专利名称：干法分选装置的控制系统及方法
技术领域：
本发明涉及一种干法分选装置控制系统及方法，尤其适用于煤炭工业生产中选煤装置的控制。
背景技术：
选煤是煤炭工业生产中提高产品质量必不可少的环节，是综合利用资源，节约能源和环境保护的有效途径，也是我国世纪可持续发展战略中洁净煤技术的重要组成部分。目前，能源发展战略从能源开发型向能源经济效率型转变，能源开发和节约并重，节约放在优先地位，开发要讲经济效益和社会效益，其核心是提高能源利用率。选煤是合理利用煤炭资源、保护环境的最经济和最有效的途径，是煤炭加工和转化为洁净煤的必不可少的基础和关键环节。目前的选煤技术，主要是机械化控制，智能化程度较低，影响了选煤效率。因此，通过信息感知和控制技术的应用，提高选煤工艺的自动化程度，对煤炭资源的综合利用、节约能源、减轻环境污染具有十分重要的意义。
发明内容
本发明的目的是要克服已有技术中的不足之处，提供一种系统简单、操作简便、能提高选煤效率的干法选煤装置的控制系统及方法。为实现上述目的，本发明的干法分选装置的控制系统，包括控制主机，控制主机的输入端分别设有设在涡轮分选装置进料口处的进料介质传感器、设在风选装置煤粉出料口的出料煤粉介质传感器和煤矸石出料口的出料煤矸石介质传感器，控制主机的输出端分别设有涡流电机变频调速控制器、风门调节驱动器和螺旋输料控制器；所述的涡流电机变频调速控制器的输出连接在涡轮分选装置的涡轮电机上；所述的螺旋输料控制器的输出连接在螺旋输料装置上；所述的风门调节驱动器的输出连接在风门阀上；由进料介质传感器、控制主机和涡流电机变频调速控制器构成第一级分选的控制；由出料煤粉介质传感器、出料煤矸石介质传感器、控制主机、风门调节驱动器和螺旋输料控制器构成第二级分选的控制。所述的进料介质传感器、出料煤粉介质传感器和出料煤矸石介质传感器均为变介质型电容传感器；所述的变介质电容传感器包括依次连接的信号发生电路、运算放大器、峰值检测电路，信号发生电路、运算放大器之间设有标准电容Ctl,标准电容Ctl与峰值检测电路之间设有与运算放大器相并连电容传感器Cx。利用上述系统的干法分选装置的控制方法:a、首先设定变介质电容传感器检测纯煤粉和纯矸石粉的输出电压作为两个标定值；b、当物料从进料口进入涡轮分选装置时，设在入口处的进料介质传感器实时采集信号，将的检测信号传送至控制主机，判断选煤的物料中含矸石成分的量，控制涡流电机变频调速控制器的速度进行第一级分选；
C、当第一级分选的物料经螺旋输料装置进入风选装置，通过煤粉出料口的出料煤粉介质传感器和煤矸石出料口的出料煤矸石介质传感器获得的检测信息，自动控制风门阀和螺旋输料装置，进行风量和输料量的控制，使煤粉出料口的煤粉不含矸石，煤矸石出料口的矸石不含煤粉，实现了第二级分选；当煤粉出料口的出料通过煤粉介质传感器检测信号小于对纯煤粉检测的标定值时，则判断煤粉出料口中含有煤矸石粉，此时通过控制螺旋输料装置减小进入第二级分选的料量，以及通过控制风门阀减小风量进行调整，最终使煤粉出料口的煤粉不含矸石；当煤矸石出料口的出料通过煤矸石介质传感器检测信号大于对纯矸石粉检测的标定值时，则判断煤矸石出料口中含有煤粉，此时通过控制螺旋输料装置增大进入第二级分选的料，以及通过控制风门阀增大风量进行调整，最终使煤矸石出料口的煤矸石粉中不含煤粉。有益效果，由于采用了上述技术方案，本发明的能实现对干法分选装置的自动化控制，不仅可以提高干法分选装置的选煤效率，还可以提高干法分选装置的选煤质量，增加精煤的生产率，减小资源的浪费。克服了传统选煤机械化适应差的缺点，可以根据不同进料的煤质自动调整涡轮转速，同时可以根据出料口的煤粉和矸石粉的检测，自动调整螺旋输料和风选的风门，使得达到最佳的选煤效果。其结构简单，使用操作方便，效果好，具有实用性。
