【正文】 圖42 系統(tǒng)硬件組態(tài)FC201：OFFDALAY，延時(shí)斷開(kāi)功能。FC203：SINGLEMOTOR，不參與連鎖控制的皮帶、泵的功能FC204：INTELLOCKVALVE，參與連鎖控制的閥的功能。FC206：RESET，復(fù)位功能。FC208：ANALOGIN，參與控制的模擬量輸入的處理功能。FC210：LXCOMAND，離心機(jī)的命令處理功能。FC212：MONITORVALVE，只參顯的閥的處理功能。FC214：ANALOGOUT，參與控制的模擬量輸出的處理功能。FC216：PIDMD，密度環(huán)的處理功能。FC218：PID523，523液位環(huán)的處理功能。FC220：PROCESSCOMMAND，“啟動(dòng)介質(zhì)系統(tǒng)”的命令處理功能。DB100：MDPID，密度控制的數(shù)據(jù)塊。DB102：YWPID523，523液位控制的數(shù)據(jù)塊。DB104：YWPID527，527液位控制的數(shù)據(jù)塊。DB155：CHANGE，用于離心機(jī)的中間變量表。DB165：ORDER，上位機(jī)命令暫存表。DB180：LELVE，模擬量信號(hào)存儲(chǔ)表。系統(tǒng)集控啟車(chē)、集控停車(chē)控制：該系統(tǒng)在啟動(dòng)和停機(jī)時(shí)，有大量設(shè)備的動(dòng)作，而且不同的設(shè)備有不同的要求，在設(shè)備啟動(dòng)和停機(jī)時(shí)，程序按工藝要求進(jìn)行啟動(dòng)或停機(jī)。 重介質(zhì)系統(tǒng)閉環(huán)控制圖45是東龐礦選煤廠重介系統(tǒng)工藝控制流程，重介質(zhì)旋流器的入料壓力由變頻器驅(qū)動(dòng)的508配料泵控制，通過(guò)改變變頻器的參數(shù)可以方便地調(diào)節(jié)入料壓力，配合閥門(mén)508/508/2的控制，可以實(shí)現(xiàn)流量控制。此外，各料桶中的液位要控制在允許范圍。由于采用了先進(jìn)的設(shè)備和優(yōu)良的控制算法，使得選煤工藝參數(shù)的控制反應(yīng)快，精確度高，最大限度地滿足了生產(chǎn)的要求。 工藝參數(shù)優(yōu)化控制 重介質(zhì)選煤主要工藝參數(shù)的檢測(cè)（1）懸浮液密度的自動(dòng)檢測(cè)目前，國(guó)內(nèi)外研制了多種類(lèi)型的懸浮液密度自動(dòng)檢測(cè)和調(diào)節(jié)裝置，但大多數(shù)為個(gè)別環(huán)節(jié)的自動(dòng)控制，采用間接的方法測(cè)定其密度。10kg/m3。本設(shè)計(jì)中采用的密度計(jì)為德國(guó)生產(chǎn)的Densift Gauge LB44l，其電路方框圖如圖46。I0和I可通過(guò)閃爍計(jì)數(shù)單位時(shí)間內(nèi)的脈沖個(gè)數(shù)，即脈沖數(shù)率N0和N來(lái)度量。 在檢測(cè)，閃爍計(jì)數(shù)器接收到不同的輻射強(qiáng)度，然后輸出一定幅值的光脈沖，其脈沖記數(shù)率與輻射強(qiáng)度有關(guān)，光脈沖經(jīng)光電信倍增管轉(zhuǎn)換為電脈沖再經(jīng)前置電路輸入甄別放大電路。該系統(tǒng)甄別放大電路提供的調(diào)節(jié)信號(hào)自動(dòng)控制加在閃爍計(jì)數(shù)器的高壓，以保證放大后的脈沖幅值不變。甄別放大后的信號(hào)送到比率計(jì)，比率計(jì)是綜合靈敏度、抑制值和時(shí)間給定值的器件，同時(shí)也是把全電子衰變補(bǔ)償信號(hào)與輸入信號(hào)形成比例的綜合器件。在插件上采用了集成化電子鐘，其基頻為交流50HZ，最大計(jì)數(shù)范圍為5年，要求5年調(diào)整一次（清零和換檔）。由于Cs1375年的衰減量約為15％，這部分信號(hào)的衰減量正好由補(bǔ)償電路加以補(bǔ)足。所以要借助可調(diào)線性電流指示單元把指數(shù)衰減曲線近似地看成直線衰減關(guān)系，并由指示表頭指示出來(lái)，因此，比率計(jì)的信號(hào)輸入到可調(diào)線性電流指示單元后，經(jīng)線性化電流輸出0~10v電壓去驅(qū)動(dòng)記錄儀或控制儀表，也可用電流變換電路轉(zhuǎn)換為4~20mA直流信號(hào)送PLC模擬量處理模塊。