【正文】 11機(jī)架接口模塊 6ES74610AA010AA012機(jī)架接口模塊 6ES74610AA010AA01輸入開(kāi)關(guān)量模塊DISM421 DI16120/230VUC 6ES74211FH000A0A18輸出開(kāi)關(guān)量模塊DOSM422 DO1624VDC 6ES74221BH100A0A6輸入模擬量模塊AISM431 8AI 6ES74311KF000AB07輸出模擬量模塊AOSM432 8AO 6ES74321HF000AB01其他SITOP電源2個(gè)，光纖鏈路器2個(gè)，光纖電纜等用戶存儲(chǔ)單元設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)關(guān)主回路智能柜開(kāi)關(guān)執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制信號(hào)指示輸出各變送器信號(hào)執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制OLM去調(diào)度CPU 單元數(shù)字量輸入單元數(shù)字量輸入單元數(shù)字量輸出單元數(shù)字量輸出單元模擬量輸入單元模擬量輸出單元通訊單元SIMATICS7400圖41 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)原理通過(guò)性能價(jià)格比的市場(chǎng)調(diào)研，我們選定西門(mén)子公司的SIMATICS7400系列PLC產(chǎn)品，其PLC站配置如表42所示。模擬量輸出是對(duì)實(shí)測(cè)參數(shù)的調(diào)整控制。數(shù)字量輸出主要是發(fā)出現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的執(zhí)行信號(hào)。數(shù)字量輸入主要包括兩方面，一是設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)的操作按鈕及保護(hù)，如皮帶的啟/停、急?？刂?、過(guò)速保護(hù)、跑偏保護(hù)；閥門(mén)控制的閥開(kāi)/閥關(guān)按鈕；變頻器的啟/停。該系統(tǒng)控制量多，邏輯復(fù)雜，屬大中型DCS系統(tǒng)。（2）主要電控設(shè)備選型：根據(jù)設(shè)備選型要可靠實(shí)用，關(guān)鍵設(shè)備達(dá)到國(guó)內(nèi)外一流的原則，重介系統(tǒng)主要電控設(shè)備選型如表41所示：表41 重介系統(tǒng)主要電控設(shè)備選型序號(hào)設(shè)備名稱設(shè)備型號(hào)臺(tái)數(shù)1可編程控制器PLCSIMATIC40012變頻器DOFFD33光學(xué)鏈路器OLM24低壓配電柜魯能系列智能開(kāi)關(guān)柜5工業(yè)控制計(jì)算機(jī)SIMATIC工業(yè)控制計(jì)算機(jī)16灰分檢測(cè)儀Ash Monitor LB42017密度檢測(cè)裝置Densift Gauge LB44l8監(jiān)控計(jì)算機(jī)MTSUBISHI Diamond Plus22029激光打印機(jī)HEWLETT PACKARD LASERJET 5000LE110其它配電電纜、光纜、現(xiàn)場(chǎng)控制開(kāi)關(guān)自備硬件組態(tài)設(shè)計(jì)：系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)原理如圖41所示，系統(tǒng)共需135個(gè)開(kāi)關(guān)量輸入，80個(gè)開(kāi)關(guān)量輸出，37個(gè)模擬量輸入和5個(gè)模擬量輸出。5）通訊功能：系統(tǒng)具有遠(yuǎn)程通訊功能，由OLM實(shí)現(xiàn)調(diào)度中心到PLC站的遠(yuǎn)程連接，可以送出實(shí)時(shí)運(yùn)行信息和接收遠(yuǎn)程控制命令。