在目前的重介分选设备中,三产品重介质旋流器以其优越的分选精度和较低的控制难度获得了广泛应用。三产品重介质旋流器一段分选密度控制方法相对完善,可以比较理想的控制精煤的灰分,二段密度控制则显得问题较大,一方面二段密度调整裕量不大,仅仅靠调整溢流管插入深度或更换二段底流口来离线实现,更为困难的是,煤质波动时,中煤灰分无法获得最具性价比的控制,对选煤厂来讲,要么损失很大,要么无法满足客户需求。因此对于三产品重介旋流器而言,如何实现二段密度在线可控,实现对中煤质量的高效控制,这是急需解决的重要研究课题。有关旋流器外加磁场的文献检索表明：外加磁场能够影响磁性矿物的产品质量,磁场对产品质量的作用具有变化的拐点。为此提出了对三产品重介旋流器二段旋流器施加磁场,通过探索外加磁场的形式、结构、位置、磁场强度等参数,以达到在线调节分选密度的新思路。电磁场仿真相关文献综述表明,采用ANSYS有限元分析软件可以更好的描述重介旋流器内重介质(磁铁粉)在外加磁场作用下的受力、磁场分布,也便于从机理上分析外加磁场对重介旋流器密度调控的内在规律与本质。基于此,论文采用了磁场仿真、磁场强度实测和分选实验系统构建并物理模拟的技术路线,探索外加磁场作用下旋流器密度调控的机理与实现方式,在此基础上提出工业放大原则,并设计在线调控的样机,开发相应的在线测控系统,以期为三产品重介旋流器二段密度在线调控提供有益的借鉴。对重介旋流器的密度场和力场分析表明,包络面附近的磁铁粉分布(磁场分布)变化决定着重介分选密度的变化。对文献中三种磁系进行了仿真,仿真结果表明采用J.SVOBODA类型磁系是适合的。以此为依据,设计制作了用于实验室试验的旋流器和线圈,构建了外加磁场重介旋流器分选试验系统。初步确定了线圈的电流范围和位置,为旋流器分选实验奠定了基础。根据经验公式和验证试验,进行了外加磁场下不带煤溢流介质产率试验,确定了线圈位于锥部和圆柱体各自不同的分选效果以及其电流范围：线圈位于圆柱体时,弱电流能够提高溢流介质产率,线圈位于锥部时,强电流能够降低溢流介质产率。在上述试验的基础上,在旋流器分选试验系统上进行煤泥分选试验。煤泥分选试验表明：线圈位置在锥部,强电流能够将分选密度降低到0,原煤全部进入底流；线圈位置在圆柱体,弱电流能够升高分选密度,最大值出现在线圈位置18、电流为1.5A,精煤灰分能够从无电流时的9.8%增大到16.8%。证明外加磁场能够调节旋流器的分选密度。利用ANSYS软件对旋流器内磁场进行了仿真,仿真表明：旋流器内部存在零径向力面,两个零径向力面之间磁力指向器壁,在零径向力面外磁力指向轴线。对包络面密度产生影响的主要部分就是两个零径向力面构成的空间。分析了线圈位置对分选效果的影响：线圈位置在锥部,矸石随外旋流很快就进入底流口排出,精煤灰分和产率随电流增大而快速下降。线圈位于圆柱体和圆锥上部,精煤很快随着上升旋流进入溢流管而排除,试验表明能够大幅度地提高精煤灰分和产率。仿真结果也表明,如果减小线圈轴向厚度,能够更精细地调节分选密度,通过制作薄厚线圈进行了物理模拟并得到了验证。在上述仿真和物理模拟的基础上,设计开发了一套三产品旋流器二段分选密度控制系统。以薄线圈磁力为参照,为工业试验设计放大了线圈,结构参数为：内直径800mmm,外直径1000mm,轴向厚度200mm,选用标称直径2.5mm铜制漆包线。对旋流器的材质进行了仿真分析,仿真表明传统的铁制外壳会屏蔽磁场,导致外加磁场失效,因此工业型试验二段旋流器需要选用金属铝、铝合金或不锈钢等相对磁导率较小的材料。对放大线圈所产生的磁场进行了计算,考察其是否符号安全标准,发现其超过了导出限值,提出了防护方法。开发了基于s7-200PLC的三产品重介旋流器二段密度在线控制系统：构建了控制系统所需的软硬件平台。利用MODBUS RTU协议实现了PLC与HSPY程控直流稳压电源通信控制,采用OPC进行PLC和组态的人机交互,设计了基于WinCCV7.0组态环境的人机界面,分析了信号传输稳定性的问题,对于保障本系统的正常运行提供支持。