濃縮機藥劑添加自動控制系統(tǒng)設(shè)計

1、濃縮機藥劑添加自動控制系統(tǒng)設(shè)計姓 名：張加?xùn)|學(xué) 號：指 導(dǎo) 教 師：201215110228 張成聯(lián)學(xué) 院：機電工程學(xué)院專 業(yè)：過程裝備與控制工程完成日期：2015年6月25日濃縮機藥劑添加自動控制系統(tǒng)設(shè)計煤炭洗選是提高煤炭資源利用率及改善中 國大氣環(huán)境的有效手段。實現(xiàn)選煤廠煤泥水閉路 循環(huán)、凈化復(fù)用對提高煤炭企業(yè)經(jīng)濟效益、保 持 礦區(qū)生態(tài)環(huán)境、節(jié)約水資源都具有十分重要的意 義，也是實現(xiàn)煤炭工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的一項重要措 施。耙式濃縮機作為煤泥水處理過程中的關(guān)鍵設(shè) 備，對其絮凝劑等藥劑的配制添加實現(xiàn)自動化控 制，不僅是確保設(shè)備安全高效運行、保證排放 水 質(zhì)、降低藥劑消耗的有效途徑，也是實現(xiàn)煤泥 水

2、 處理技術(shù)進步、科學(xué)管理的必由之路1。1、國內(nèi)外技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r目前選煤廠濃縮機絮凝劑、助凝劑等藥劑的 添加有定量加藥和自動加藥 2 種方式。定量加藥 在入料礦漿均勻穩(wěn)定的情況下是可行的，但實際 上入料礦漿濃度甚至流量都是隨時間而變化的， 定量加藥很難保障溢流水的質(zhì)量，且會造成藥劑 的嚴(yán)重浪費。因此自動加藥是一種科學(xué)、合理的 選擇，目前國內(nèi)外常用的方法有 3 種：溢流水 濁 度檢測控制加藥、入料檢測控制加藥以及利用界 面分析儀的過渡區(qū)檢測控制加藥2。溢流水濁度檢測控制加藥是采用光敏三極 管做光電轉(zhuǎn)換元件，利用可見光透射法對溢流水 濁度進行測量的。這種方法在一定的濁度范圍和 測量條件下有較好的測量精

3、度，但當(dāng)濁度較高或濁度變化較大時，測量誤差較大甚至無法測量； 另外該方法還需要對測定管和儀器定期進行標(biāo) 定，否則將影響測量精度。因此，單獨使用濁度儀 測量溢流水濁度來控制絮凝劑的添加量很難保 證系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠運行。入料檢測控制加藥是通過流量計檢測入料 礦漿的流量，利用密度計檢測入料礦漿的密度， 由入料礦漿的密度和流量推算出入料礦漿中所 含的干煤泥量；根據(jù)干煤泥量與絮凝劑的對應(yīng)關(guān) 系來控制絮凝劑的添加量。該方法實際上是一種 開環(huán)控制，并不能對藥劑的添加進行實時的精確 控制。但由于配置簡單，易于實現(xiàn)；當(dāng)入料礦漿性 質(zhì)穩(wěn)定時，該方法可以滿足煤泥水處理的控制要 求。因此該種方式在國內(nèi)選煤廠的藥劑添加自

4、動 控制中應(yīng)用較多。濃縮機過渡區(qū)檢測控制加藥是利用在線界 面分析儀器實時檢測濃縮機中澄清區(qū)和壓縮區(qū) 之間過渡區(qū)的大小來控制藥劑的添加量。過渡區(qū) 小說明固液界面分明，絮凝效果好；過渡區(qū)大 說 明固體沉淀不良而界面含糊不清，因此過渡區(qū)的 跨度可以作為絮凝劑添加的依據(jù)。用過渡區(qū)檢測控制添加藥劑的方法雖然具 有適應(yīng)性強、穩(wěn)定可靠、控制精度高的優(yōu)點，但由 于在線界面分析儀價格昂貴，目前還主要用于金 屬選礦廠的濃縮機藥劑添加自動控制。因此， 煤炭洗選行業(yè)迫切需要一種控制精 確、穩(wěn)定可靠、經(jīng)濟適用的濃 縮機藥劑添加自動 控制系統(tǒng)。2 、絮凝劑添加自動控制系統(tǒng)設(shè)計綜合考慮目前國內(nèi)外使用的絮凝劑添 加自動控制方

5、式，提出了一種新的藥劑添加自動 控制方案。其基本思路是：通過實時檢測入料礦 漿流量和濃度，推算出單位時間進入濃縮池的干 煤泥量，跟蹤干煤泥量的變化并按一定比例自動 添加絮凝劑等藥劑；同時通過檢測溢流水濁度對 藥劑添加量進行實時校正和精確控制，從而實現(xiàn) 耙式濃縮機絮凝劑添加的前饋加反饋閉環(huán)控制。 控制原理如圖 1 所示。圖 1 絮凝劑添加控制原理2.1 控制模型的建立 由入料礦漿中干煤泥量推算絮凝劑和助凝劑加入量的計算公式為：Q1=k1×F×q（1）Q2=k2×F×q（2）k1=A1q×B1（3）k2=A2q×B2（4）式中 Q1絮凝劑