图1是本发明的控制系统框图；图2是本发明实施的选煤控制系统框图；图3是本发明实施的变介质型电容传感器原理图。图中:1.进料介质传感器；2.出料煤粉介质传感器；3.出料煤矸石介质传感器；
4.控制主机；5.涡轮电机变频调速控制器；6.风门调节驱动器；7.螺旋输料控制器；8.涡轮电机；9.涡轮；10.螺旋输料装置；11.风门阀；12.出料取样容器；13.涡轮分选装置；14.风选装置；15.信号发生电路；16.运算放大器；17.峰值检测电路。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步的描述:如图1所示。本发明的干法分选装置控制系统主要由进料介质传感器1、出料煤粉介质传感器2、出料煤矸石介质传感器3、控制主机4、涡轮电机变频调速控制器5、风门调节驱动器6和螺旋输料控制器7构成。所述的控制主机4的输入端分别设有设在涡轮分选装置13进料口处的进料介质传感器1、设在风选装置14煤粉出料口 A处的出料煤粉介质传感器2和煤矸石出料口 B处的出料煤矸石介质传感器3，控制主机4的输出端分别设有涡流电机变频调速控制器5、风门调节驱动器6和螺旋输料控制器7 ;所述的涡流电机变频调速控制器5的输出连接在涡轮分选装置13的涡轮电机8上；所述的螺旋输料控制器7的输出连接在螺旋输料装置10上；所述的风门调节驱动器6的输出连接在风门阀11上；由进料介质传感器1、控制主机4和涡流电机变频调速控制器5构成第一级分选的控制；由出料煤粉介质传感器2、出料煤矸石介质传感器3、控制主机4、风门调节驱动器6和螺旋输料控制器7构成第二级分选的控制。所述的进料介质传感器1、出料煤粉介质传感器2和出料煤矸石介质传感器3均为变介质型电容传感器，分别安装在进料口和出料取样容器12中。所述的风门调节驱动器6的输出连接风门阀11可控制风门的大小，以调整第二级分选的效果。所述的螺旋输料控制器7的输出连接螺旋输料装置10以控制进入第二级分选的输料量的大小。所述的进料介质传感器1、控制主机4和涡流电机变频调速控制器5控制第一级分选(粗选)；所述的出料煤粉介质传感器2出料煤矸石介质传感器3、控制主机风门调节驱动器和螺旋输料控制器控制第二级分选(精选)。 如图2所示，第一级分选控制系统包括进料介质传感器1、涡轮电机8、涡轮9和涡流分选装置13，其中涡轮电机8接涡轮电机变频调速控制器；第二级分选控制系统包括螺旋输料装置10、风门阀11、出料取样容器12、风选装置14、出料煤粉介质传感器2和出料煤矸石介质传感器3，其中螺旋输料装置10的驱动电机接螺旋输料控制器7，风门阀11通过步进电机驱动，步进电机接风门调节驱动器6。煤粉从出料口喷出，通过出料口的挡板部分掉入出料取样容器12，出料取样容器12的底部有可调整大小的出口，可以保证容器中的煤样覆盖里面的介质传感器极板，同时也不断地换新的煤粉进入。矸石粉的取样也采用相同原理。图3所示是变介质电容传感器原理框图，检测电路由信号发生电路15、运算放大器16、峰值检测电路17、标准电容Ctl和电容传感器Cx构成。