利用信息技术提升选煤机械工作效能分析

夏 炀

（晋能控股煤业集团大地选煤工程有限责任公司，山西 大同 037001）

1 选煤工艺和选煤机械工作的特性

选煤方法大体可分为两种：筛选和洗选。筛选采用机械或人工剔除煤炭中混合的矸石，提高煤炭质量和粒度分级[1]。洗选主要包括跳汰选煤、重介质选煤、浮选煤、离心力选煤，利用水与矿物混合悬浮液进行选煤。质量差的原煤必须经过洗选加工才能满足市场要求和经济效益。选煤原理是利用煤、矸石、杂质的物理性质区别进行分离，煤炭去除杂质后可以降低运输成本、减少煤炭燃烧带来的污染、提高煤炭资源综合利用率和经济效益，便于矿石资源的集中处理。选煤方法有多种，如图1所示。

图1 选煤方法分类

我国选煤技术发展较晚，各地煤矿石差距很大，对煤炭设备的要求和应用水平相差较大。选煤机械装备主要为重介质旋流器、跳汰机、动筛跳汰机、干选机和浮选机，其中跳汰选在我国应用最广泛，生产实际经验丰富。随着信息技术的普及，选煤厂以信息管理为基础，实施生产与管理一体化，通过信息技术集成应用系统，强化企业资源共享，提高营运效率，也可以监控原煤生产过程，通过精煤质量指标判断选煤工艺的合理性，并对过程控制指标进行改进，及时对不同煤层指定相应的配采方法[2]。

2 信息技术在选煤机械选型中的应用

基于计算机和网络技术的信息技术快速发展，已经逐渐普及到煤矿企业中，利用信息技术进行选煤设备选型，可以提高选型效率和精确度[3]。合理的设备选型，既会增加工艺效率、优化企业空间布置，也可以提高资金利用率，降低维护成本。但是随着市场经济的发展，选煤设备种类和参数越来越多，选型考虑相关因素也增多。传统选型方法基于生产经验和经典计算方程考虑多种影响因素进行选型，该种选型方法严重依赖选型人员专业水平和原煤品质，很难做到全面综合考虑和生产过程的实时调整。利用信息技术的设备选型需要将设备类型等信息输入“专家系统”。专家系统将定量因素、影响程度以故障处理经验等均输入系统中，并经过专业技术专家论证分析后转化录入专家知识库中，网络系统将专家知识库、设备数据库和设备选型建立联系，最终实现智能化设备选型，专家系统选煤设备分类如图2所示。

图2 选煤专家系统设备的分类

3 利用信息技术在选煤生产过程监控中的应用

煤炭生产企业主要的选煤工艺有三种：采用大型无压给料三产品重介旋流和煤泥小直径旋流器配套使用；跳汰粗选和重介精选煤配套使用；跳汰主选和中煤重介再选配套使用[4]。采用大型无压给料三产品重介旋流和煤泥小直径旋流器方法选煤工艺系统结构简单可靠，操作和管理方便，分选颗粒密度和范围宽精度高，精煤洗选回收率高，可获得质量稳定、适应性好的精煤产品，煤产品质量等级可灵活调节，选出低灰分的精煤产品，尤其是针对难分选的原煤效果明显，次生煤泥量小，但是大型无压给料三产品重介旋流器的二段分选密度是由一段分选密度浓缩自流而成的，存在调节范围小的问题，当入选原煤矸石含量较大时，处理量明显降低；生产系统较为复杂，且设备存在快速磨损问题。重介选煤生产工艺过程设计两个介质桶：稀介质桶和煤泥桶，密度由循环自动加介和自动蝶阀进行控制，液面高度悬浮液分流、自动加介和自动加水装置共同控制完成。悬浮液密度取决于加介量大小，密度偏低自动加入介质，悬浮液密度偏高时，水连续注入以稀释悬浮液；介质桶液位偏高时，控制系统开始分流，当液位偏高时，将介量和水按照一定的比例注入介质桶液，保证悬浮液密度在稳定的前提下液位快速回升，主系统生产、重介质回收工艺流程图如图3所示。

图3 重介质选煤工艺流程图

4 利用信息技术在选煤机械故障预判中的应用

原煤洗选过程为将大块煤矿石经过破碎机破碎处理后，进行筛选、清洗等工序，其中破碎机和离心机是生产线的关键设备，故障率高会降低选煤机械设备效能，直接影响了生产线的经济效益和应用安全，利用信息技术进行故障预判可很好地降低故障发生率，提高设备利用率。机械故障诊断方法有多种，包括小波分析法、数据融合法、Park矢量法、人工神经网络法，电气系统故障可用电气信号进行判断。轴承等传动系统故障可以从温度、振动等多方面进行分析判断，机械故障诊断过程如图4所示。

图4 机械故障诊断过程

机械故障诊断的核心为特征信号采集、特征提取和模式识别，通过对选煤机械的电机、齿轮、轴承故障特征信号的分析和提取，原始信号为振动信号、温度信号等，信号提取后进行时域分析，获得其参数，并进行频域分析获得征频率的幅值。信号采集后专家诊断系统根据预定规则判断故障类型，故障诊断专家规则库设置诊断参数和阈值，诊断规则调用诊断参数及其阀值来实现故障诊断。

5 结语

随着信息化逐渐被融入到现代煤炭生产企业中，利用专家系统进行煤选煤设备选型，根本上可保证选煤效率和经济效益，并利用信息技术对选煤生产过程和选煤机械运行状态进行监控，以提高选煤装备的运行效率，这对于煤炭生产企业安全稳定的运营具有很好的借鉴意义。