重介自动控制系统的计算机管理

摘要　先进的重介自动化系统的设计及在七星选煤厂的实践，密度的检测采用同位素、非气源的免维护差压密度计，在控制上全部采用了数字控制技术，经验收检测，分选密度可稳定在±0.02范围内。
关键词　计算机管理　免维护　重介自动化

1　概　述
　　双鸭山矿务局七星选煤厂是从原苏联引进的年处理能力为180万t，采用重介—浮选联合工艺的大型炼焦煤选煤厂，其中150～13mm粒级块煤入立轮分选机；13～0.5mm粒级末煤入三产品旋流器分选；小于0.5mm粒级煤泥浮选。1997年煤炭科学研究总院唐山分院和七星选煤厂联合对2套末煤三产品旋流器分选系统进行了技术改造，成功地用STDⅢ型重介选煤自动控制系统取代了原苏联设计的系统。经组织验收：密度、液位测量准确，控制系统动作灵活、可靠，分选密度范围达到了工艺系统所要求的±0.02的标准。精煤灰分稳定，并可提高产率，主控制装置及仪表基本达到免维护运行。

2　三产品旋流器密度、液位稳定控制的工作原理和构成
2.1　末煤旋流器分选系统工艺流程
　　七星选煤厂重介车间包括3个分选系统：1个块煤立轮分选系统，用于分选150～13mm块煤；2个独立的末煤旋流器分选系统，包括2个合格介质桶，2个稀介质桶，2个定压箱，4台三产品旋流器。下面以一个末煤分选系统为例说明。
　　三产品旋流器Ⅰ系统工艺流程如图1所示。

图1　三产品旋流器Ⅰ系统工艺流程

2.2　STDⅢ重介自动控制装置的构成及原理
　　根据三产品旋流器分选系统的工艺特点和用户要求，进行设计。由图1可知，在正常选煤过程中，控制密度下降的措施是控制精煤筛下合格悬浮液分流，将这部分悬浮液分向稀介质桶，通过磁选机回收磁铁矿粉；控制密度升高的措施是往定压箱加入循环水；另外，对稀介质桶的液位也进行了控制，主要是防止将仓位打空。
　　控制柜安装在车间内，有利于选煤司机的观察与操作；同时，通过控制柜上的ADAM4017模块采集密度、液位等6个工业参量，用1根双绞屏蔽线送往管理人员办公室，通讯采用RS485模式，其有效传输距离可达1200m，在管理人员办公室由ADAM4520接收送往微机（本系统采用了台湾研华586／133计算机），该软件使用的操作系统为WINDOWS3.1或WINDOWS3.2或WINDOWS95，编程用Visual basic语言，机型为486以上，可实现动态画面显示，历史数据记录（一般可记录一年的数据，以备随时查阅或打印），给生产过程的管理提供了方便。
　　在控制原理上，将密度平衡理论和现代调节技术相结合，实现了两个末煤系统分选密度的双向调节。操作人员在控制柜上给出所期望的密度值，控制系统根据当前实测密度值发出执行器动作信号，通过P、I、AL、AH等参数的合理整定再加上现场调整，可使控制系统工作处于最佳状态。这样，控制装置控制精度高、稳定性好、调整过程过渡时间短。密度控制原理图见图2，液位控制原理图见图3。

图2　密度稳定控制原理图

图3　液位稳定控制原理图

2.3　免维护式的1151差压密度计、液位计
　　目前国内外用的比较普遍的密度计有3种：第一种是同位素密度计，它具有安装容易、测量精度较高、维护量小等优点，但存在放射性仪表的管理问题及价格较高，用户自己很难维修；第二种是吹气式双管压差密度计，它的特点是测量精度较高，价格较低，但维护量相对较大；第三种就是1151差压密度计，它的特点是价格适中，测量精度较高，在使用过程中免维护，不需要气源，并吸收采用原苏联卡都密度测量装置的优点，主要测量部件为不锈钢结构，原理示意见图4。

图4　密度测量装置示意图

　　设引压口的高度差为H，密度δ的变化量为Δδ，则压差的变化量为：
　　　ΔΡ＝H^。Δδ
　　1151压差变送器将取到的压差信号转换成4～20mA　DC信号，这样密度δ与电流I的变化关系如图5。

图5　密度和电流关系曲线

　　液位信号的测量采用1151压力变送器，设计了压力取样探头，不需吹风，免维护，精度为0.5％，控制柜上以光柱显示（同时也带百分比显示）直观醒目，并带超限报警功能，报警限任意可调。
2.4　执行部分
　　在系统中采用4台DKJ—210电动角行程执行器控制4个阀门；2台DKJ—310电动角行程执行器控制2台分流箱。这种阀门具有转动扭矩大，开度控制准确，完全适用于选煤厂循环水的控制。在分流箱的控制上，接受控制装置的正、反动作信号，准确完成合格悬浮液的分流量。
　　在选煤厂的阀门和分流箱上我们也进行了大量研究，目前基本上大量采用电动执行器，该执行器采用单相伺服电机，正、反控制灵活，具有良好的调节性能，维护容易。该执行器对外有6根接线，其中2根220V线、2根正反转线、2根信号线。本系统采用一根AVV7×0．75橡塑电缆。该产品属国家定型生产仪表，可保证备件供应。

3　结　语
　　双鸭山矿务局七星选煤厂末煤三产品旋流器分选系统，经过近一年的运行表明：该控制系统总体方案设计是合理的，自动控制装置调节及时、准确、可靠。上位机管理系统抗干扰能力强，完全适用于选煤厂环境，并充分考虑了系统的可扩充性，为以后其他系统纳入计算机管理预留了接口。改造后灰分合格率和产率均得到提高，减轻劳动强度，深受现场的欢迎。

作者单位：王士国（煤科总院唐山分院　河北省　063012）
　　　　　王　琦（兖州矿业集团公司　山东省　273500）