一种洗煤厂使用的产品产量、质量双闭环控制方法与流程

本发明涉及一种洗煤厂使用的产品产量、质量双闭环控制方法。

背景技术：

煤矿开采的毛煤中含有大量矸石和煤泥等杂质，这些杂质不但给煤炭运输带来了沉重的负担，同时也制约了煤炭的应用范围，严重影响到煤炭行业的经济利益。这就需要选煤厂把矿井开采的毛煤加工成市场需要的产品煤。现如今选煤工艺以及选煤机械已经十分成熟，企业一般根据所选煤种设定一种或几种选煤方式，选煤工艺一经确定将很难更改。

以重介旋流器工艺为例，大致可以分为下面几个步骤：

1、入选原煤准备系统：由原煤仓下的给煤机给料、到原煤入洗准备皮带经配煤刮板机将原煤分配给两台驰张筛，经两台驰张筛分级后，筛上物进入入洗准备刮板机。筛末煤进入筛末配煤刮板机，筛末配煤刮板机底板安装有电动配煤插板，调整配煤插板开度可以控制筛末煤通过入洗准备刮板机进入洗煤系统，如果配煤插板全开将实现原煤全入洗，实现最大入洗量；如果配煤插板全关闭，筛末煤全部走筛末皮带输送机就实现最小入洗量。筛末煤通过筛末皮带机与洗出精煤混合，成为最终的产品，通过调整配煤插板从而调整入洗比例，通过调整入洗比例使生产的产品煤达到产品的合格指标。

2、洗煤系统：入洗准备刮板机将煤运输到旋流器预选桶，合格介质泵将合介桶内的悬浮液加压注入旋流器，且在预选桶产生旋转的液体流，将物料带入旋流器桶体进行分选，原煤在螺旋流的作用下按密度分离，重产物（矸石）由于离心力的作用下，被甩在旋流器桶壁的最外侧，并按切线方向从出口排出；轻产物（精煤）由于密度比较小，则被集中在旋流筒中心部位从下方的中性孔排出。重产物经过矸石脱介筛脱介；轻产物经过精煤脱介筛脱介，离心机脱水。这样就完成了洗煤的过程。

3、产品进仓系统：经洗煤系统出来的产品分为矸石和洗精煤，洗精煤再与筛末煤混合就叫洗混煤，即：产品煤。矸石经矸石皮带输送机进入矸石仓，洗混煤经混煤皮带输送机最终进入产品仓。

产品煤的质量受很多因素的影响总体概括起来有三点：

第一：原煤煤质的波动大，这是最关键的一点，而且这一点是从技术上无法改变的；

第二：入洗量的不稳定；当入洗量低的时候系统吃不饱，吨煤电耗高，延长开车时间；当入洗量大时系统超负荷运行会造成压车等重大生产事故。

第三：入洗比例调整不合理（入洗比例就是指进入洗煤机的量和入选原煤量的比值）。

由于给料量的的不稳定，配煤插板同样大小的开口，所流过的煤量是不一样的。它是由集控室工作人员读取安装在产品皮带机上的在线测灰仪上的数据、筛末皮带上的皮带称的数据和入洗量，以经验来调整，不同的人来操作结果会有很大差异，没有统一标准。

由于入洗比例时不合适而需要调整时，就拨打电话通知现场工作人员参照筛末皮带机皮带称的流量增加或减少，现场人员通过经验调整插板大小，来达到调整入洗比例的目的。这样的调整方式存在几个问题：1、首先集控室人员是否能及时发现煤量变化到需要调整的程度，一般当入洗量高于或低于预想入洗量50吨/小时以上，集控室工作人员才会联系现场工作人员，如果集控室工作人员没有及时发现煤量变化，或者煤量始终距离目标煤量不足50吨/小时就不能及时调整；2、给煤机入料是通过插板控制大小，不同的工人控制，或者同一个人在不同的煤质情况下调整也不一样，这样就造成更大的煤量变化；3、这样人工插板调整煤量所用时间太长。这同样没有统一标准，而且没有精度。

技术实现要素：

针对上述技术问题，本发明提供一种洗煤厂使用的产品产量、质量双闭环控制方法。

一种洗煤厂使用的产品产量、质量双闭环控制方法，包括：产量闭环控制系统和质量闭环控制系统，

所述产量闭环控制系统包括：皮带称、控制器、变频器、给煤机电机；

所述质量闭环控制系统包括：在线测灰仪、控制器、电动执行器、配煤插板；

所述皮带称测得入洗的流量，以获取入洗流量值信号；所述在线测灰仪测量成品中的灰分含量，以获取灰分含量值信号；所述变频器控制给煤机电机；所述电动执行器控制配煤插板的开度；其产量闭环控制系统的工作过程为：

