【正文】 射線強度信號轉換成模擬信號輸出提供給PLC的AI模塊。放射源可用同位素Cs137 或Co60。 重介質選煤主要工藝參數(shù)的控制. 、密度、液位的PID調節(jié) 在重介系統(tǒng)中，508壓力環(huán)、523 、527液位環(huán)、密度環(huán)、分流箱環(huán)的PID調節(jié)，是保證選煤工藝參數(shù)穩(wěn)定的重要環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的調節(jié)方式是用分立設備實現(xiàn)，本設計利用STEP7中的標準PID功能模塊（CONT—C ），通過調節(jié)變頻器的參數(shù)來調節(jié)旋流器壓力，調節(jié)水閥開度來調節(jié)分選密度，調節(jié)閥門開度實現(xiàn)各儲料罐的液位，實現(xiàn)目標參數(shù)的優(yōu)化。PID控制算法(1)常規(guī)PID算法PID控制是比例、積分、微分控制的簡稱。其各環(huán)節(jié)作用如下：?比例環(huán)節(jié)：成比例反應控制系統(tǒng)的偏差信號，偏差一旦產生，控制器立即產生控制作用以減少誤差。?積分環(huán)節(jié)：主要用于消除靜差，提高系統(tǒng)的無差度，積分作用的強弱取決于積分時間T1，T1越大，積分作用越弱，反之則越強。?微分環(huán)節(jié)：能反應偏差信號的變化趨勢，并能在偏差信號值變得太大之前，在系統(tǒng)中引入一個有效的修正信號，從而加快系統(tǒng)的動作速度，減少調節(jié)時間。在連續(xù)系統(tǒng)中，PID控制算法的表達式為： P=KP（e++TD ） (1) 式中P調節(jié)器輸出； KP比列系數(shù)； TI積分時間； TD微分時間； e 測量值與給定值之差。在實際系統(tǒng)中，控制器由計算機實現(xiàn)，因此，控制系統(tǒng)是離散的控制系統(tǒng)，需要離散的控制規(guī)律。若設TS采樣周期 Pn第n次采樣輸出 en第n次偏差則(1)式離散形式為： Pn = KP（en++TD ） (2) 式（2）換成增量形式，并設KI=KPTS/T1 KD=KPTD/TS 則 ΔPn=Kp(enen1)+Kien+KD(en2en1+en2)STEP7中依此算法編有標準的PID功能模塊（CONT—C ）FB41可供調用。. 、密度、液位的控制 （1）508壓力環(huán)的控制為了保證重介選煤中的旋流器509/509/509/3的入料壓力和流量穩(wěn)定在設計允許的波動范圍之內、通過控制508/508/2的開關及508變頻器的參數(shù)能實現(xiàn)這一要求，圖48是508壓力調節(jié)控制的軟件流程圖。模塊YL509是壓力檢測功能塊，具有壓力超限判斷功能，如果壓力超限則設立相應標志。其壓力檢測值保存在變量中供PID調節(jié)用。YLPID508是調用的標準功能模塊，其參數(shù)按要求設置即可，ANL508是控制壓力輸出的功能模塊。由上述三個模塊實現(xiàn)重介選煤中的旋流器509/509/509/3的閉環(huán)控制，保證壓力和流量穩(wěn)定。（2）密度環(huán)的控制YL508給定（65模塊）YL508PID控制（94模塊）YL508輸出（90模塊）YL508檢測及反饋65模塊 圖48 508壓力調節(jié)控制軟件流程圖為了保證重介選煤中的懸浮液密度穩(wěn)定，確保選煤質量和效率，由MD（密度）檢測模塊檢測懸浮液密度、密度檢測設備采用德國生產的Densift Gauge LB44l，其技術指標優(yōu)良，經MDPID調節(jié)模塊調節(jié)后控制水閥開度來實現(xiàn)閉環(huán)控制，從而使密度穩(wěn)定。圖49是密度環(huán)的控制流程圖。 密度給定（66模塊）密度PID控制（93模塊）密度調節(jié)輸出（88模塊）密度檢測及反饋（66模塊）圖49 密度環(huán)的控制流程圖（3）液位環(huán)的控制液位523給定（59模塊）液位PID控制（95模塊）液位輸出（91模塊）液位檢測及反饋（59模塊）為了保證設備的正常運轉，必須確保各料桶的工作液位限制在允許范圍之內。