开滦重介自动化讲课

1、2014开滦（集团）开滦（集团）重介质选煤工艺与设备安全重介质选煤工艺与设备安全交流会交流会选煤厂重介自动化系统选煤厂重介自动化系统主讲人：中国煤炭科工集团唐山研究院主讲人：中国煤炭科工集团唐山研究院 王世国王世国 研究员研究员 目目 录录一 密度检测仪表 二 液位计三 磁性物含量计四 旋流器入口压力变送器五 介质泵变频调速技术六 电动执行器七 重介质选煤自动控制装置工作原理八 重介质选煤自动控制系统的操作九 重介质选煤自动化的发展方向概 述1. 我国是从1956年开始研究重介质选煤技术的，特别是近十年来，重介质选煤得到了迅速发展，先后研制成功了浅槽、斜轮、立轮、两产品有压旋流器、两产品无压旋

2、流器、三产品有压旋流器、三产品无压旋流器等重介质选煤设备。2. 悬浮液密度、介质桶液位、悬浮液粘度、旋流器入口压力、原煤入洗量等是非常重要的工艺参数，这些参数大多是时间的随机参数，受到影响的因素较多，它们的稳定与否将直接影响精煤产品的灰分和精煤产率。3. 需要控制量：加介、加水、分流。4. 最终目的：稳定精煤灰分，提高精煤产率。 双法兰压差密度计双法兰压差密度计 压差式密度计的测量精度:压差变送器精度0.2%；稳定性0.1%FS/年，密度计的测量精度应在0.002克/厘米3以上。 我们研制的压差密度计实际测量稳定性应在0.001克/厘米3. 双法兰压差密度计双法兰压差密度计 双法兰压差密度计双

3、法兰压差密度计 双法兰压差密度计双法兰压差密度计 双法兰差密度计双法兰差密度计 双法兰压差密度工作原理双法兰压差密度工作原理 P=P1-P2=H（1-2） A H B 双法兰压差密度工作原理双法兰压差密度工作原理压差式密度计的工作原理：从流体静力学中我们知道，在流速较小的液体中垂直高差为h的两点间的压强差P等于垂直高差h和它的比重的乘积。即P=h*（Kpa）设A、B两点的距离为H当管道中的悬浮液密度为1时， A、B两点的压力差值为 P1=H1当管道中的悬浮液密度为2时， A、B两点的压力差值为 P2=H2当管道中的悬浮液密度由1变化为2时， A、B两点的压力差值的变化量为 P=P1-P2=H（

4、1-2） 双法兰压差密度调校双法兰压差密度调校 Z R 零位和量程的调校步骤零位和量程调节螺钉装在电气壳体上铭牌的后面，移开铭牌可以进行调校。顺时针转调节螺钉，变送器的输出将增大。反之，逆时针转调节螺钉，变送器的输出将减少。在铭牌下面，将铭牌卸下即可看见。零位Z和量程R调节螺钉存在一定的机械空间，克服此空间最简单的方法是反向转动前，有意使超调大一些。调整零点Z和进行正负迁移对量程的影响非常小。但是调量程会影响零点。在变送器工作在温度极限或震动很大的环境时，机械空回将影响零位和量程调节螺钉。为了改善在这些环境中零位量程设定的稳定性，可在完成最后调整之后，将调解螺钉稍稍向后倒一些，使得电位器的刀口

5、和调节螺钉槽口的表面之间脱离接触。 双法兰压差密度状态检查双法兰压差密度状态检查测量密度值的导压管，也就是焊接在主介质上料管路上的、用来安装变送器的两个测压法兰的管路，首先检查管路外是否有渗水、测压法兰处是否有渗水，需仔细检查。或测压管是否有堵塞的现象，需要将测压法兰卸下来，再重新安装时需使用新的密封橡胶垫圈在重新安装的时候要注意密度计表体上分别标有H、L字母，H表示高压力端，L表示低压力端，标有H端的法兰安装在下部，标有L端的法兰安装在上部。 放射性密度计工作原理放射性密度计工作原理1. 属于非接触式测量仪表，仪表通过测量射线束穿透管路及悬浮液后的吸收量来计算物质密度。2. 悬浮液由水、煤泥