3）對(duì)運(yùn)行過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控：該重介系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，要求可靠地對(duì)其實(shí)時(shí)監(jiān)控，包括各設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)情況、密度環(huán)、壓力環(huán)、液位環(huán)的控制等。（1）控制內(nèi)容與要求如下：1）自動(dòng)運(yùn)行與就地運(yùn)行：該套系統(tǒng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)要求設(shè)置兩種運(yùn)行模式，集控自動(dòng)運(yùn)行模式和就地運(yùn)行模式，根據(jù)運(yùn)行需要由調(diào)度中心操作員切換。畫(huà)面上的主要控制按鈕有：?jiǎn)?dòng)782刮板、集控、就地、重介系統(tǒng)、閉環(huán)控制、順序控制、趨勢(shì)和報(bào)表（見(jiàn)圖21）。其設(shè)備生產(chǎn)流程參看圖2－1。通過(guò)SIMATIC工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、OLM（OPTIC LINK MASHINE）連到S7400，實(shí)現(xiàn)對(duì)重介質(zhì)選煤過(guò)程的全自動(dòng)控制。是基于個(gè)人計(jì)算機(jī)，同時(shí)具有SCADA級(jí)操作監(jiān)視系統(tǒng)。選擇合理的設(shè)備穩(wěn)定控制選煤工藝數(shù)是關(guān)鍵。4 重介質(zhì)選煤優(yōu)化控制通過(guò)重介質(zhì)選煤理論的系統(tǒng)分析，我們找出了影響選煤效率的幾個(gè)關(guān)鍵因素，即懸浮液密度的控制，入料壓力（流量）等工藝參數(shù)的控制是系統(tǒng)控制的關(guān)鍵，從上述計(jì)算可以看出，,%，%。λ=20時(shí)的精煤產(chǎn)率就是前面所說(shuō)的“臨界精煤產(chǎn)率”。表39 不同分界灰分時(shí)產(chǎn)率和灰分λ%重介精煤浮精煤總精煤中煤Ad%γ%dpη%Ad%γ%η%γ%Ad%η%γ%Ad%169157593.1774915751891575199157520915752191575229157523915752491575跳汰時(shí)91575在入洗原煤量一定的條件下，計(jì)算出各方案的產(chǎn)值如表310所示。 表38 不同分選密度下浮沉物情況密度浮沉物浮物累計(jì)沉物累計(jì)鄰近比重γ%Ad%γ%Ad%γ%Ad%分選比重177。 不同選煤密度下精煤產(chǎn)出量及灰分[4]不同分選密度（、）下精煤出量和灰分的計(jì)算情況如表37。分配率為 75%時(shí)，d75 =分配率為 25%時(shí)，d25 =1. 962則Ep1=I1= II段：分配率為50%時(shí)，對(duì)應(yīng)的密度dp2=。表35 精煤、中煤、矸石實(shí)際產(chǎn)率比重原煤精煤中煤矸石Y1J1Z1W1Y2J2Z2W2+Y3J3Z3W3 由公式求得 rj=% Aj=% rz=% Az=%rw=% Aw=% 通過(guò)以下兩方面校對(duì)精煤、中煤、矸石實(shí)際產(chǎn)率是否準(zhǔn)確：（1）灰分校對(duì)：計(jì)算原煤灰分=%計(jì)算原煤灰分與實(shí)際灰分十分接近(%)（2）用+：計(jì)算原煤+=%計(jì)算結(jié)果與原煤資料() 接近由此，我們認(rèn)為實(shí)際產(chǎn)率的計(jì)算結(jié)果是正確的。表34 原始資料（取自2004年4月綜合報(bào)）密度原煤精煤中煤矸石γ%Ad%浮煤γ%Ad%浮煤γ%Ad%γ%Ad%γ%Ad%γ%Ad%+100100合計(jì)100100100100注:%，其中原煤中+%.該資料比一般原煤煤質(zhì)較好一些。另外，當(dāng)洗精煤品種確定后最佳精煤灰分應(yīng)確定在該級(jí)精煤上限，而非精煤下限。