浓缩机药剂添加自动控制系统设计

浓缩机药剂添加自动控制系统设计张加东0228张成联机电工程学院过程装备与控制工程年月日2015625学号指导教师学院:专业完成日期:浓缩机药剂添加自动控制系统设计煤炭洗选是提高煤炭资源利用率及改善中国大气环境的有效手段实现选煤厂煤泥水闭路循环、净化复用对提高煤炭企业经济效益、保持矿区生态环境、节约水资源都具有十分重要的意义，也是实现煤炭工业可持续发展的一项重要措施耙式浓缩机作为煤泥水处理过程中的关键设备，对其絮凝剂等药剂的配制添加实现自动化控制，不仅是确保设备安全高效运行、保证排放水质、降低药剂消耗的有效途径，也是实现煤泥水处理技术进步、科学管理的必由之路也、国内外技术发展状况1目前选煤厂浓缩机絮凝剂、助凝剂等药剂的添加有定量加药和自动加药2种方式定量加药在入料矿浆均匀稳定的情况下是可行的，但实际上入料矿浆浓度甚至流量都是随时间而变化的，定量加药很难保障溢流水的质量，且会造成药剂的严重浪费因此自动加药是一种科学、合理的选择，目前国内外常用的方法有种溢流水浊度检测控制加药、入料检测控制加药以及利用界面分析仪的过3渡区检测控制加药网溢流水浊度检测控制加药是采用光敏三极管做光电转换元件，利用可见光透射法对溢流水浊度进行测量的这种方法在一定的浊度范围和测量条件下有较好的测量精度，但当浊度较高或浊度变化较大时，测量误差较大甚至无法测量；另外该方法还需要对测定管和仪器定期进行标定，否则将影响测量精度因此，单独使用浊度仪测量溢流水浊度来控制絮凝剂的添加量很难保证系统的稳定可靠运行入料检测控制加药是通过流量计检测入料矿浆的流量，利用密度计检测入料矿浆的密度，由入料矿浆的密度和流量推算出入料矿浆中所含的干煤泥量；根据干煤泥量与絮凝剂的对应关系来控制絮凝剂的添加量该方法实际上是一种开环控制，并不能对药剂的添加进行实时的精确控制但由于配置简单，易于实现；当入料矿浆性质稳定时，该方法可以满足煤泥水处理的控制要求因此该种方式在国内选煤厂的药剂添加自动控制中应用较多浓缩机过渡区检测控制加药是利用在线界面分析仪器实时检测浓缩机中澄清区和压缩区之间过渡区的大小来控制药剂的添加量过渡区小说明固液界面分明，絮凝效果好；过渡区大说明固体沉淀不良而界面含糊不清，因此过渡区的跨度可以作为絮凝剂添加的依据用过渡区检测控制添加药剂的方法虽然具有适应性强、稳定可靠、控制精度高的优点，但由于在线界面分析仪价格昂贵，目前还主要用于金属选矿厂的浓缩机药剂添加自动控制因此，煤炭洗选行业迫切需要一种控制精确、稳定可靠、经济适用的浓缩机药剂添加自动控制系统综合考虑目前国内外使用的絮凝剂添加自动控制方式，提出了一种新的药剂添加自动控制方案其基本思路是通过实时检测入料矿浆流量和浓度，推算出单位时间进入浓缩池的干煤泥量，跟踪干煤泥量的变化并按一定比例自动添加絮凝剂等药剂；同时通过检测溢流水浊度对药剂添加量进行实时校正和精确控制，从而实现耙式浓缩机絮凝剂添加的前馈加反馈闭环控制控制原理如图所示1溢沛K图1絮凝剂添加控制原理控制模型的建立