6、、铁粉三种物质组成。3. 密度计由放射源室、探测器、主机构成。4. 测量精度：0.002克/厘米3- 0.0002克/厘米35. 稳定度：0.00006克/厘米3/c 放射性密度计工作原理放射性密度计工作原理1. 属于非接触式测量仪表，仪表通过测量射线束穿透管路及悬浮液后的吸收量来计算物质密度。2. 悬浮液由水、煤泥、铁粉三种物质组成。3. 密度计由放射源室、探测器、主机构成。 放射性密度计工作原理放射性密度计工作原理 放射性密度计工作原理放射性密度计工作原理 放射性密度计工作原理放射性密度计工作原理二 液位计1. 压力变送器2. 超声波液位计2. 超声波液位计安装 超声波液位计使用注意事项

7、在物位、液位测量过程中，超声波信号由超声波探头发出，经液体或固体物料具有反射性质的表面反射后折回，由探测器接收，测量超声波的整个运行时间和超声波在空气中的传播速度 ，从而实现物位的测量。PROBE 液位计的安装要保证其声波通道畅通且与液面垂直。液位计的声波通道不能与进料物流、粗糙的内壁、接缝、横档等交叉。三 磁性物含量计1. 磁性物含量计是用来测量重介选煤悬浮液中的磁性物含量的仪表，对于研究悬浮液的流变特性，计算悬浮液中的煤泥含量具有重要意义。原理是利用悬浮液通过变送器时，单位体积内的磁铁矿粉含量与螺管线圈的电感变化量成正比。2. 电源：AC220V15%, 50Hz；5W； 测量范围：0-1

8、000g/L； 输出信号：4-20mA（可根据用户需要定制其他量程输出信号）； 测量精度: 1.0%； 磁性物含量计安装示意图4545煤流方向主管路主管路3005003003in钢管探头探头煤泥含量的计算1. 悬浮液密度值2. 磁性物含量值3. 煤泥真密度4. 铁粉真密度5. 计算煤泥含量6. 控制煤泥含量范围四 旋流器入口压力变送器 旋流器入口压力的稳定与否直接影响到旋流器的工作状态及系统的分选质量。 并且通过旋流器入口压力的变化间接可以判断介质泵、管路、旋流器工作是否正常。 根据选煤工艺、设备的不同，旋流器的入口压力是不同的，一般选择压力变送器的量程是0-0.25Mpa或0-0.4Mpa。

9、 重介旋流器入口压力的测量由于在悬浮液中存在小颗粒的煤块和铁粉,而压力变送器的测压口3-5mm,极易堵塞,为此在大多数场合设计了压力传导装置。压力传导装置是采用水传递压力的，要求隔离膜片有有较好的弹性，水（玻璃水）要求灌满，四 旋流器入口压力变送器 旋流器入口压力变送器安装 旋流器入口压力变送器安装五 介质泵变频调速技术 介质泵变频调速技术近年来在选煤厂得到了广泛的应用，如ABB、富士、西门子、英威腾、汇川等变频器分别应用于介质泵的调速。在选煤厂介质泵的调速场合，变频器是调整给料泵转速用的，调整转速的目的是调整旋流器的入口压力。六 电动执行器 电动执行器是自动化系统的执行部件，执行器的工作精度

10、，可靠性关系到自动化系统能否长期稳定工作。有DKJ、泰科、PSQ、伯纳德等执行器。 执行机构由伺服电动机、减速器、位置发送器、伺服放大器四部分组成。 其关键是调试时将零位和满度对准，同时将限位精确对准。 角形成执行器 角形成执行器 角形成执行器七 重介质选煤自动控制装置工作原理两产品有压旋流器 重介自动化构成检测装置：密度计、液位计、入口压力变送 器、磁性物含量计，其作用是将工程物理 量 转换成标准的4-20mA电流信号。控制单元：采用工控机或PLC作为控制核心执行机构：包括分流箱、加水阀门、加介部 分。它们一般由电动执行器拖动，直接 作用于控制控制单元：采用工控机或PLC作为控制核心对象通讯