6、的加入量，t/h； Q2助凝劑的加入量，t/h； F進入濃縮機的礦漿流量，m3/h； q進入濃縮機的礦漿濃度，t/m3； A、B與入料礦漿濃度、溢流水濁度有關(guān)的系數(shù)，由試驗確定。 實際使用時礦漿濃度常用每升多少克固體量表示，且礦漿的濃度是無法直接測量的。一般 是采用通過測量礦漿密度換算出礦漿濃度的間 接測量。由礦漿密度轉(zhuǎn)換成礦漿濃度，需要知道 礦漿中固體物的真實密度。若礦漿濃度為 q，固體 物質(zhì)的密度為 ，則該礦漿的密度為 （5） 同理，礦漿的濃度為 （6）式中 q礦漿濃度，g/L； x被測礦漿密度，g/cm3； 礦漿中固體物質(zhì)的密度，g/cm3。2.2 藥劑添加自動控制系統(tǒng)的實現(xiàn)在上述控制模

7、型基礎(chǔ)上，研究開發(fā)了耙式濃 縮機藥劑添加的自動控制系統(tǒng)并在選煤廠投入 使用，收到了良好的效果。該系統(tǒng)采用一套 PLC 和一臺工業(yè)控制機組成分布式計算機控制，PLC 設(shè)在控制現(xiàn)場對現(xiàn)場設(shè)備實施控制，工業(yè)控制機 作為上位機設(shè)置在選煤廠總調(diào)度集中控制室； PLC 與上位機之間采用 RS- 485 方式通訊，實現(xiàn) 指令及數(shù)據(jù)的傳輸。濃縮機入料礦漿流量的檢測采用電磁流量 計，密度的檢測采用 射線密度計；采 用濁度計 實時檢測溢流水的濁度；絮 凝劑 、助 凝劑等藥劑 的添加采用單螺桿計量泵，通過變頻器調(diào)節(jié)單螺 桿計量泵的轉(zhuǎn)速達到計量和調(diào)節(jié)的目的。工藝流 程如圖 2 所示。圖 2 濃縮機藥劑添加自動控制工藝

8、流程 1流量計；2濃度計；3輸入輸出單元；4入料信 號；5調(diào)節(jié)器；6變頻器；7計量泵；8濃縮機； 9上位機；10濁度計該系統(tǒng)實現(xiàn)了以下功能：（1）自動/手動加藥的無擾切換?？梢苑奖愕?進行絮凝劑添加手動與自動控制之間的切換。（2）由濃縮機入料來控制系統(tǒng)的啟動。在濃 縮機入料停止后，藥劑添加自動控制系統(tǒng)自動停 止運行。一旦濃縮機入料泵啟動，控制系統(tǒng)接收 到啟動信號后，自動啟動添加藥劑。（3）根據(jù)入料性質(zhì)調(diào)整藥劑添加制度。當(dāng)入 選原煤的性質(zhì)發(fā)生變化時，煤泥水的性質(zhì)也會隨 之變化。因此絮凝劑等藥劑的添加量也會發(fā)生改 變。該系統(tǒng)可以方便地改變藥劑的設(shè)定值，并可以存儲多種煤質(zhì)條件下的藥劑添加制度供選擇。

9、（4） 工藝參數(shù)的動態(tài)顯示和完善的數(shù)據(jù)處 理。通過上位機可以動態(tài)顯示藥劑添加系統(tǒng)的運 行狀態(tài)和工藝參數(shù)，并可對數(shù)據(jù)進行存儲、查詢、 統(tǒng)計報表、打印等處理。（5）系統(tǒng)故障報警和快速診斷。一旦系統(tǒng)發(fā)生 故障無法正常工作，系統(tǒng)會自動報警，并在監(jiān)視屏 上顯示系統(tǒng)各部分的狀態(tài)，以便快速排除故障。（6）組網(wǎng)與數(shù)據(jù)傳輸。藥劑添加自動控制系 統(tǒng)中的所有檢測數(shù)據(jù)可以通過工業(yè)以太網(wǎng)和局 域網(wǎng)傳送到管理計算機及各個終端。通過實施藥劑添加自動控制，有效解決了選 煤廠的水污染、藥劑浪費和細粒級煤的回收等問 題，實現(xiàn)了煤泥水的閉路循環(huán) ，循 環(huán)水的濃度降 到 25g/L 以下，煤泥水處理單位耗藥量降到原來 的 60%以下，并極大地降低了工人的勞動強度， 改善了勞動環(huán)境，取得了可觀的經(jīng)濟效益和社會 效益。3、結(jié) 論筆者提出了一種新的耙式濃縮機藥劑添加自動控制方案并對控制系統(tǒng)進行了開發(fā)，選用可 靠的密度、流量、濁度檢測儀器以及變頻調(diào)速計 量泵、可編程序控制器、工業(yè)控制計算機等組成 選煤廠濃縮機藥劑添加自動控制系統(tǒng)?，F(xiàn)場實 際應(yīng)用表明：系統(tǒng)具有測控精度高、對入料礦漿 適應(yīng)性強等特點，滿足了耙式濃縮機藥劑添加自 動控制的要求。同時，該系統(tǒng)人機界面豐富，功 能完善，為選煤廠煤泥水處理的科學(xué)管理提供了 良好的技術(shù)支撐。參考文獻：1謝廣元，張明旭，邊炳鑫,等. 選礦學(xué)M. 徐州：中國礦業(yè) 大學(xué)出版社，200