数控洗煤系统

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1、数控洗煤系统（数控部分）PLC是怎样编程和控制电磁阀和排矸电机3.1 风、水、给煤、排料、周期等跳汰机主要参数控制系统跳汰机各工艺参数之间相关性强，调整时需互相协调。跳汰过程由两个基本过程组成，即物料按密 度分层和最终产品的分离过程，两个过程既相互独立又相互影响，物料按密度分层是全过程的关键。这 是因为，只有在精确分层的基础上，才可能分离出更多的合格产品；而且作为排料依据的床层检测元件 浮标所处层位的可靠性和准确性均依赖于分层效果。分层过程是煤和矸石、中煤相对运动的结果，煤 相对向上、向前运动就产生了分层，相对运动的阻力大，相对位移困难，分层也困难，反之亦然。因此， 相对运动阻力的大小直接反映

2、了分层难易程度。跳汰机主要参数控制系统，通过调整风、水、给煤、排 料、周期等参数，将相对运动阻力控制在一定范围内，使其不要过大，也不要过小，以保证物料顺利地 按密度分层，同时，在一定程度上也保证了浮标检测的准确性和自动排料系统的可靠运行，最终保证了 建立在自动排料基础上的煤质划分系统的可靠性。3.2 跳汰机及其周边关联设备的自动启停系统该系统能在接到启车指令后，进行必要的打点联络，在得到回应后逆煤流启车，接到停车指令后顺 煤流停车。在缓冲仓料位计和总水流量计等仪器的配合下还可实现欠煤、欠水、设备故障报警，同时使 跳汰机处于休眠或半休眠等待状态，保持床层，待报警解除后自动恢复正常运行。3.3 跳

3、汰机处理量优化控制系统该系统给料控制，除人为给定外还可有下面两种选择：在不要求大处理量的场合，根据来煤量自 动调整入洗量以减少等待和设备的启停次数，做到长期均衡入洗，稳定产品质量。根据自感知的入料 性质（矸石和中煤排量和粒度组成） ，自动调整给料量使其达到较为理想的分选效果的同时，尽可能加 大处理量。3.4 入料煤质变化自感知系统该跳汰机采用了漏斗仓式稳静滚轮排料方式，可实现连续排料，排料体积量与排料轮转速成正比； 同时采用了给料量与变频调速器频率对应较好的给料机。因此，在分选过程中对当前的给煤和中煤、矸 石量的相对情况，系统是可感知的，系统可根据矸石和中煤的相对排放量，粗略地划分出分选的难易

4、程 度（易选、中等可选、难选等九级模糊分类） 。同时实践表明，床层横向推力检测装置的信号一定程度 地反映了入料整体平均粒度的大小，所以系统也可根据粒度组成的大概情况将其进行模糊分类。跳汰机风阀自动控制丄、八、-1 前言目前跳汰机数控风阀控制，均采用手动调节的开环控制方式，跳汰机作为选煤厂的关键设备，其风 阀控制的自动化问题长期以来未能解决。跳汰司机在生产操作过程中，需要根据入料性质、给料量、工 作风压、床层状态等外部条件的变化，不断调整风阀参数，操作繁琐，产品质量得不到保证。同时，由 于风阀系统的执行元件动作频繁， 故障率相对较高， 现有控制方法无法判断故障和发出有效的报警信号， 致使设备带故

5、障运行，更严重地影响分选指标。本文在分析跳汰机工作原理的基础上，提出利用空气室 水位信号进行风阀参数自动调节的方法，从而实现跳汰机风阀控制自动化。使跳汰床层始终保持适宜的 振幅，保证较高的洗选效率和处理量，不但克服了由于风压波动、给煤量改变等因素造成的不良跳汰现 象，同时，当风阀系统的执行气缸、电磁阀及其接线发生故障时，能够及时报警 , 通知维修人员进行处 理，从而将迈出实现跳汰机岗位无人值守的重要一步。2 跳汰过程施行风阀自动调整的外部条件为：控制用风压力为0.40. 5MPa工作用风压力为0.030.04MPa（筛下空气室）；跳汰机水量和筛上水位正常；各室的进气阀和排气阀最大开度（行程）已

