭，達到閥口全開的時間甚短，～，托舉床層的爆發(fā)力強，且進、排氣期等各期段可調(diào)。對于中等可選性的煤，風(fēng)壓適當(dāng)時進氣期約占20%～25%，排氣期約為25%～30%，休止期約為5%～10%，余為膨脹期。各時段所占比例與原料煤可選性、粒度組成及風(fēng)壓等有關(guān)。相對而言，進氣期和排氣期與普通旋轉(zhuǎn)風(fēng)閥相比要短，因為達最大進、排氣面積的時間一般僅為普通風(fēng)閥的1/3左右。 數(shù)控電動風(fēng)閥特性曲線數(shù)控風(fēng)閥的優(yōu)點是：（1）風(fēng)閥開關(guān)速度快，對物料分選有利?！?，可使床層迅速托起，增長分選時間，對物料分選有利。因此，不完善度和分選效率均優(yōu)于旋轉(zhuǎn)風(fēng)閥。（2）跳汰周期和頻率無須停車即可對各室進行無極調(diào)節(jié)。因此，當(dāng)原煤的粒度、密度發(fā)生變化時，～，以適應(yīng)原煤性質(zhì)的變化。（3）振幅大，處理量大，分選效率高。由于進風(fēng)量大而迅速，使跳汰機振幅增大，為提高處理量創(chuàng)造有利條件。經(jīng)工業(yè)性試驗和生產(chǎn)實踐表明，與旋轉(zhuǎn)風(fēng)閥相比，數(shù)控風(fēng)閥可提高處理能力20%左右，并可提高數(shù)量效率2%左右。（4）噪聲小。數(shù)控風(fēng)閥由于排氣迅速，為了降低噪聲將其引到消音排氣包，因此基本達到無噪聲。缺點是：需另配置高壓風(fēng)系統(tǒng)，氣缸加工精度要求較高，機電部件多。維修工作量較大。 風(fēng)閥控制系統(tǒng)控制策略電磁風(fēng)閥作為跳汰機的主令控制裝置，它的工作可靠性直接影響跳汰機的整機運行和生產(chǎn)。八十年代初使用的跳汰機風(fēng)閥控制器由分離元件組成，體積大，故障點多且難以查找，設(shè)置時間不精確等問題；九十年代初出現(xiàn)的以單片機為核心的跳汰機風(fēng)閥控制器，此系統(tǒng)雖然精度能達到要求，但根據(jù)現(xiàn)場使用情況存在集成度低，抗干擾能力差，維護復(fù)雜等缺點。選煤廠工作環(huán)境煤塵多、濕度大、干擾強、振動大，要求控制裝置可靠性要高。因此我們用為工業(yè)自動控制而設(shè)計的可編程控制器來實現(xiàn)對電磁風(fēng)閥的控制。本跳汰機有5個隔室，每個隔室有一個空氣室，空氣室有兩組電子數(shù)控氣動風(fēng)閥單元對進氣閥和排氣閥控制?？删幊炭刂破鞲鶕?jù)設(shè)定的進氣期、膨脹期、排氣期和壓縮期參數(shù)來控制五個進氣閥和五個排氣閥的動作。各室的進、排氣閥按照一定的順序開關(guān)，使每室在一個跳汰周期內(nèi)經(jīng)歷以上四個時期。由此，可編程控制器要實現(xiàn)的功能就是根據(jù)TD200設(shè)定的參數(shù)產(chǎn)生控制信號，控制五個進氣閥和排氣閥的動作。我們使用可編程控制器和上位機組成的兩級控制系統(tǒng)來實現(xiàn)風(fēng)閥的自動控制。上位機利用PC友好的人機界面實現(xiàn)人機對話和實時監(jiān)控，PLC作為下位機完成數(shù)據(jù)采集和實時控制任務(wù)。在風(fēng)閥自動控制中，上位機可修改風(fēng)閥各室參數(shù)和跳汰頻率，并通過PC/PPI傳至可編程控制器，經(jīng)過處理，控制風(fēng)閥動作并將修改后的各個參數(shù)顯示在TD200上。