焦碳灰分增加以后，在煉鐵中一半以上能量被浪費(fèi)掉，起作用的還不足1/3或1/2，因此，精煤灰分增加1%，[8][9][62]。這一點(diǎn)，在我們的計(jì)算和實(shí)際結(jié)果中得到了證實(shí)，亦即證明，用“等λ原則”確定洗煤生產(chǎn)指標(biāo)既符合最大產(chǎn)率原則，又符合最大利潤(rùn)原則，即在等分界灰分的條件下，如果精煤灰分要求一定，則能得到最高精煤產(chǎn)率；如果產(chǎn)率要求一定，則能得到最好的精煤質(zhì)量（精煤灰分最低）。盡管如此，并非一味地提高中間物產(chǎn)率就能取得最大經(jīng)濟(jì)效益。由上述分析可知，當(dāng)選煤粒度準(zhǔn)確時(shí)，保證入料壓力、密度在設(shè)定的范圍之內(nèi)，對(duì)選煤效率與效果十分關(guān)鍵。分選區(qū)的徑向平均流速為Q0除以軸向速度零位面的面積A0；由該流速引起的密度升高值隨顆粒粒徑而變，還與懸浮液的粘度有關(guān)；拜格諾因效應(yīng)與線性濃度即液固比有關(guān)?？梢罁?jù)美國(guó)、日本和前蘇聯(lián)提供的有關(guān)資料作參考。式中A 經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，(d的單位為mm， EP的單位為kg/m3 )在綜合考慮了分選密度與入料粒度這兩個(gè)影響因素之后， 前蘇聯(lián)采用了下列公式Epm = 國(guó)內(nèi)的實(shí)驗(yàn)資料表明： Epm = R液固比以上是對(duì)國(guó)內(nèi)以粗磁鐵礦粉為加重質(zhì)的重介質(zhì)旋流器而論的，如果用細(xì)磁鐵礦粉為加重質(zhì)，%以上的磁鐵礦粉，則Epm 值與液固比的關(guān)系為Epm 除此之外，在使用細(xì)磁鐵礦粉為加重質(zhì)時(shí)Epm 值與粒度的關(guān)系也是變化的，當(dāng)d3mm時(shí)，為Epm；d3mm時(shí)轉(zhuǎn)到阿連公式或斯托克公式的范圍內(nèi)，即Epm 或Epm。如500mm直徑重介質(zhì)旋流器的入料量應(yīng)穩(wěn)定在30~50t/h范圍以內(nèi)。 前蘇聯(lián)關(guān)于處理量Q與分選效果（平均可能偏差）之間的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)資料如圖33所示。 關(guān)于合理的處理量，英美等國(guó)的資料認(rèn)為與底流口排料有關(guān)，在底流產(chǎn)品增多時(shí)，旋流器的最佳處理量要相應(yīng)地減少。因此，根據(jù)連續(xù)函數(shù)原理可知，在這個(gè)區(qū)間內(nèi)Q和Epm 的關(guān)系應(yīng)有極值。按干擾沉降的概念來(lái)說(shuō)，物料的最終運(yùn)動(dòng)速度還與處理量Q有關(guān)，即C（X）=V0 e式中 V0單個(gè)顆粒在分選容器中的移動(dòng)速度； 指數(shù)的系數(shù)。這就是說(shuō)，EP 與有關(guān)。日本得出的經(jīng)驗(yàn)公式為：當(dāng)分選密度δpEP=(δp+)(+)+當(dāng)分選密度δpEP=(δp+)(+)+式中 δp 分選密度， g/cm3 d入料平均粒度， mm前蘇聯(lián)學(xué)者同時(shí)用對(duì)流擴(kuò)散方程推導(dǎo)出了EP與各因素之間的關(guān)系：式中 C 物料的濃度 V物料沿軸心X的平均運(yùn)動(dòng)速度； B 質(zhì)量傳遞擴(kuò)散系數(shù)（混合系數(shù)）。用泵給料時(shí)。（2）利用復(fù)合流提高懸浮液的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性，但流速的控制要在不影響分選精度的范圍內(nèi)，因此，控制重介質(zhì)旋流器的入料壓力與流量在設(shè)備設(shè)計(jì)允許范圍之內(nèi)是非常關(guān)鍵的。