信号发生电路15、运算放大器16、峰值检测电路17依次连接，信号发生电路15、运算放大器16之间设有标准电容Ctl，标准电容Ctl与峰值检测电路17之间设有与运算放大器16相并连电容传感器Cx。其中Cx是电容传感器代表进料介质传感器1、出料煤粉介质传感器2和出料煤矸石介质传感器3。信号发生电路15的信号选择波形发生器电路ICL8038，运算放大器16的型号选择LM324，峰值检测电路17的型号选择PKD01。输出信号与电容传感器Cx的电容值成比例，通过电容传感器的电容值变化检测进料介质、出料煤粉介质和出料煤矸石介质中煤粉和矸石的比例。利用上述控制系统对干法分选装置的控制方法:a、首先设定变介质电容传感器检测纯煤粉和纯矸石粉的输出电压作为标定值，假设变介质电容传感器检测的纯煤粉的输出电压标定值为M，检测的纯煤矸石粉的输出电压标定值为N ；b、当物料从进料口进入涡轮分选装置13时，设在入口处的进料介质传感器I实时采集信号，将的检测信号传送至控制主机4，判断选煤的物料中含矸石成分的量，控制涡流电机变频调速控制器5的速度进行第一级分选；C、当第一级分选的物料经螺旋输料装置10进入风选装置14，利用煤粉出料口 A的出料煤粉介质传感器2和煤矸石出料口 B的出料煤矸石介质传感器3获得的检测信息，自动控制风门阀11和螺旋输料装置10，通过风量和输料量的控制，使煤粉出料口的煤粉不含矸石，煤矸石出料口的矸石不含煤粉，实现了第二级分选；当煤粉出料口A的出料通过煤粉介质传感器2检测信号小于对纯煤粉检测的标定值，则判断煤粉出料口 A中含有煤矸石粉，此时通过控制螺旋输料装置10减小进入第二级分选的料，以及通过控制风门阀11减小风量进行调整，最终使煤粉出料口 A的煤粉不含矸石；
当煤矸石出料口 B的出料通过煤矸石介质传感器3检测信号大于对纯矸石粉检测的标定值时，则判断煤矸石出料口 B中含有煤粉，此时通过控制螺旋输料装置10增大进入第二级分选的料，以及通过控制风门阀11增大风量进行调整，最终使煤矸石出料口 B的煤矸石粉中不含煤粉。当进料介质传感器I的检测值如果大于(M_N)/2，则表示煤粉比例高于煤矸石粉，反之煤粉比例小于煤矸石粉；出料煤粉介质传感器2的检测值如果小于M，则表示出料中含有煤砰石粉；出料煤砰石介质传感器3的检测值如果大于N,则表不出料中含有煤粉。第一级分选和第二级分选的原理为重力原理，即关键煤粉和煤矸石粉的重力不同进行分选。在第一级中，根据进料介质传感器I的信号，初步判断煤矸石所占的比例，煤矸石比例大，则涡流电机变频调速控制器5控制产生较大的风涡流，将较大颗粒的煤矸石初步选出，剩下含煤粉的料进入第二级分选系统，在第二级分选系统中，则根据利用煤粉出料口 A的出料煤粉介质传感器2和煤矸石出料口 B的出料煤矸石介质传感器3获得的检测信息，判断是否达到最佳分选效果，并进行自动控制。
权利要求
1.一种干法分选装置的控制系统，其特征在于:它包括控制主机(4)，控制主机(4)的输入端分别设有设在涡轮分选装置(13)进料口处的进料介质传感器(I)、设在风选装置(14)煤粉出料口㈧的出料煤粉介质传感器(2)和煤矸石出料口⑶的出料煤矸石介质传感器(3)，控制主机(4)的输出端分别设有涡流电机变频调速控制器(5)、风门调节驱动器(6)和螺旋输料控制器(7);所述的涡流电机变频调速控制器(5)的输出连接在涡轮分选装置(13)的涡轮电机(8)上；所述的螺旋输料控制器(7)的输出连接在螺旋输料装置(10)上；所述的风门调节驱动器(6)的输出连接在风门阀(11)上；由进料介质传感器(I)、控制主机(4)和涡流电机变频调速控制器(5)构成第一级分选的控制；由出料煤粉介质传感器(2)、出料煤矸石介质传感器(3)、控制主机(4)、风门调节驱动器(6)和螺旋输料控制器(7)构成第二级分选的控制。