其性能指標(biāo)處于領(lǐng)先水平，完全能滿足設(shè)計(jì)需要。試驗(yàn)研究證明，當(dāng)合格懸浮液的密度較高時(shí)，充許的含泥量不能太高。靈敏度選擇高壓振蕩器貝爾托德系統(tǒng)（Berthold）系統(tǒng)比率計(jì)甄別放大惰性選擇（時(shí)間給定）抑制值選擇電子鐘t=05年 年衰減補(bǔ)償可調(diào)線性電流指示電源Cs137 10sCs137 10s010v輸出 閃爍探測(cè)器 和 前置電路Cs137 220v 0或40mA被測(cè)懸浮液 圖46 Densift Gauge LB44l電路方框圖在凈化回收率系統(tǒng)中，稀懸浮液含量對(duì)磁鐵礦回收率和脫介篩上產(chǎn)品帶走的磁鐵礦量有很大影響。所以，目前的含泥量檢測(cè)裝置一般都是由一臺(tái)懸浮液密度計(jì)和一臺(tái)磁性物濃度計(jì)及電子計(jì)算機(jī)轉(zhuǎn)換裝置組成，其工作原理是：在理想的三相混合物中（磁性物、非磁性物和水），隨著磁性物濃度增大，懸浮液密度也加大。德國(guó)薩爾煤礦公司所屬的幾個(gè)重介質(zhì)選煤廠使用的煤泥量檢測(cè)裝置，采用從工作懸浮液管引出一股流量恒定的懸浮液進(jìn)入非磁性材料（塑料）制的測(cè)量管。將測(cè)出的磁性物含量、懸浮液密度輸入計(jì)算機(jī)，算出煤泥含量。比較簡(jiǎn)單的懸浮液粘度測(cè)量?jī)x是根據(jù)不同粘度的懸浮液流過(guò)細(xì)管時(shí)的速度不同的原理進(jìn)行測(cè)量的。東龐礦未安裝此檢測(cè)設(shè)備。而其控制是通過(guò)加壓泵和相應(yīng)的處理軟件來(lái)控制和實(shí)現(xiàn)的，傳統(tǒng)的方法主要靠工人的操作和監(jiān)控，因此，存在著很大的不確定性，難以保證選煤工藝的要求。當(dāng)懸浮液桶內(nèi)的懸浮液體積不變時(shí)，恢復(fù)到規(guī)定密度的滯后時(shí)間是固定的。液位調(diào)節(jié)裝置一般都與懸浮液密度調(diào)節(jié)裝置組成一個(gè)系統(tǒng)，當(dāng)液位低于規(guī)定值時(shí)，液位計(jì)就發(fā)出信號(hào)給執(zhí)行機(jī)構(gòu)，向合格懸浮液桶內(nèi)添加懸浮液，使液位達(dá)到規(guī)定值。另外，液位調(diào)節(jié)裝置還能夠向懸浮液桶內(nèi)添加高密度的懸浮液，在這種情況下就要向桶內(nèi)添加清水，使懸浮液密度達(dá)到規(guī)定值。東龐礦重介質(zhì)選煤廠使用的γ射線料位計(jì)結(jié)構(gòu)示意如圖47所示。對(duì)于選定的放射源和被測(cè)介質(zhì)，I0、μm、ρ為常數(shù)。經(jīng)過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)換器處理，將射線強(qiáng)度信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)輸出提供給PLC的AI模塊。 重介質(zhì)選煤主要工藝參數(shù)的控制. 、密度、液位的PID調(diào)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(diào)節(jié)，是保證選煤工藝參數(shù)穩(wěn)定的重要環(huán)節(jié)。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(jiǎn)稱。?積分環(huán)節(jié)：主要用于消除靜差，提高系統(tǒng)的無(wú)差度，積分作用的強(qiáng)弱取決于積分時(shí)間T1，T1越大，積分作用越弱，反之則越強(qiáng)。在連續(xù)系統(tǒng)中，PID控制算法的表達(dá)式為： P=KP（e++TD ） (1) 式中P調(diào)節(jié)器輸出； KP比列系數(shù)； TI積分時(shí)間； TD微分時(shí)間； e 測(cè)量值與給定值之差。若設(shè)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(shè)KI=KPTS/T1 KD=KPTD/TS 則 ΔPn=Kp(enen1)+Kien+KD(en2en1+en2)STEP7中依此算法編有標(biāo)準(zhǔn)的PID功能模塊（CONT—C ）FB41可供調(diào)用。