6、调整合理。 为了避免床层“翻花”，设备开机时的跳汰周期从排气期开始，之后是压缩期、进气期和膨胀期，如图 1 所示。以上的风阀跳汰参数，是以电控设备发出的电平信号为时间基准的。其对应的机械动作过程和工 艺分选过程均滞后于电平信号。为叙述方便起见，以进气期开始分析其动作过程。图 1 跳汰波形曲线进气期：进气阀电平打开，排气阀电平关闭。在进气过程中，工作风进入空气室，室内水位下降。 水流经过导流板后上升，将跳汰机筛板上的物料床层托起。托起的速度取决于风压和进气阀开度，托起 的高度取决于进气期（进气时间） 。通常，入选物料粒级越宽，要求托起的速度和高度越大；反之，粒 级越窄，要求托起的速度和高度越小。

7、进气期的作用是保证物料被整体有序地托起，且形成足够的沉降 分层距离，同时进气过程也具有某些分层作用膨胀期：进气期结束后，进气阀电平关闭，排气阀电平仍关闭。在膨胀过程中，空气室内的水位处 于低位，振荡趋稳。 筛板的上升水流停止， 物料依其密度在水介质中按不同的速度沉降分层。 密度越大， 沉降速度越快；反之，密度越小，沉降速度越慢。膨胀期（膨胀时间）是物料最主要的分层过程，应保 证重物料（该分选段的产品）沉降停止。排气期：排气阀电平打开，进气阀电平关闭。在排气过程中，空气室内气体排至大气，室内水位上 升。筛板的水流下降，在膨胀期未充分沉降的上层较轻物料迅速落下，少部分细颗粒高密度物料透筛排 出。排

8、气速度取决于排气阀开度，排气期（排气时间）应保证空气室水位恢复到进气期开始时的位置。压缩期：排气期结束后，排气阀电平关闭，进气阀电平仍关闭。在压缩过程中，空气室内的水位处 于高位，振荡趋稳。筛板下降水流停止，物料床层稳定。此延时时间应大于排气阀的关闭动作过程，以 避免排气阀和进气阀在动作过渡期（均处于半开状态）将工作风“短路”掉。跳汰周期是进气期、膨胀期、排气期和压缩期之和。在同一个产品段内，各分选室间的进气期、排 气期分别同步动作，以免打乱床层。不同的产品段（如矸石段、中煤段）间可以同相或反相动作，一台 跳汰机的各分选室工作在共同的跳汰周期，该跳汰周期的值等于各分选室要求跳汰周期的最大值。每

9、一个跳汰周期，空气室水位经历一个循环变化，空气室的水位波动状态将随着不同的跳汰参数而 改变，不合理的跳汰参数将导致不良的跳汰床层，如图 2 所示。保持稳定和适当的水位振幅，是跳汰机 筛上物料良好分层的必要条件，跳汰机的各个空气室具有不同的水位振幅要求。在矸石段，物料床层较 厚，需要较大的振幅；在中煤段，物料床层较薄，需要较小的振幅。图 2 床层现象分析3 故障原因造成常见故障现象的原因是：该空气室的进气量和排气量不平衡。当进气量大于排气量时，气体就 会从空气室下沿溢出， 上升至筛板并穿过物料层在水面形成大量气泡， 冲乱已经形成的床层， 这就是“翻 花”现象；反之，当进气量小于排气量时，空气室水

10、位振荡范围不断上移，直至空气室顶端，水位振幅 减小，最终使筛板上物料失去分选动力，形成“偏振”现象。跳汰机在运行过程中，由于工作风压、床 层厚度以及跳汰参数（尤其是风阀参数）的异常变化，就会形成上述现象。在特殊情况下，风阀控制系 统中电路故障、接线脱落、控制风压失常，气源三联体、电磁阀或者执行气缸损坏等，也会形成上述现 象。事实上，空气室水位的变化对风阀的进、排气期调整效果具有一种制衡作用。设想当进气期和排气 期都等于某一值时，空气室水位稳定在高水位 G和低水位D之间振荡。增加进气期，水位将稳定在偏下 的两点间振荡，仅当进气期增加较多时，才会产生“翻花”现象，如果空气室有足够的高度，低水位时

11、具有的反水压足以平衡工作风压，则无论如何增加进气期，也不会有“翻花”产生。增加排气期，水位 将稳定在偏上的两点间振荡， 仅当排气期增加较多时， 才会产生“偏振” 现象，如果空气室为筛侧式的， 高水位时空气室内气压等于大气压，则无论如何增加排气期，也不会有“偏振”产生。由上述分析可以看出，当空气室顶端和底端均具有一定高度时，进、排气期可以任意调整而不会出 现问题。但是，这样做就将极大增加机体重量，并且返回到筛侧式跳汰机时代，其代价是不可接受的。 可以适当设计空气室的高度，利用其制衡作用，再辅以空气室水位电控，完全能够保证跳汰床层始终处 于正常起振状态。4 控制原理要达到理想的控制目标，需要在每个

