选煤厂煤泥压滤系统智能化改造

王 喆

(山西西山晋兴能源有限责任公司 斜沟煤矿选煤厂， 山西 兴县 033602)

斜沟煤矿选煤厂为矿井型选煤厂，位于山西省吕梁市兴县魏家滩镇，设计处理能力为15.0 Mt/a，采用全重介分选工艺，其中150～50 mm块煤采用重介浅槽分选；50～1.5 mm末煤采用有压两产品重介旋流器主、再选；1.5～0.25 mm粒级粗煤泥采用TCS粗煤泥分选机分选；细煤泥直接脱水回收[1].

斜沟煤矿选煤厂生产规模大，压滤煤泥产率达8%左右，压滤系统包括快开压滤机、浓缩机底流泵、压滤入料缓冲桶、压滤机入料泵等设备，夜班压滤煤泥板数多达200板，生产时，需要专人现场观测煤泥水桶液位，手动开启浓缩机底流泵。人工判断、干预压滤机开起台数和滤板卸料，工作量较大。整个压滤系统岗位配备人员多达3人，且劳动强度大，无法保证生产效率最大化。为降低人力资源成本、提高生产效率，斜沟煤矿选煤厂依托先进的集中控制系统, 结合快开压滤机单机自动化水平高的特点, 对煤泥压滤系统的各个环节进行智能化改造。

1 改造目标

斜沟煤矿选煤厂压滤系统改造将压滤机单机自动控制变为压滤系统的压滤机、煤泥收集刮板运输机、压滤机入料泵、浓缩底流泵均接入压滤系统智能化控制，引入手持式平板电脑(PAD)控制设备运行，通过控制程序实现如下功能[2]：

1) 通过PAD监控压滤机运行状态和各项状态参数。2) 通过PAD操作压滤机自动或手动运行，可以脱离现场控制柜操作压滤机。3) 可以实现浓缩机底流泵根据煤泥水桶料位自动启停，为压滤机系统自动补料。4) 利用压滤机入料泵电流判断压滤进料过程结束时间，实现自动循环卸料。5) 实现后台设置排队机制，避免2台以上压滤机同时卸料导致下游皮带运输机物料堆积、洒料，避免因瞬时煤泥掺入量过大导致混煤膨仓或装卸车困难，提高混煤产品均质化程度。

2 智能化改造技术内容

2.1 压滤机单机自动化接入

1) 建立压滤机同智能化系统后台的通讯联系，压滤机自动控制流程[3]见图1. 将压滤机松开、取板、拉板、压紧、保压、进料等显示的压滤机运行状态纳入通讯系统，可以读取压滤机状态信息以及对压滤机进行控制。通讯系统具有手动/自动、程序启动、进料结束、吹风、暂停、故障复位、刮板连锁等压滤机的操作控制功能(具备远程写入功能，如PAD端操作和集控后台操作)，同时在执行写入命令时增加是否写入成功的反馈，写入不成功无反馈时进行再写入，确保命令执行到位。

图1 压滤机自动控制流程图

2) 在每台压滤机现场控制柜上增加远程/就地旋钮，远程即将控制权限交给智能压滤系统，PAD端；为了避免在智能控制功能失效且无法在短时间内恢复的情况下，可以就地应急控制，就地控制保持现场控制柜的操作模式，PAD无法控制。

2.2 建立智能压滤系统和现集中控制系统的通讯

通过现有可编程逻辑控制器(PLC)监控浓缩机电流、底流泵运行频率和电流、压滤入料缓冲桶液位、压滤入料泵电流、压滤煤泥收集刮板运输机运行状态等。这些状态信息作为判断压滤系统中各设备运行情况的参数，提供了对系统进行智能控制调节的依据。

2.3 建立浓缩机底流泵的智能控制

将压滤机入料缓冲桶液位、浓缩机运行电流与底流泵的启停进行闭锁关联，实现压滤入料缓冲桶低液位时，优先启动电流高的浓缩机的底流泵进行补料。

1) 多台底流泵轮换启停的判断条件：设定浓缩机正常工作的电流阈值(不同浓缩机现场电流不同，可通过人为设置和机器学习自动调节)，将浓缩机实际电流与设定阈值作差得出相对电流值，原则为电流相对高的底流泵可判断为底流浓度最大，随之启动，为了防止过于频繁的启停切换，设定启停条件触发后延时执行。