模塊YL509是壓力檢測(cè)功能塊，具有壓力超限判斷功能，如果壓力超限則設(shè)立相應(yīng)標(biāo)志。YLPID508是調(diào)用的標(biāo)準(zhǔn)功能模塊，其參數(shù)按要求設(shè)置即可，ANL508是控制壓力輸出的功能模塊。（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(cè)及反饋65模塊 圖48 508壓力調(diào)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(zhì)量和效率，由MD（密度）檢測(cè)模塊檢測(cè)懸浮液密度、密度檢測(cè)設(shè)備采用德國(guó)生產(chǎn)的Densift Gauge LB44l，其技術(shù)指標(biāo)優(yōu)良，經(jīng)MDPID調(diào)節(jié)模塊調(diào)節(jié)后控制水閥開(kāi)度來(lái)實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，從而使密度穩(wěn)定。 密度給定（66模塊）密度PID控制（93模塊）密度調(diào)節(jié)輸出（88模塊）密度檢測(cè)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(cè)及反饋（59模塊）為了保證設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，必須確保各料桶的工作液位限制在允許范圍之內(nèi)。 控制參數(shù)的確定(表43)表43 精煤污染指標(biāo)計(jì)算數(shù)據(jù)（說(shuō)明如何確定污染指標(biāo)）密度原煤浮沉分選比重(dp=) 按I2=γ%Ad%ε%γ%Ad%+合計(jì)100根據(jù)上表可得：=% =% r+=%（缺論述）以r=% 為100%換算后得：=% =% r+=%。 實(shí)現(xiàn)最佳方案各產(chǎn)品（精、中、矸）數(shù)量平衡表44即： rj=% Ad=% （缺說(shuō)明）rz=% Ad=%rg=% Ad=%表44 最佳方案各產(chǎn)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(jí)占全樣Ad%占本級(jí)占全樣Ad%占本級(jí)占全樣Ad%1 .5+合計(jì)100100100100 重介選煤入料壓力的計(jì)算 重介選煤入料壓力的計(jì)算要綜合考慮礦漿通過(guò)能力、旋流器錐角、礦漿密度、入料口和出料口直徑等因素。 重介選煤各料位的計(jì)算（缺必要說(shuō)明）為了保證選煤工作的順利進(jìn)行，各料位的液位必須保證在一定的范圍之內(nèi)，通過(guò)計(jì)算和實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，東龐礦各料桶的實(shí)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(zhuǎn)排桶最低液位最高液位333實(shí)現(xiàn)方法是通過(guò)PLC的軟件模塊控制各自的入料和出料泵調(diào)整。為此，我們選擇了德國(guó)生產(chǎn)的Ash Monitor LB420灰分檢測(cè)儀，它是一個(gè)智能檢測(cè)儀器，提供標(biāo)準(zhǔn)的模擬量信號(hào)給PLC模擬量接口模塊，通過(guò)軟件換算出煤精煤灰分參數(shù)。實(shí)際運(yùn)行當(dāng)中根據(jù)煤樣化驗(yàn)結(jié)果和用戶要求適當(dāng)調(diào)節(jié)各工藝參數(shù)。按“臨界灰分理論”，%，圖中顯示動(dòng)態(tài)性能良好。 kg/cm2。 （標(biāo)明圖的說(shuō)明，及引用） 從前面的分析中得知，啟動(dòng)階段和停車(chē)時(shí)，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(diào)節(jié)過(guò)程都非常短，動(dòng)態(tài)響應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。其他評(píng)價(jià)指標(biāo)也高于行業(yè)平均水平。（分析應(yīng)增加，說(shuō)明運(yùn)行效果）6 結(jié)論、先進(jìn)性、優(yōu)越性及實(shí)際運(yùn)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(duì)分選效果有顯著影響。