基于重介质悬浮液密度和液位的选煤装置及协调控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于重介质悬浮液密度和液位的选煤装置，包括控制单元和执行单元，执行单元包括加介泵、重介桶、分流桶、重介旋流器和稀介桶，重介旋流器接有精煤脱介筛和矸石脱介筛，精煤脱介筛接有流向重介桶的第一管路、流向稀介桶的第二管路和流向分流桶的第三管路，第三管路上安装有分流阀，矸石脱介筛接有流向重介桶的第四管路和流向稀介桶的第五管路。本发明专利技术还公开了一种基于重介质悬浮液密度和液位的选煤协调控制方法。本发明专利技术结构简单、设计合理，实现了对重介质悬浮液密度和液位的有效控制，实现对不同密度的重介质悬浮液的回收利用，有助于提高洗煤厂的自动化程度。

【技术实现步骤摘要】
基于重介质悬浮液密度和液位的选煤装置及协调控制方法
本专利技术属于重介质选煤
，具体涉及一种基于重介质悬浮液密度和液位的选煤装置及协调控制方法。
技术介绍
原煤在生成过程中混入了各种矿物杂质，在开采和运输过程中不可避免的又混入了顶板和底板的岩石以及其它杂质，如木材、金属和水泥构件等。随着机械化采掘的持续提高，以及地质条件的变化，混入原煤的矸石量增加，原煤灰分提高，导致原煤质量变差，细粒煤、末煤和粉煤含量增加。为去除原煤中的杂质，同时按照质量和规格将煤炭分成不同的产品，以满足客户的多样化需求，合理高效的利用煤炭资源，充分发挥煤炭的效用，并为减少煤炭使用对环境尤其是大气的污染创造条件，保证国民经济的可持续发展，就需要对原煤进行机械加工，即煤炭洗选。我国是世界上最大的煤炭生产国和消费国，煤炭资源占整个能源体系的70％左右。在我国，原煤的直接燃烧使用造成了严峻的空气污染，约85％的SO2、80％的CO2、67％的NOX和70％的悬浮物排放来自于燃煤。在国家建设生态文明战略的大背景下，提高原煤洗选率，高效开发利用煤炭资源，一方面有利于煤炭的清洁生产，提高煤炭利用率；另一方面也是为我国的煤炭发电，钢铁、化工和建材等基础行业提供洁净的原料，从源头去除燃煤污染的有效选择。通过对各大洗煤厂的现场调研发现，虽然重介质洗选具有易于实现自动化，分选粒度范围宽，可高效分选难洗煤和极难洗煤的优点，但大多数洗煤厂仅仅是实现了设备自动化，而并未实现工艺自动化。在密度、液位、压力和粘度等重介质洗选的关键参数中，只实现了密度自动调节，现场停车人工加介，液位不控，旋流器入口压力波动范围大等问题较为突出。实际生产中，虽然单独调节悬浮液密度可以实现对密度的控制，但随着生产的不断进行，液位持续下降，严重时，无法实现对密度的调节控制，更无法确保生产的长时间稳定运行。相关文献也多只是对悬浮液密度的调节控制进行研究，但对于密度和液位之间的耦合性分析较少，更少有共同考虑密度和液位，并对其进行协调控制的研究。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于重介质悬浮液密度和液位的选煤装置和协调控制方法，其结构简单、设计合理，实现了对重介质悬浮液密度和液位的有效控制，实现对不同密度的重介质悬浮液的回收利用，有助于提高洗煤厂的自动化程度，节约劳动力，降低生产成本，提高企业效益。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种基于重介质悬浮液密度和液位的选煤装置，其特征在于：包括控制单元和执行单元，所述执行单元包括加介泵、重介桶、分流桶、用于分离精煤和矸石的重介旋流器和用于回收重介质悬浮液的稀介桶，所述重介旋流器的溢流口设置有精煤脱介筛，所述精煤脱介筛接有流向重介桶的第一管路、流向稀介桶的第二管路和流向分流桶的第三管路，所述第三管路上安装有分流阀，所述重介旋流器的底流口设置有矸石脱介筛，所述矸石脱介筛接有流向重介桶的第四管路和流向稀介桶的第五管路，所述精煤脱介筛上方设置有第一高压喷头，所述矸石脱介筛上方设置有第二高压喷头，所述第一高压喷头和第二高压喷头均与循环水泵相接，所述循环水泵接有第一水管，所述第一水管上设置有清水阀，所述分流桶接有流向稀介桶的第六管路，所述加介泵和重介桶之间依次接有加介磁选机和加介阀，所述重介桶和重介旋流器之间接有重介泵，所述稀介桶和重介桶之间依次接有稀介泵和稀介磁选机。