圖410 523液位環(huán)的控制流程圖液位527給定（56模塊）液位527PID控制（95模塊）液位527輸出（92模塊）液位檢測及反饋（56模塊）圖411 527液位環(huán)的控制流程圖液位514給定（61模塊）液位514PID控制（96模塊）液位514輸出（89模塊）液位檢測及反饋（61模塊）圖412 514液位環(huán)的控制流程圖上述功能模塊有效地實現(xiàn)了控制參數(shù)的優(yōu)化控制，保證了產品的質量和效率。 控制參數(shù)的確定(表43)表43 精煤污染指標計算數(shù)據（說明如何確定污染指標）密度原煤浮沉分選比重(dp=) 按I2=γ%Ad%ε%γ%Ad%+合計100根據上表可得：=% =% r+=%（缺論述）以r=% 為100%換算后得：=% =% r+=%。 因此，穩(wěn)定主洗指標為：97% % r+%，即為保證實現(xiàn)最佳方案中的重介精煤灰分，%，其中混入的中間物含量要小于2%，+%。 實現(xiàn)最佳方案各產品（精、中、矸）數(shù)量平衡表44即： rj=% Ad=% （缺說明）rz=% Ad=%rg=% Ad=%表44 最佳方案各產品（精、中、矸）數(shù)量平衡表密度原煤精煤中煤矸石γ%Ad%占本級占全樣Ad%占本級占全樣Ad%占本級占全樣Ad%1 .5+合計100100100100 重介選煤入料壓力的計算 重介選煤入料壓力的計算要綜合考慮礦漿通過能力、旋流器錐角、礦漿密度、入料口和出料口直徑等因素。系統(tǒng)通過由變頻器驅動的508配料泵控制，PLC 中相應的軟件處理模塊通過改變變頻器的參數(shù)可以方便地調節(jié)入料壓力，配合閥門508/508/2的控制，可以實現(xiàn)流量控制。 重介選煤各料位的計算（缺必要說明）為了保證選煤工作的順利進行，各料位的液位必須保證在一定的范圍之內，通過計算和實際運行經驗，東龐礦各料桶的實際液位控制參數(shù)如下：液位（m）517 混料桶514合介桶522中煤轉排桶最低液位最高液位333實現(xiàn)方法是通過PLC的軟件模塊控制各自的入料和出料泵調整。 （缺必要說明）重介選煤精煤灰分的檢測事關產品質量，它也是檢驗選煤工藝參數(shù)選擇是否得當?shù)闹匾侄?，如果原煤質量發(fā)生變化，產品精煤灰分不符合用戶需求指標，可以通過重新調整工藝參數(shù)，以達到新的要求。為此，我們選擇了德國生產的Ash Monitor LB420灰分檢測儀，它是一個智能檢測儀器，提供標準的模擬量信號給PLC模擬量接口模塊，通過軟件換算出煤精煤灰分參數(shù)。以便選煤控制中心隨時掌握選煤質量。實際運行當中根據煤樣化驗結果和用戶要求適當調節(jié)各工藝參數(shù)。（小結，對優(yōu)化控制的小結）5 運行效果分析 運行效果2004年3月設備全部安裝到位后，東龐礦重介系統(tǒng)進行開車試運行，結果表明，控制系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠，介質工藝參數(shù)完全符合研究設計目標。按“臨界灰分理論”，%，圖中顯示動態(tài)性能良好。%以下，完全滿足用戶需求，%， kg/cm2，177。 kg/cm2。 效果分析從設備開車在線時的合介密度，入料壓力，精煤灰分趨勢報表顯示，由于工藝參數(shù)的優(yōu)化設計和采用了先進的控制方法，合介密度，入料壓力，精煤灰分及分選效率都達到或超過設計指標，曲線中超調部分為設備停機或啟、停階段的狀態(tài)。 （標明圖的說明，及引用） 從前面的分析中得知，啟動階段和停車時，入料壓力和流量以及懸浮液的密度都不滿足分選條件，但其調節(jié)過程都非常短，動態(tài)響應符合設計要求。重介選煤后大大提高了企業(yè)產品的竟爭力，項目各項經濟指標均超過行業(yè)標準。其他評價指標也高于行業(yè)平均水平。此外，由于先進的自動控制系統(tǒng)的投入，車間衛(wèi)生狀況、噪聲控制、工人勞動強度的改善都有質的提高，如果考慮到產品二次消化后的社會效果，其社會經濟效益特別巨大。（分析應增加，說明運行效果）6 結論、先進性、優(yōu)越性及實際運行效果懸浮液的工藝參數(shù)（密度、流量、粘度和煤泥含量等）的變化對分選效果有顯著影響。如密度波動直接影響產品的灰分，煤泥含量增加會使粘度增高，導致分選效果變壞。因此，迅速而準確地檢測這些工藝參數(shù)的變化和及時地進行調節(jié)是非常重要的。本文在充分分析選煤工藝參數(shù)對選煤效率和精煤質量影響的基礎上，結合東龐礦選煤廠煤質條件，提出了一種工藝參數(shù)的優(yōu)化控制算法和實現(xiàn)方法。