2.1由入料矿浆中干煤泥量推算絮凝剂和助凝剂加入量的计算公式为:Q尸匕件沟1Q2=k2许沟ki=Aiq XBik二Aq⑵3式中一絮凝剂的加入量文；一助凝剂QI/h Q24的加入量〃；进入浓h F——缩机的矿浆流量；一进入浓缩机的矿浆浓度支；与入料矿浆m3/h q/m3AB——浓度溢流水浊度有关的系数，由试验确定实际使用时矿浆浓度常用每升多少克固体量表示，且矿浆的浓度是无法直接测量的一般是采用通过测量矿浆密度换算出矿浆浓度的间接测量由矿浆密度转换成矿浆浓度，需要知道矿浆中固体物的真实密度若矿浆浓度为卬固体物质的密度为则该矿浆的密度为P,同理，矿浆的浓度为-1/70__x10006P-1式中浆浓度；访用测矿浆密度；矿浆中固体物质的密度超/而qTT g/L g/cnP U药剂添加自动控制系统的实现

2.2在上述控制模型基础上，研究开发了耙式浓缩机药剂添加的自动控制系统并在选煤厂投入使用，收到了良好的效果该系统采用一套和PLC一台工业控制机组成分布式计算机控制，设在控制现场对现场设备实施控制，PLC工业控制机作为上位机设置在选煤厂总调度集中控制室；与上位机之间采用PLC方式通讯，实现指令及数据的传输RS-485浓缩机入料矿浆流量的检测采用电磁流量计，密度的检测采用射线密度计；Y采用浊度计实时检测溢流水的浊度；絮凝剂、助凝剂等药剂的添加采用单螺杆计量泵，通过变频器调节单螺杆计量泵的转速达到计量和调节的目的工艺流程如图所示2图2浓缩机药剂添加自动控制工艺流程1TE量计2T度计3f入输出单元4——入料信号5r节器6T频器；7T量泵招一浓缩机；9——上位机；］0——浊度计该系统实现了以下功能自动/手动加药的无扰切换可以方便地进行絮凝剂添加手动与自动控制1之间的切换由浓缩机入料来控制系统的启动在浓缩机入料停止后，药剂添加自动控2制系统自动停止运行一旦浓缩机入料泵启动，控制系统接收到启动信号后，自动启动添加药剂根据入料性质调整药剂添加制度当入选原煤的性质发生变化时，煤泥3水的性质也会随之变化因此絮凝剂等药剂的添加量也会发生改变该系统可以方便地改变药剂的设定值，并可以存储多种煤质条件下的药剂添加制度供选择工艺参数的动态显示和完善的数据处理通过上位机可以动态显示药剂添4加系统的运行状态和工艺参数，并可对数据进行存储、查询、统计报表、打印等处理系统故障报警和快速诊断一旦系统发生故障无法正常工作，系统会自动5报警，并在监视屏上显示系统各部分的状态，以便快速排除故障组网与数据传输药剂添加自动控制系统中的所有检测数据可以通过工6业以太网和局域网传送到管理计算机及各个终端通过实施药剂添加自动控制，有效解决了选煤厂的水污染、药剂浪费和细粒级煤的回收等问题，实现了煤泥水的闭路循环，那水的浓度降到以下，煤泥25g/L水处理单位耗药量降到原来的以下，并极大地降低了工人的劳动强度，改善60%了劳动环境，取得了可观的经济效益和社会效命O、结论3笔者提出了一种新的耙式浓缩机药剂添加自动控制方案并对控制系统进行了开发，选用可靠的密度、流量、浊度检测仪器以及变频调速计量泵、可编程序控制器、工业控制计算机等组成选煤厂浓缩机药剂添加自动控制系统现场实际应用表明系统具有测控精度高、对入料矿浆适应性强等特点，满足了耙式浓缩机药剂添加自动控制的要求同时，该系统人机界面丰富，功能完善，为选煤厂煤泥水处理的科学管理提供了良好的技术支撑参考文献11]谢广元张明旭边炳鑫，等.选矿学[M].徐州中国矿业大学出版社

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