上述的基于重介质悬浮液密度和液位的选煤装置，其特征在于：所述控制单元包括PLC控制器，所述PLC控制器的输入端接有参数输入模块、用于检测从重介桶流出的悬浮液密度的密度仪和用于检测重介桶内悬浮液液位的液位仪，所述清水阀、加介阀和分流阀的信号输入端分别与PLC控制器相接。上述的基于重介质悬浮液密度和液位的选煤装置，其特征在于：所述分流桶接有流向重介桶的第七管路。上述的基于重介质悬浮液密度和液位的选煤装置进行密度和液位协调控制的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、获取所需重介桶内悬浮液的设定液位值Hset和设定密度值ρset；步骤二、采集实时密度值和实时液位值：液位仪检测重介桶内悬浮液的实时液位值H，密度仪检测重介桶内悬浮液的实时密度值ρ；步骤三、计算差值：PLC控制器根据公式计算重介质悬浮液密度差值Δρ和重介质悬浮液液位差值ΔH；步骤四、根据所述差值调节清水阀、分流阀和加介阀的开度：PLC控制器根据公式计算清水阀的阀门开度ΔU1、加介阀的阀门开度ΔU2和分流阀的阀门开度ΔU3，其中，K1表示清水阀的阀门流量系数，ρ1表示第一水管内液体的密度，Q表示重介桶的出料量，V表示重介桶的体积，τ11表示从清水阀开度变化到重介桶内悬浮液密度变化的滞后时间，K2表示加介阀的阀门流量系数，ρ2表示流经加介阀的液体的密度，τ21表示从加介阀开度变化到重介桶内悬浮液密度变化的滞后时间，K3表示分流阀的阀门流量系数，ρ3表示流经分流阀的液体的密度，τ31表示从分流阀开度变化到重介桶内悬浮液密度变化的滞后时间，A表示重介桶的截面积，τ12表示从清水阀开度变化到重介桶内悬浮液液位变化的滞后时间，τ22表示从加介阀开度变化到重介桶内悬浮液液位变化的滞后时间，τ32表示从分流阀开度变化到合介桶液位变化的滞后时间，PLC控制器计算得到清水阀的阀门开度ΔU1、加介阀的阀门开度ΔU2和分流阀的阀门开度ΔU3，并根据清水阀的阀门开度ΔU1调节清水阀的阀门开度、根据加介阀的阀门开度ΔU2调节加介阀的阀门开度、根据分流阀的阀门开度ΔU3调节分流阀的阀门开度。上述的方法，其特征在于：其中t111为重介桶内悬浮液密度为ρ111所对应的时刻，t112为重介桶内悬浮液密度为ρ112所对应的时刻，ρ111和ρ112为实验时间Δt11内悬浮液密度变化区间内的两个值，t211为重介桶内悬浮液密度为ρ211所对应的时刻，t212为重介桶内悬浮液密度为ρ212所对应的时刻，ρ211和ρ212为实验时间Δt21内悬浮液密度变化区间内的两个值，t311为重介桶内悬浮液密度为ρ311所对应的时刻，t312为重介桶内悬浮液密度为ρ312所对应的时刻，ρ311和ρ312为实验时间Δt31内悬浮液密度变化区间内的两个值。上述的方法，其特征在于：其中0＜a＜1且0＜b＜1。上述的方法，其特征在于：上述的方法，其特征在于：其中ΔH(t)12表示系统稳定时，保持所有阀门开度不变，仅改变清水阀开度ΔU1时，在实验时间t12内，重介桶的液位初始值和液位最终值的差值，ΔH(t)22表示系统稳定时，保持所有阀门开度不变，仅改变加介阀开度ΔU2时，在实验时间t22内，重介桶的液位初始值和液位最终值的差值，ΔH(t)32表示系统稳定时，保持所有阀门开度不变，仅改变分流阀开度ΔU3时，在实验时间t32内，重介桶的液位初始值和液位最终值的差值。本专利技术与现有技术相比具有以下优点：1、本专利技术的结构简单、设计合理，实现及使用操作方便。2、本专利技术提出了针对清水阀、加介阀和分流阀的前馈补偿和解耦控制，建立了重介质悬浮液密度和液位的传递函数，式中的相关参数可依据各洗煤厂工艺设计的不同，经设计实验获取数据，最后辨识获得，各洗煤厂可依据现有控制器、工艺条件、控制精度要求等选择不同的控制算法，用于实现对密度和液位的控制，有助于提高本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于重介质悬浮液密度和液位的选煤装置，其特征在于：包括控制单元和执行单元，所述执行单元包括加介泵(19)、重介桶(12)、分流桶(5)、用于分离精煤和矸石的重介