2.根据权利要求1所述的干法分选装置的控制系统，其特征在于:所述的进料介质传感器(I)、出料煤粉介质传感器(2)和出料煤矸石介质传感器(3)均为变介质型电容传感器。
3.根据权利要求1所述的干法分选装置的控制系统，其特征在于:所述的变介质电容传感器包括依次连接的信号发生电路(15)、运算放大器(16)、峰值检测电路(17)，信号发生电路(15)、运算放大器(16)之间设有标准电容Ctl，标准电容Ctl与峰值检测电路(17)之间设有与运算放大器(16)相并连电容传感器Cx。
4.根据权利要求1所述系统的干法分选装置的控制方法，其特征在于: a、首先设定变介质电容传感器检测纯煤粉和纯矸石粉的输出电压作为两个标定值； b、当物料从进料口进入涡轮分选装置(13)时，设在入口处的进料介质传感器(I)实时采集信号，将的检测信号传送至控制主机(4)，判断选煤的物料中含矸石成分的量，控制涡流电机变频调速控制器(5)的速度进行第一级分选； C、当第一级分选的物料经螺旋输料装置(10)进入风选装置(14)，通过煤粉出料口(A)的出料煤粉介质传感器(2)和煤矸石出料口(B)的出料煤矸石介质传感器(3)获得的检测信息，自动控制风门阀(11)和螺旋输料装置(10)，进行风量和输料量的控制，使煤粉出料口的煤粉不含矸石，煤矸石出料口的矸石不含煤粉，实现了第二级分选； 当煤粉出料口㈧的出料通过煤粉介质传感器⑵检测信号小于对纯煤粉检测的标定值时，则判断煤粉出料口(A)中含有煤矸石粉，此时通过控制螺旋输料装置(10)减小进入第二级分选的料量，以及通过控制风门阀(11)减小风量进行调整，最终使煤粉出料口(A)的煤粉不含矸石； 当煤矸石出料口(B)的出料通过煤矸石介质传感器(3)检测信号大于对纯矸石粉检测的标定值时，则判断煤矸石出料口(B)中含有煤粉，此时通过控制螺旋输料装置(10)增大进入第二级分选的料，以及通过控制风门阀(11)增大风量进行调整，最终使煤矸石出料口(B)的煤矸石粉中不含煤粉。
全文摘要
一种干法分选装置的控制系统及方法，控制系统包括进料介质传感器、出料煤粉介质传感器、出料煤矸石介质传感器、控制主机、涡流电机变频调速控制器、风门调节驱动器和螺旋输料控制器。当物料分选时，通过进料介质传感器实时采集信号，将的检测信号传送至控制主机，判断选煤的物料中含矸石成分的量，控制涡流电机变频调速控制器的速度进行粗选；当粗选的物料进入风选装置，通过出料煤矸石介质传感器获得检测信息，自动控制风门阀和螺旋输料装置，实现了精选。克服了传统选煤机械化适应差的缺点，可根据不同进料的煤质自动调整涡轮转速，同时根据出料口的煤粉和矸石粉的检测，自动调整螺旋输料和风选的风门，达到最佳的选煤效果。
文档编号B07B11/02GK103121011SQ20131004700
公开日2013年5月29日 申请日期2013年2月5日 优先权日2013年2月5日
发明者童敏明, 童紫原, 李猛 申请人:中国矿业大学