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【摘要】本文主要阐述了选煤厂浮选工艺参数自动测控系统的浮选生产主要工艺参数的在线检测、浮选剂添加自动调节系统、计算机系统及操作技术等问题。
【关键词】选煤厂；浮选工艺；参数；自动测控系统
某选煤厂是二十世纪八十年代建设的年处理量为4.0Mt的炼焦煤选煤厂。采用重介、跳汰、浮选联合工艺流程，在当时处理能力较大、自动化程度较高。随着时间的推移，设备逐渐老化，仪器仪表多数不能使用，一些零部件无处购到，其自动化水平明显落后，严重地影响生产。为此对选煤厂进行较大的技术改造，浮选工艺参数自动测控系统，改造是其中的重要一项。选煤厂系统为半直接浮选工艺流程，原煤浆、滤液和稀释水分别送到集料池，经混合后，由四组底流泵经四根φ400mm管道送到七层浮选车间的分配箱内，经过一次添加捕收剂和起泡剂后，分别进入单室容积为12m3机械搅拌式浮选机进行分选。
选煤厂的矿浆预处理装置为分配箱，它的结构简单，不需要动力，对极易浮煤质合适，而对较难浮煤，因其浮选剂在分配箱中不能充分分散，导致浮选效果不好。按照实验室浮选试验及生产实际情况，决定把现使用的分配箱改为一直径φ3.5m的大型矿浆预处理器，使入浮煤浆及浮选剂在其内充分混合，增加接触时间，以提高浮选效果。同时把四根φ400mm的入料管两两合并为二根φ400mm的管道，再合并为一根φ600mm的管道直接进入矿浆预处理器，简化生产工艺。
选煤厂原浮选自控系统采用引进的柱塞泵加药，按目前的技术水平衡量，此添加方式明显落后：首先它是间接测量方式，就是柱塞泵的动作次数和实际标定的添加量有较大误差，造成测量精度下降，添加不准。其次此添加方式结构复杂，使用维修不便。由于连续生产使用，多数的柱塞泵瘫痪，相关仪表如流量计、密度计已不能再使用。在浮选生产中，操作者无法直观控制入料流量、浓度、干煤泥量等生产工艺参数，仅凭借经验用眼看、用手调，无法准确添加浮选剂量，影响了浮选效果，造成尾矿跑粗，精煤质量不稳定。所以，对浮选系统进行技术改造，配备了FC—Ⅲ型浮选工艺参数自动测控系统。自动测控系统包含如下内容：
1、浮选生产主要工艺参数的在线检测
入浮煤浆量：在集料池出口至矿浆预处理器的两根管道上设置两台φ400mm的电磁流量计，两台电磁流量计的流量的和就是煤浆入料量。入浮煤浆浓度：在两根原煤浆入料管道上设置两台双膜盒（无射源）浓度计，以检测其浓度。入浮干煤泥量：通过入浮流量及入浮煤浆浓度，由计算机自动计算出入浮的干煤泥量。浮选剂添加量：为了实现浮选剂添加自动跟踪入浮干煤泥量，运用专利技术在捕收剂和起泡剂两根管路上都安装可测量脉动微小流量的测量装置，分别在线计量两种浮选药剂的实添加量。
2、浮选剂添加自动调节系统
浮选剂的自动添加是浮选自控系统的核心，按入浮流量和入浮煤浆浓度，自动给出浮选剂添加量的设定值是自控系统的关键。在同一入浮浓度时，浮选剂的添加量和实际入浮的干煤泥量成正比。添加量随入浮干煤泥量的不同而变化，实现动态跟踪。浮选剂自动添加系统是一种随动系统，给定值是变化的。它由入浮流量和浓度及单位添加量决定。此处PID工作在负作用，在测量值大于给定值时。经PID运算，控制输出信号减小，添加量就减小；反之PID输出信号增大，添加量就增大，直到测量值等于给定添加量，PID输入偏差消失，输出信号稳定在一个值上，电磁阀加药频率稳定，使添加量控制在最佳值。
3、计算机系统
选煤厂FC—Ⅱ型系统配置IPC抗恶劣环境的工控机，各种A/D卡、D/A卡、DI/O卡采用光电隔离型，使现场信号与计算机系统分开，提高了系统的可靠性和抗干扰能力。工控机是FC—Ⅲ系统的核心，它的安全、正确的使用，是系统有效运行的关键。
按选煤厂的浮选工艺和确定的控制方案编写的控制程序，实现了标准化、模块化、人机界面全部汉化，操作比较简单，便于扩展和维护。控制程序完成以下功能：数据采集及数字滤波；控制模型运算、输出；实时显示浮选生产的工艺参数；在线显示、修改、存储、打印各系统参数；召唤、定时打印各班生产报表；实时显示系统时间；“看门狗”功能。