12、空气室安装一台水位传感器，同时在每个分选室的筛板上安装 一台床层料位传感器，风阀自动控制装置将根据对物料振幅的要求，以及空气室水位不超越上、下限的 要求，自动调整各室的进气期、膨胀期、排气期和共同的跳汰周期。对传感器的基本要求是精度高、跟 踪速度快、防尘防水、可靠性好、寿命长，而且，安装固定这些传感器的机械部分也同样要求适应传感 器的性能。由于床层料位传感器和其安装机构较为复杂和昂贵， 目前配备起来仍有困难。 为了避繁就简， 考虑只安装水位传感器的简单控制系统，基本可满足现有选煤厂在资金紧张情况下设备改造的需要，保 证控制系统的可靠性（图 3）。具体控制过程如下：安装在空气室侧边的水位传感器，

13、不断检测空气室水 位的变化，并在每一个跳汰周期结束时，控制器采集并存储一个最高水位信号值G和一个最低水位信号值D,当G与D的差（水位振幅）大于水位振幅设定值与死区的和时，自动步进减小进气期H和排气期L的值，以使检测的水位振幅逐步减小，直至接近设定的水位振幅。相反，当G与D的差小于水位振幅设定值与死区的差时，自动步进增大进气期 H和排气期L的值，以使检测的水位振幅逐步增大，直至接 近设定的水位振幅。图 3 水位传感器安装示意图除了控制空气室水位的振幅之外，水位还必须在空气室的上、下限之内波动。否则，跳汰机床层将 会出现“翻花”或“偏振”现象， “翻花”将搅乱已形成的床层，而“偏振”将难以形成良好

14、的床层。 这就要求当G大于设定上限时，自动步进增加进气期 H的值，同时，减小排气期L的值，以使水位振幅 保持不变，而振荡中心线下移。反之，当 D小于设定下限时，自动步进减小进气期 H的值，同时增大排 气期L的值，以使水位振幅保持不变，而振荡中心线上移。进气期H和排气期L的值不是可以无限增加或减小的，在振幅一定的情况下，影响其值的主要因素有：进气阀和排气阀的最大开度（行程） 、工作 风压力、物料床层厚度等。在各因素可以允许的波动范围内，H和L的值通常为0.150. 50s。膨胀期的长短取决于跳汰机筛上重物料的振幅和在水中的干扰沉降速度。总的来说：密度越大、颗粒越大、形 状圆滑的物料沉降速度越快，

15、如果振幅越小，则需要的膨胀期越短；密度越小、颗粒越小、形状不规则 的物料沉降速度越慢，如果振幅越大，则需要的膨胀期越长。由于物料振幅小于水位振幅，而且物料在 膨胀期初期由上升状态转化为沉降状态需要一个过渡时间，忽略正负两方面的因素，根据设定的水位振 幅，可以近似计算各室膨胀期的时间：P*=（S* 。 h。 kb）/vc=k 。 S*式中：P*某室膨胀期的计算值（s）。计算结果通常在0.200.60之间；S* 某室水位振幅设定值（） 。设定范围 20 70；h 水位传感器标定长度（口。如0.6、0.8等；kb 空气室水平截面与该室筛面之比。通常为 0.5左右；vc 该段重物料的平均沉降速度（m/

16、s）。矸石为0.30.4，中煤为0.20. 3;k综合沉降常数。当 h=0.6m, vc=0.3m/s,kb=0.5 时，k=1。从上式可以看出，膨胀期的大小应正比于设定振幅。调整设定振幅的大小，膨胀期的时值就被自动 地改变。压缩期的时值，应略大于排气阀关闭动作的过渡时间。盖板式风阀、滑动式风阀和蝶阀式风阀 的动作速度稍有差异 ,通常其压缩期可在 0.1 0. 15s 间选取。风阀自动控制装置按照上述计算方法， 对每一个空气室的进气期、膨胀期、排气期和压缩期分别计算，求和得到多个不同的计算周期，取其最 大值，作为各室共同的候选跳汰周期，与原有跳汰周期进行比较，其差值小于死区范围时，保留原有跳 汰周期；其差值大于死区范围时，启用候选跳汰周期。保证跳汰周期既能够自动调整又避免频繁变化。 压缩期应取相同的值并设为同步点，跳汰周期内多余的时间归入膨胀期应当