（增加對提出的優(yōu)化控制算法正確性、先進性、優(yōu)越性的簡要論述）東龐礦重介系統(tǒng)的自控設計其技術經濟指標達到了國際先進水平，自投入生產以來，系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠，選煤效率和精煤質量明顯提高。在全國同行業(yè)中其技術經濟指標處于領先地位，為我國選煤行業(yè)的技術改造和設計提供了寶貴的經驗，對整個選煤行業(yè)具有重要的指導作用。 本文貢獻及創(chuàng)新點⑴ 本文貢獻本文在綜合分析了重介質選煤生產工藝、工藝參數(shù)對選煤效率和精煤質量影響的基礎上，結合東龐礦煤質條件，通過理論計算和實際測試，提出了一種工藝參數(shù)的優(yōu)化控制算法和實現(xiàn)方法。利用西門子公司的SIMATICS7400PLC系統(tǒng)功能，作為前臺控制設備，實現(xiàn)了選煤工藝參數(shù)的優(yōu)化控制。⑵ 創(chuàng)新點l 提出了重介選煤工藝參數(shù)優(yōu)化模型及理論依據。l 實現(xiàn)了全廠管理控制一體化。整個重介質選煤工藝的控制都整合到后臺，畫面設有生產工藝流程、工藝參數(shù)顯示、設備狀態(tài)顯示等形象的可視化環(huán)境，同時設有多個控制功能鍵，操作人員可以很方便的實現(xiàn)集控、就地、閉環(huán)控制、打印報表、預測趨勢等。 進一步工作及展望隨著東龐煤煤質逐漸變壞，原煤中含硫量相應增加，確定選煤方法時要考慮脫硫效率。據中國礦業(yè)大學路邁西、劉文禮（教授、博士生導師）《高硫煤中硫的分布和脫硫可行性研究》介紹，不同設備適應煤炭的粒度和分選效率是不同的。過去選擇選煤方法時，只考慮可選性，很少考慮脫硫效率，這種觀點要改變，對硫分高的要選擇分選效率高的重介分選方法。通過東龐選煤廠投產后的運行實踐，有力地證明了這一點。總之，對煤炭的脫硫，是與脫灰同步進行的，常常是破碎、篩分分級和多段作業(yè)串并聯(lián)進行的。東龐礦選煤廠采用目前選煤效率高，脫硫、脫灰效果好的重介質選煤方法作為第一段生產線，利用原有跳汰、浮選系統(tǒng)作為中煤和矸石的處理設備，浮選是比較好的煤泥分選方法。重介質選煤是目前為止選煤效率和選煤質量最好的選煤方法，如何根據原煤質量和用戶的要求選擇一種最好的方案是非常重要的，本文以東龐礦重介系統(tǒng)在研究和設計過程中積累的經驗為背景，提出了重介選煤廠選煤工藝參數(shù)的優(yōu)化設計和控制方法。東龐礦重介系統(tǒng)的自控設計其技術經濟指標達到了國際先進水平，為我國選煤行業(yè)的技術改造和設計提供了寶貴的經驗，由于時間較為緊張，本自動控制系統(tǒng)還沒有與原有的跳汰系統(tǒng)形成連網，根據金牛能源股份有限公司對東龐礦總的規(guī)劃，這一工作有待以后完成。由于重介選煤過程的工藝復雜，如何選擇最佳的工藝參數(shù)需要更科學的理論支持。本系統(tǒng)主要就重介質選煤過程中的分選密度、入料壓力和流量的控制作了較詳細的理論分析，并且在實際設計中實現(xiàn)了優(yōu)化控制，通過進一步的研究和設計，可以實現(xiàn)煤泥含量、選煤產品中的硫分的檢測和控制，雖然東龐礦的煤泥含量和硫分狀況較好，但隨著煤質的變化，工藝參數(shù)的優(yōu)化控制還要進一步完善。致 謝本論文是在的精心指導下完成的，值此論文完成之際，謹向導師表示衷心的感謝和崇高的敬意！在論文的寫作過程中，得到企業(yè)兼職指導教師李明海高級工程師的許多幫助，為此特向他表示由衷的感謝！河北機電職業(yè)技術學院鄭紅峰副教授給本論文的寫作提供了大量的幫助，他在百忙中抽出時間，幫助我查閱了大量的資料，在論文撰寫和修改方面提出許多寶貴的意見和建議，在此特向他表示衷心的感謝！東龐礦重介系統(tǒng)的自控設計完全是由河北金牛能源股份有限公司下屬的電控設備廠自行完成，本人參與系統(tǒng)過程的研究與安裝調試。此外，項目協(xié)作單位煤炭工業(yè)選煤設計研究院，山東魯能集團，東龐礦選煤廠，北京國際航星自動化集團以及河北金牛能源股份有限公司電控設備廠同事的通力合作，為該項目的順利實施打下了堅實的基礎，在此一并表示衷心的感謝。也懇請各位答辯指導專家和教授就控制研究過程中的不足提出寶貴意見，學生萬分感謝！感謝師兄師姐師弟師妹們，他們也給予了許多有益的指導和幫助。參考文獻 [1] SIMATIC . 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