旋流器(1)和用于回收重介质悬浮液的稀介桶(13)，所述重介旋流器(1)的溢流口设置有精煤脱介筛(2)，所述精煤脱介筛(2)接有流向重介桶(12)的第一管路(9)、流向稀介桶(13)的第二管路(8)和流向分流桶(5)的第三管路(26)，所述第三管路(26)上安装有分流阀(4)，所述重介旋流器(1)的底流口设置有矸石脱介筛(3)，所述矸石脱介筛(3)接有流向重介桶(12)的第四管路(10)和流向稀介桶(13)的第五管路(11)，所述精煤脱介筛(2)上方设置有第一高压喷头(29)，所述矸石脱介筛(3)上方设置有第二高压喷头(28)，所述第一高压喷头(29)和第二高压喷头(28)均与循环水泵(27)相接，所述循环水泵(27)接有第一水管(23)，所述第一水管(23)上设置有清水阀(16)，所述分流桶(5)接有流向稀介桶(13)的第六管路(6)，所述加介泵(19)和重介桶(12)之间依次接有加介磁选机(20)和加介阀(21)，所述重介桶(12)和重介旋流器(1)之间接有重介泵(17)，所述稀介桶(13)和重介桶(12)之间依次接有稀介泵(14)和稀介磁选机(15)。...

【技术特征摘要】
1.一种基于重介质悬浮液密度和液位的选煤装置，其特征在于：包括控制单元和执行单元，所述执行单元包括加介泵(19)、重介桶(12)、分流桶(5)、用于分离精煤和矸石的重介旋流器(1)和用于回收重介质悬浮液的稀介桶(13)，所述重介旋流器(1)的溢流口设置有精煤脱介筛(2)，所述精煤脱介筛(2)接有流向重介桶(12)的第一管路(9)、流向稀介桶(13)的第二管路(8)和流向分流桶(5)的第三管路(26)，所述第三管路(26)上安装有分流阀(4)，所述重介旋流器(1)的底流口设置有矸石脱介筛(3)，所述矸石脱介筛(3)接有流向重介桶(12)的第四管路(10)和流向稀介桶(13)的第五管路(11)，所述精煤脱介筛(2)上方设置有第一高压喷头(29)，所述矸石脱介筛(3)上方设置有第二高压喷头(28)，所述第一高压喷头(29)和第二高压喷头(28)均与循环水泵(27)相接，所述循环水泵(27)接有第一水管(23)，所述第一水管(23)上设置有清水阀(16)，所述分流桶(5)接有流向稀介桶(13)的第六管路(6)，所述加介泵(19)和重介桶(12)之间依次接有加介磁选机(20)和加介阀(21)，所述重介桶(12)和重介旋流器(1)之间接有重介泵(17)，所述稀介桶(13)和重介桶(12)之间依次接有稀介泵(14)和稀介磁选机(15)。2.按照权利要求1所述的基于重介质悬浮液密度和液位的选煤装置，其特征在于：所述控制单元包括PLC控制器(24)，所述PLC控制器(24)的输入端接有参数输入模块(22)、用于检测从重介桶(12)流出的悬浮液密度的密度仪(18)和用于检测重介桶(12)内悬浮液液位的液位仪(25)，所述清水阀(16)、加介阀(21)和分流阀(4)的信号输入端分别与PLC控制器(24)相接。3.按照权利要求1所述的基于重介质悬浮液密度和液位的选煤装置，其特征在于：所述分流桶(5)接有流向重介桶(12)的第七管路(7)。4.一种利用如权利要求2所述的基于重介质悬浮液密度和液位的选煤装置进行密度和液位协调控制的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、获取所需重介桶(12)内悬浮液的设定液位值Hset和设定密度值ρset；步骤二、采集实时密度值和实时液位值：液位仪(25)检测重介桶(12)内悬浮液的实时液位值H，密度仪(26)检测重介桶(12)内悬浮液的实时密度值ρ；步骤三、计算差值：PLC控制器(24)根据公式计算重介质悬浮液密度差值Δρ和重介质悬浮液液位差值ΔH；步骤四、根据所述差值调节清水阀、分流阀和加介阀的开度：PLC控制器(24)根据公式计算清水阀(16)的阀门开度ΔU1、加介阀(21)的阀门开度ΔU2和分流阀(4)的阀门开度ΔU3...

【专利技术属性】
技术研发人员：王再英，邓成昆，张浩，上官志鹏，高鑫，罗芳，杨宇婷，
申请(专利权)人：西安科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61