2) 当压滤机入料桶达到低液位阈值时，相对电流高的浓缩机的底流泵先开启，如果液位仍继续下降至低于设定低位值时，视为一台底流泵不能满足供料需求，同时开启另外一台底流泵，当两台底流泵同时运行，液位上涨至高液位阈值时，浓缩机耙电流相对低的浓缩机底流泵先停止，如果液位仍上涨至高于设定高液位时，底流泵全部停止。

闭锁条件：在集控且自动的状态下；满足入料桶液位低启、高停条件；相对电流值最高且满足延时条件。

2.4 压滤机的智能控制

在压滤机自动程序的基础上进行智能化完善，通过进料结束的“滴水不成线”状态与入料泵电流波动的幅度对应关系设置进料结束时机，通过对电流变化的监控判断进料结束，通过排队程序判断多台压滤机自动执行排队卸料，通过入料时间智能判断入料浓度，智能建议增加或减少压滤机开启台数，最终实现自动循环工作。压滤系统控制框架图见图2.在PAD上可以设置压滤机的状态，PAD端压滤机实时状态截屏见图3.

图2 压滤系统控制框架图

图3 PAD端压滤机实时状态截屏

1) 自动结束进料判断逻辑。

压滤机进料有“自动”与“手动”设置，当选择“自动”时可进行勾选是否进行二次确认，二次确认出现弹窗，显示当前入料泵电流值及曲线、入料时间。

当压滤机处于智能状态且“进料”运行时，压滤机入料泵电流达到设定的绝对电流值(设定值可通过人为设置和机器学习自动调节)，系统后台自动触发“进料结束”命令。

2) 自动排队卸料判断逻辑。

当压滤机处于智能状态下时，可在PAD界面选择允许同时卸料的压滤机台数。当压滤机运行状态由“吹风”转为“循环等待”时，将该压滤机列入排队卸料队列，由进入队列的时间先后为序进行排列，排名在允许卸料台数之内的，由软件后台自动触发“程序启动”命令，当按自动的流程执行至压紧环节(后台监测到压紧状态时)，将该压滤机退出排队队列，后续的排序向前递进，以此类推，实现排队卸料。如果允许n台同时卸料，那么第n+1台要执行卸料准备，即自动触发“程序启动”命令，待由“松开”状态转为“取板”状态时，由软件后台给出“暂停”命令，当该压滤机满足卸料条件时取消“暂停”，继续执行“取板”。

表1 智能化改造前后压滤煤泥生产效率对比表

3 改造效果

改造完成后，系统运行中底流泵启停、入料缓冲桶液位均无需人为监控，压滤机进料结束和排队卸料均由PAD识别和自动控制，提高了压滤系统的运行效率，降低了职工工作强度。对比2015年未改造前和2018年改造后压滤系统实际生产一段时间的煤泥生产效率，见表1. 通过对比发现，改造后，吨煤板数提高了3.3×10-4板/t原煤，压滤系统生产效率提升15.4%. 压滤系统生产效率提升后，全厂大系统生产过程中的煤泥产率也随之提高，通过增加洗混煤中煤泥掺混比，提高了煤泥经济价值，创造了较好的效益；大系统停车后的浓缩池煤泥水浓度显著降低，停车后的压滤煤泥板数减少，缓解了煤泥外排和储存压力；同时，智能化改造后，两套压滤系统操作人员由之前6人减少到4人。

4 结 语

随着现代科学技术的发展, 选煤行业的生产已经开始从自动化提高逐步向信息化、智能化的方向迈进。本文所述是智能化选煤厂应用场景中智能装备和控制在现场工艺优化、流程精细化的一处改造应用，直接体现在了部分减员提效上，可以看到智能化在选煤厂生产过程中能起到十分积极地提升，而从智能化选煤厂所要求的精准分离和精细化管理的更高要求上，本次未涉及，这些还需要在之后的选煤厂“智能化选煤厂”建设中，从生产过程中信息和数据的获取、大数据的建立和分析、生产参数和过程的预测优化、“智能化生产管理”等一系列智能化进程中进一步研究、探讨。