同时，编制一幅各控制回路PID动态调节图，为维护人员查找故障点提供方便。设置了浮选车间工艺设备流程图，显示浮选车间各主要设备的启、停状态，操作者能通过画面了解设备的运行状况，对生产操作有一定的指导作用。
4、操作技术
FC—Ⅲ型浮选自控系统包含五个1.5m的标准网络机柜。中间的是主控制柜，内放显示器、工控机、键盘、打印机、UPS不间断稳压电源；主控柜左侧两个是捕收剂操作柜，总电源开关在第二个操作柜上，两个操作柜对应三组浮选机的捕收剂加药点，各有3 个智能加药器，每个加药器控制四个加药点，每个加药点都有对应的按钮及指示灯，另有一些柱状表头、开关和电位器等；主控柜右边两个为起泡剂操作柜，配置与左边两操作柜相似。FC—Ⅲ系统操作简便，在安装、调试、标定好后，就可投入使用。在浮选机开启后，把控制柜总电源打到“開”位置，再把UPS、主机、打印机电源打开，系统会自动进入控制画面，在将药Ⅰ、药Ⅱ、浓度三个开关打到“自动”位置时，保证各加药点按钮按下，各仪表电源开关在“开”位置系统就会投入自动状态，即浮选剂添加量自动跟踪入浮干煤泥量。在系统正常时，全部“手动/自动”、“模拟/自动”开关，要全部打到“自动”位置，只有在仪表有问题或工艺系统不正常时，把它打到“手动”位置。
操作人员在FC—Ⅲ系统正常运行时，可调整的只有操作柜上的“药强＂和“药比”两个旋钮。通过调节这两个旋钮，能分选不同灰分的浮选精煤。在“自动”状态下，调节“药强”，对“捕收剂”和“起泡剂”的添加量均有影响，而调节“药比”旋钮，只对“起泡剂”的添加量有影响。在增大“药强”时，捕收剂和起泡剂添加量同时增加，浮选剂配比不变；在减小“药强”时，两种浮选剂添加量同时减小。当增大“药比”时，起泡剂添加量相应增加；反之相应减少，而对捕收剂添加量不影响。浮选剂添加量如果在“手动”状态时，不受计算机输出的信号控制，操作者通过调整“给定电位器”改变添加量，或把操作柜内的“智能加药器”打到手动状态，直接通过加药器改变添加量。
该选煤厂配备浮选工艺参数自动测控系统后，浮选精煤产率比技改前提高1%左右，节约浮选剂25%左右。按保守估算，在浮选自控系统投入后半年就能回收全部投资成本，经济效益显著。改造后的自控系统还能降低操作人员的劳动强度，优化作业环境，可提高工厂自动化水平，具有环保效益。
【关键词】选煤厂；浮选工艺；参数；自动测控系统
某选煤厂是二十世纪八十年代建设的年处理量为4.0Mt的炼焦煤选煤厂。采用重介、跳汰、浮选联合工艺流程，在当时处理能力较大、自动化程度较高。随着时间的推移，设备逐渐老化，仪器仪表多数不能使用，一些零部件无处购到，其自动化水平明显落后，严重地影响生产。为此对选煤厂进行较大的技术改造，浮选工艺参数自动测控系统，改造是其中的重要一项。选煤厂系统为半直接浮选工艺流程，原煤浆、滤液和稀释水分别送到集料池，经混合后，由四组底流泵经四根φ400mm管道送到七层浮选车间的分配箱内，经过一次添加捕收剂和起泡剂后，分别进入单室容积为12m3机械搅拌式浮选机进行分选。
选煤厂的矿浆预处理装置为分配箱，它的结构简单，不需要动力，对极易浮煤质合适，而对较难浮煤，因其浮选剂在分配箱中不能充分分散，导致浮选效果不好。按照实验室浮选试验及生产实际情况，决定把现使用的分配箱改为一直径φ3.5m的大型矿浆预处理器，使入浮煤浆及浮选剂在其内充分混合，增加接触时间，以提高浮选效果。同时把四根φ400mm的入料管两两合并为二根φ400mm的管道，再合并为一根φ600mm的管道直接进入矿浆预处理器，简化生产工艺。
选煤厂原浮选自控系统采用引进的柱塞泵加药，按目前的技术水平衡量，此添加方式明显落后：首先它是间接测量方式，就是柱塞泵的动作次数和实际标定的添加量有较大误差，造成测量精度下降，添加不准。其次此添加方式结构复杂，使用维修不便。由于连续生产使用，多数的柱塞泵瘫痪，相关仪表如流量计、密度计已不能再使用。在浮选生产中，操作者无法直观控制入料流量、浓度、干煤泥量等生产工艺参数，仅凭借经验用眼看、用手调，无法准确添加浮选剂量，影响了浮选效果，造成尾矿跑粗，精煤质量不稳定。所以，对浮选系统进行技术改造，配备了FC—Ⅲ型浮选工艺参数自动测控系统。自动测控系统包含如下内容：
1、浮选生产主要工艺参数的在线检测