(1)将所述皮带秤测量的所述入洗流量信号送往所述控制器；

(2)所述控制器对所述入洗流量值信号和提前设定的目标值进行比较、分析、计算，然后向所述变频器发出控制信号；

(3)所述变频器根据控制信号来控制的给煤机电机转速；

(4)重复上述步骤。

其质量闭环控制系统的工作过程为：

（1）将所述在线测灰仪测量的所述灰分含量值信号送往所述控制器；

（2）所述控制器对灰分含量值信号和提前设定的目标值进行比较、分析、计算，然后向所述电动执行器发出控制信号；

（3）所述电动执行器根据控制信号来直接驱动所述配煤插板的开度。

（4）重复上述步骤。

所述控制器采用pid控制器或带有pid功能的plc控制器。

所述变频器有直接连接给煤机电机。

所述电动执行器直接控制所述配煤插板的开度。

所述灰分含量值信号范围为4~20ma或0~5v，所述控制器的输出信号范围为4~20ma或0~5v。

所述入洗流量值信号范围为4~20ma或0~5v，所述控制器的输出信号范围为4~20ma或0~5v。

附图说明

图1为人工控制入洗量变化图（横坐标为时间、纵坐标为产量）。

图2为人工调整流量的反应时间与流量之间的关系图（横坐标为时间、纵坐标为产量）。

图3为pid控制原理图。

图4为系统原理图。

图中：1-给煤机、2-皮带称、3-分级筛、4-刮板机、5-洗煤系统、6-矸石仓、7-成品皮带、8-成品仓、9-在线灰分仪、10-筛末皮带输送机、11-电动执行器、12-筛末配煤刮板机、13-控制器，图中空心箭头表示信号流、实心箭头表示煤流。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合附图来进一步说明本发明的具体实施方式。

图1所示为未使用本方法以前，入洗量的人工调整引起的流量变化图，具体为：安徽省淮南市朱集东矿洗煤厂，2019年10月21日晚上20：00到2019年10月22日8:50原煤入洗的情况，a点在0:22分皮带机流量为1238t/h,到b点时为955t/h，不到一小时皮带机流量下降了283t,当班最大量d点超过1381t/h，已经超过设备处理能力；而最低流量c点为500t/小时，还不到正常处理量的一半。

图2为未使用本发明记载的方法以前，调整配煤插板的反应时间与产量之间的关系图，具体为：安徽省淮南市朱集东矿洗煤厂，2019年10月22日晚上20：40到2019年10月23日9:00原煤入洗情况为例：处理量本应该在1138t/h左右，a点在23:35分皮带机流量为1041t/h,到b点时为1138t/h左右，煤量调整用了一小时还多,c点时间是5：08，煤量是928t/h，开始通知现场加量到5:55才基本达到生产工艺要求的煤量，用时47分钟。

本发明的系统图如图4所示，包括：皮带称、在线测灰仪、控制器、变频器拖动给煤机电机、电动执行器控制配煤插板。皮带称监测入洗原煤的流量，以获得入洗流量值信号，在线测灰仪安装于产品煤皮带机上监测产品煤质量，入洗流量值信号和灰分含量值信号的值的大小范围为4~20ma或0~5v，并分别送往控制器，控制器采用pid控制器或是采用带有pid功能的plc控制器，产量闭环系统中控制器连接变频器，变频器拖动给煤机电机；质量闭环控制系统中控制器连接电动执行器，用来调整配煤插板的开度；控制器对入洗流量值信号和灰分含量值信号分别进行分析计算，产量闭环系统中，控制器持续向变频器发出信号范围为4~20ma或0~5v的控制信号；变频器根据持续的控制信号来控制电机转速，达到调整流量的目的，即可实现实时流量的稳定调节；质量闭环控制系统中，控制器持续向电动执行器发出信号范围为4~20ma或0~5v的控制信号，电动执行器根据持续的控制信号来控制配煤插板的位置以调整入洗比例，从而达到持续调整产品质量的目的。其中pid控制器的原理如图3所示。具体为：pid控制器从测量原件收集到的系统实际数据c(t)和一个人为设定的目标值r(t)进行比较，得出误差值e(t)即e(t)=r(t)-c(t)，将误差的比例(p)、积分(i)和微分(d)通过线性组合构成控制量，对受控对象进行控制。