為了處理突發(fā)事件和便于現(xiàn)場操作，我們可以利用手動操作系統(tǒng)。它是由PLC,TD200顯示面板，輸出電路構(gòu)成。在必要時，現(xiàn)場工人可根據(jù)經(jīng)驗利用TD200手動輸入修改風(fēng)閥的控制參數(shù)和跳汰頻率來控制風(fēng)閥動作。并可以將修改后的數(shù)據(jù)傳送至上位機顯示。在下面的兩章將分別就控制系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計做詳細(xì)介紹。4 跳汰機風(fēng)閥控制系統(tǒng)硬件設(shè)計 風(fēng)閥控制系統(tǒng)原理風(fēng)閥控制系統(tǒng)原理圖如下圖所示。本系統(tǒng)由上位機、可編程控制器、TD200顯示裝置﹑輸出電路等組成?！★L(fēng)閥控制系統(tǒng)原理圖1．上位機上位機是一種加固的增強型個人計算機，它可以作為一個工業(yè)控制器在工業(yè)環(huán)境中，面對工業(yè)現(xiàn)場強烈震動﹑灰塵特別多﹑另有很高的電磁場力干擾且連續(xù)作業(yè)而可靠運行。它在整個控制系統(tǒng)中起到的作用是對PLC進行編程，在線或離線狀態(tài)編制系統(tǒng)的應(yīng)用程序﹑在線修改PLC程序的相關(guān)參數(shù)；同時還可以實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的實時監(jiān)控，完成對主要數(shù)據(jù)的統(tǒng)計﹑分析﹑存儲﹑處理等功能。2．可編程控制器PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算﹑順序運算﹑計時﹑計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程?？紤]到風(fēng)閥動作的頻繁性，PLC采用晶體管輸出型以保證長的使用壽命。它通過PCPPI電纜與上位機通訊，實現(xiàn)風(fēng)閥控制參數(shù)的傳送，便于上位機實時監(jiān)測跳汰機的運行情況，也可以及時地響應(yīng)上位機對參數(shù)做出的調(diào)整。PLC的輸出經(jīng)過由固態(tài)繼電器、熔斷器和保護回路等組成的輸出電路控制電磁閥的動作。3．TD200顯示裝置TD200是所有SIMATIC S7200系列操作員界面問題的最佳解決方法。TD200連接很簡單，只需用它提供的連接電纜接到CPU 22X系列PPI接口上即可，不需要單獨的電源。它具有以下作用：1）文本信息的顯示：①用選擇項確認(rèn)方法可顯示最多80條信息，每條信息最多可包含4個變量。②五種系統(tǒng)語言可設(shè)定實時時鐘。③提供強制I/O點診斷功能。④提供密碼保護功能。⑤過程參數(shù)的顯示和修改，參數(shù)在顯示器中顯示并可用輸入鍵進行修改。⑥可編程的8個功能鍵可以替代普通的控制按鈕，作為控制鍵。這樣還可以節(jié)省8個輸入點。⑦可選擇通訊的速率。2）輸入和輸出的設(shè)定：①8個可編程功能鍵的每一個都分配了一個存儲器位。②可選擇顯示信息刷新時間。 可編程控制器 I/O信號整個系統(tǒng)要求的輸入輸出信號如下所示：輸入信號：均為開關(guān)量手動、自動按鈕；通斷電按鈕；急停、故障按鈕；撤出按鈕；啟動按鈕；停止按鈕；氣室選擇按鈕；1室進氣按鈕，1室排氣按鈕；2室進氣按鈕，2室排氣按鈕；1室進氣閥原位、1室進氣閥終位；1室排氣閥原位、1室排氣閥終位；2室進氣閥原位、2室進氣閥終位；2室排氣閥原位、2室排氣閥終