因此，迅速而準(zhǔn)確地檢測(cè)這些工藝參數(shù)的變化和及時(shí)地進(jìn)行調(diào)節(jié)是非常重要的。（增加對(duì)提出的優(yōu)化控制算法正確性、先進(jìn)性、優(yōu)越性的簡(jiǎn)要論述）東龐礦重介系統(tǒng)的自控設(shè)計(jì)其技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平，自投入生產(chǎn)以來(lái)，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，選煤效率和精煤質(zhì)量明顯提高。 本文貢獻(xiàn)及創(chuàng)新點(diǎn)⑴ 本文貢獻(xiàn)本文在綜合分析了重介質(zhì)選煤生產(chǎn)工藝、工藝參數(shù)對(duì)選煤效率和精煤質(zhì)量影響的基礎(chǔ)上，結(jié)合東龐礦煤質(zhì)條件，通過(guò)理論計(jì)算和實(shí)際測(cè)試，提出了一種工藝參數(shù)的優(yōu)化控制算法和實(shí)現(xiàn)方法。⑵ 創(chuàng)新點(diǎn)l 提出了重介選煤工藝參數(shù)優(yōu)化模型及理論依據(jù)。整個(gè)重介質(zhì)選煤工藝的控制都整合到后臺(tái)，畫(huà)面設(shè)有生產(chǎn)工藝流程、工藝參數(shù)顯示、設(shè)備狀態(tài)顯示等形象的可視化環(huán)境，同時(shí)設(shè)有多個(gè)控制功能鍵，操作人員可以很方便的實(shí)現(xiàn)集控、就地、閉環(huán)控制、打印報(bào)表、預(yù)測(cè)趨勢(shì)等。據(jù)中國(guó)礦業(yè)大學(xué)路邁西、劉文禮（教授、博士生導(dǎo)師）《高硫煤中硫的分布和脫硫可行性研究》介紹，不同設(shè)備適應(yīng)煤炭的粒度和分選效率是不同的。通過(guò)東龐選煤廠投產(chǎn)后的運(yùn)行實(shí)踐，有力地證明了這一點(diǎn)。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(zhì)選煤方法作為第一段生產(chǎn)線，利用原有跳汰、浮選系統(tǒng)作為中煤和矸石的處理設(shè)備，浮選是比較好的煤泥分選方法。東龐礦重介系統(tǒng)的自控設(shè)計(jì)其技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平，為我國(guó)選煤行業(yè)的技術(shù)改造和設(shè)計(jì)提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)，由于時(shí)間較為緊張，本自動(dòng)控制系統(tǒng)還沒(méi)有與原有的跳汰系統(tǒng)形成連網(wǎng)，根據(jù)金牛能源股份有限公司對(duì)東龐礦總的規(guī)劃，這一工作有待以后完成。本系統(tǒng)主要就重介質(zhì)選煤過(guò)程中的分選密度、入料壓力和流量的控制作了較詳細(xì)的理論分析，并且在實(shí)際設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)了優(yōu)化控制，通過(guò)進(jìn)一步的研究和設(shè)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)煤泥含量、選煤產(chǎn)品中的硫分的檢測(cè)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(zhì)的變化，工藝參數(shù)的優(yōu)化控制還要進(jìn)一步完善。此外，項(xiàng)目協(xié)作單位煤炭工業(yè)選煤設(shè)計(jì)研究院，山東魯能集團(tuán)，東龐礦選煤廠，北京國(guó)際航星自動(dòng)化集團(tuán)以及河北金牛能源股份有限公司電控設(shè)備廠同事的通力合作，為該項(xiàng)目的順利實(shí)施打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，在此一并表示衷心的感謝。參考文獻(xiàn) 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