11、部分：双机热备（两种通讯方式） 操作柜（台）上面的自动、手动转换开关是全套控制的控制方式选择，如果其转换到手动方式，只能使用控制柜（台）操作按钮手动操作。在计算机上使用键盘上对密度给定值进行设定。显示器上显示有工艺流程图及相关的工艺参数，密度、液位、磁性物含量、煤泥含量、入口压力、变频器转速、介质泵电机电流、加水量、分流量、加介量指示。 重介自动化系统特点重介自动化系统特点 1. 输入、输出全部采取隔离措施，因为在控制系统中大输入、输出全部采取隔离措施，因为在控制系统中大量采用了变频器，变频器的高次谐波对电网影响非常大。量采用了变频器，变频器的高次谐波对电网影响非常大。 2.电缆全部采用屏蔽电

12、缆，并有备用芯，能够提高系统电缆全部采用屏蔽电缆，并有备用芯，能够提高系统可靠性，并在以后能方便的判断是电缆故障还是干扰问题。可靠性，并在以后能方便的判断是电缆故障还是干扰问题。 3.执行器均工作在非常恶劣的环境中，而且是工作在执行器均工作在非常恶劣的环境中，而且是工作在调节状态，除机器本身具有各种保护外，其防护等级至关重调节状态，除机器本身具有各种保护外，其防护等级至关重要，防护等级为要，防护等级为IP65。 4. 控制算法，采用的是人工智能算法，较常规控制算法，采用的是人工智能算法，较常规PID调节控调节控制，精度提高一倍，过渡过程时间缩短制，精度提高一倍，过渡过程时间缩短40%，且执行，

13、且执行 器动作次数明显减少，即执行器故障率降低。器动作次数明显减少，即执行器故障率降低。 重介自动化控制核心的构成重介自动化控制核心的构成 1. PLC部分：电源模块部分：电源模块 负载能力负载能力 CPU模块模块 处理速度、存储器处理速度、存储器 模入模块模入模块 转换位数转换位数 模出模块模出模块 路数路数 开入模块开入模块 开出模块开出模块 2.上位机部分：工控机上位机部分：工控机 3. 通讯部分：通讯部分：MPI、Profibus-DP、以太网、以太网压差式密度计效果评价及密控系统改进研究 科研目的： 检验压差式密度计和射线型密度计的实际测量精度。 考查仓位测量的最优手段，合理选用仓位

14、计的种类与型号 研制适合不同厂型的分流箱结构及选择执行机构 分析试验介质泵入口加水和桶上加水对密度控制的影响 寻求质优、价廉的加水阀门 选用适当的PLC的硬件 研制以加水阀门动作量最小的规范化的PLC控制程序吕家坨选煤厂密控概况：吕家坨选煤厂密控概况： 两套立轮主、再洗。 三套三产品旋流器。 5台放射性密度计 6台超声波液位计 三台旋流器入口压力表 5台自动加水阀门 5台分流箱 5台加介阀门 一个操纵台 2个操作终端吕家坨选煤厂密控统计数据吕家坨选煤厂密控统计数据 重介质选煤自动化的发展方向1.加大重介末煤系统测灰仪的研制2.进一步提高密度控制系统的稳定性3.探寻重介分选过程的控制函数4.实现

15、灰分的闭环控制Gf(S) Gm(S) Gu(S) Gp1(S) Gp2(S) 密 度 给定值 调节器 执行机构 合格介质桶 工艺过程Gd(S)密度计Ga(S) e-te测灰仪测灰反馈重介控制系统图选 后煤灰分Ap入选煤煤质DpApAg +选后煤灰分给定值Dg +_精煤灰分悬浮液密度A/O数据库学习知识库解单元确认推理机 高品质悬浮液悬浮液密度 给 定 值产品计划指标工艺过程时滞特性检测仪表时滞特性密度调节系统特殊人工干预重介质选煤工艺过程的智能控制系统重介质悬浮液密度给定系统序 吨煤磁铁 测灰仪 相当于 与煤样 粉含量 仪表 相比的号 公斤/吨煤 计数率 灰分% 绝对误差% 1 0.0 1039.6 10.50 0.0 2 0.1 1039 10.54 0.04 30.2 1036.7 10.72 0.22 40.3 1036.6 10.73 0.23 50.4 1035.5 10.80 0.30 60.5 1035.3 10.82 0.32 70.6 1034 10.91 0.41 80.7 1033.25 10.96 0.45 9 0.8 1031.5 11.0