提高懸浮液動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性的方法有：（1）利用機(jī)械攪拌（2）利用水平液流（3）利用上沖液流（4）利用水平—垂直復(fù)合液流在重介質(zhì)選煤中，主要采用的是利用水平—垂直復(fù)合液流，上沖流速度與加重質(zhì)的成降速度正好相反，因此，當(dāng)上沖流速等于或大于加重質(zhì)中顆粒的下沉速度時(shí)，懸浮液即可達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。懸浮液的穩(wěn)定性在很大程度上對(duì)選用設(shè)備、確定工作制度和操作方法起著決定性的作用，同時(shí)也在很大程度上影響著分選精度。懸浮液在分選機(jī)中能否保持動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性是衡量懸浮液是否能用于分選的主要指標(biāo)，因?yàn)樗苯佑绊懛诌x效果。但是同一懸浮液的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性和靜態(tài)穩(wěn)定性指標(biāo)可能相差很大。因此，必須區(qū)分靜態(tài)穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性兩個(gè)概念。就重介質(zhì)選煤而論，懸浮液的穩(wěn)定性是指懸浮液在分選溶液中各點(diǎn)的密度在一定時(shí)間內(nèi)保持不變的能力。聚焦穩(wěn)定性是指分散體系中分散程度不隨時(shí)間而降低。精煤硫分（%） 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400分選密度（kg/m3）圖32 分選密度與精煤硫分的關(guān)系[8][9]在膠體化學(xué)中，分散體系的穩(wěn)定性有兩個(gè)含義，即分子運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性和聚焦穩(wěn)定性。對(duì)含黃鐵礦硫分高的煤，降低分選密度就可以降低精煤硫分。而密度變化對(duì)精煤硫分的影響也很明顯。A—灰分；密度單位為kg/m3圖32是分選密度與精煤硫分的關(guān)系。 數(shù)量效率（%）10018001390二段重介選 1375 95重介質(zhì)旋流器137590鮑姆跳汰機(jī)1500 8580巴達(dá)克跳汰機(jī)751400 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 177。懸浮液的密度隨著煤泥含量的增加而降低，欲確定這種懸浮液的密度，則需首先按下式求出這種混合加重質(zhì)的平均密度δmδm = kg/m3 式中：d1 和d2 磁鐵礦和煤泥的密度，kg/m3g1和g2 磁鐵礦和煤泥的質(zhì)量 kg ；當(dāng)已知磁鐵礦和煤泥的重量百分?jǐn)?shù)q1和q2時(shí)，上述公式可改為δm = kg/m3圖31是分選密度與分選效率及分選質(zhì)量的關(guān)系。懸浮液的最佳密度要根據(jù)具體的分選條件和最終產(chǎn)品的質(zhì)量要求來(lái)確定，在一般條件下，選煤過(guò)程中的實(shí)際分選密度略高于給入分選設(shè)備的懸浮液密度。近年來(lái)，有的選煤廠采用小型旋流器濃縮部分循環(huán)懸浮液的辦法，或是采用在脫介篩下設(shè)磁選機(jī)的辦法來(lái)達(dá)到自趨平衡。如果合格懸浮液密度越高，粘度越大，入選煤的粒度越細(xì)，則合格懸浮液密度與循環(huán)懸浮液的密度之間的差值越大。在實(shí)際選煤過(guò)程中，懸浮液分三種：合格懸浮液，或稱工作懸浮液（給入分選設(shè)備的具有給定密度的懸浮液）；稀懸浮液（由脫介篩下獲得的密度低于分選密度的懸浮液）；循環(huán)懸浮液（在重介質(zhì)分選機(jī)內(nèi)外循環(huán)的密度接近或等于分選密度的懸浮液）。懸浮液的密度ρsu 等于分散相和分散介質(zhì)密度的加權(quán)平均值，可由下列方程求得：ρsu =C（δρ）+ρ （ kg/m3 ） （31）式中C 懸浮液中加重質(zhì)的體積濃度 δ 加重質(zhì)密度， kg/m3 ；ρ 分散介質(zhì)（液相）密度，kg/m3當(dāng)用水作為分散