入浮煤浆量：在集料池出口至矿浆预处理器的两根管道上设置两台φ400mm的电磁流量计，两台电磁流量计的流量的和就是煤浆入料量。入浮煤浆浓度：在两根原煤浆入料管道上设置两台双膜盒（无射源）浓度计，以检测其浓度。入浮干煤泥量：通过入浮流量及入浮煤浆浓度，由计算机自动计算出入浮的干煤泥量。浮选剂添加量：为了实现浮选剂添加自动跟踪入浮干煤泥量，运用专利技术在捕收剂和起泡剂两根管路上都安装可测量脉动微小流量的测量装置，分别在线计量两种浮选药剂的实添加量。
2、浮选剂添加自动调节系统
浮选剂的自动添加是浮选自控系统的核心，按入浮流量和入浮煤浆浓度，自动给出浮选剂添加量的设定值是自控系统的关键。在同一入浮浓度时，浮选剂的添加量和实际入浮的干煤泥量成正比。添加量随入浮干煤泥量的不同而变化，实现动态跟踪。浮选剂自动添加系统是一种随动系统，给定值是变化的。它由入浮流量和浓度及单位添加量决定。此处PID工作在负作用，在测量值大于给定值时。经PID运算，控制输出信号减小，添加量就减小；反之PID输出信号增大，添加量就增大，直到测量值等于给定添加量，PID输入偏差消失，输出信号稳定在一个值上，电磁阀加药频率稳定，使添加量控制在最佳值。
3、计算机系统
选煤厂FC—Ⅱ型系统配置IPC抗恶劣环境的工控机，各种A/D卡、D/A卡、DI/O卡采用光电隔离型，使现场信号与计算机系统分开，提高了系统的可靠性和抗干扰能力。工控机是FC—Ⅲ系统的核心，它的安全、正确的使用，是系统有效运行的关键。
按选煤厂的浮选工艺和确定的控制方案编写的控制程序，实现了标准化、模块化、人机界面全部汉化，操作比较简单，便于扩展和维护。控制程序完成以下功能：数据采集及数字滤波；控制模型运算、输出；实时显示浮选生产的工艺参数；在线显示、修改、存储、打印各系统参数；召唤、定时打印各班生产报表；实时显示系统时间；“看门狗”功能。
同时，编制一幅各控制回路PID动态调节图，为维护人员查找故障点提供方便。设置了浮选车间工艺设备流程图，显示浮选车间各主要设备的启、停状态，操作者能通过画面了解设备的运行状况，对生产操作有一定的指导作用。
4、操作技术
FC—Ⅲ型浮选自控系统包含五个1.5m的标准网络机柜。中间的是主控制柜，内放显示器、工控机、键盘、打印机、UPS不间断稳压电源；主控柜左侧两个是捕收剂操作柜，总电源开关在第二个操作柜上，两个操作柜对应三组浮选机的捕收剂加药点，各有3 个智能加药器，每个加药器控制四个加药点，每个加药点都有对应的按钮及指示灯，另有一些柱状表头、开关和电位器等；主控柜右边两个为起泡剂操作柜，配置与左边两操作柜相似。FC—Ⅲ系统操作简便，在安装、调试、标定好后，就可投入使用。在浮选机开启后，把控制柜总电源打到“開”位置，再把UPS、主机、打印机电源打开，系统会自动进入控制画面，在将药Ⅰ、药Ⅱ、浓度三个开关打到“自动”位置时，保证各加药点按钮按下，各仪表电源开关在“开”位置系统就会投入自动状态，即浮选剂添加量自动跟踪入浮干煤泥量。在系统正常时，全部“手动/自动”、“模拟/自动”开关，要全部打到“自动”位置，只有在仪表有问题或工艺系统不正常时，把它打到“手动”位置。
操作人员在FC—Ⅲ系统正常运行时，可调整的只有操作柜上的“药强＂和“药比”两个旋钮。通过调节这两个旋钮，能分选不同灰分的浮选精煤。在“自动”状态下，调节“药强”，对“捕收剂”和“起泡剂”的添加量均有影响，而调节“药比”旋钮，只对“起泡剂”的添加量有影响。在增大“药强”时，捕收剂和起泡剂添加量同时增加，浮选剂配比不变；在减小“药强”时，两种浮选剂添加量同时减小。当增大“药比”时，起泡剂添加量相应增加；反之相应减少，而对捕收剂添加量不影响。浮选剂添加量如果在“手动”状态时，不受计算机输出的信号控制，操作者通过调整“给定电位器”改变添加量，或把操作柜内的“智能加药器”打到手动状态，直接通过加药器改变添加量。
该选煤厂配备浮选工艺参数自动测控系统后，浮选精煤产率比技改前提高1%左右，节约浮选剂25%左右。按保守估算，在浮选自控系统投入后半年就能回收全部投资成本，经济效益显著。改造后的自控系统还能降低操作人员的劳动强度，优化作业环境，可提高工厂自动化水平，具有环保效益。