采煤浮選機自動化控制研究分析

摘要：浮選機是實現浮選過程的最重要設備，其性能的好壞將直接影響到礦物浮選分離效果和選礦技術經濟指標的好壞。本文基于浮選機概述的基礎上，闡述了影響浮選機浮選效率的因素及解決措施，更近一步地從浮選機電機控制設計、模糊PID控制設計等方面分析了浮選機自動化控制研究設計，供大家參考。

關鍵詞：浮選機；自動化控制；分析研究

中圖分類號：TD63 文獻標識碼：A

現如今，隨著科技的大步發展，采煤機械化程度的逐步提高，我國一些選煤廠的原煤煤泥含量也越來越高，這直接降低了礦石資源的回收利用率，也大大降低了選煤企業的經濟利潤。浮選機作為煤泥分選的主要選礦設備工藝，在提高煤泥分選率方面占據著關鍵的位置。因此，采煤設備機械自動化的逐步提高就成了選煤企業追求的另一大目標。

1 浮選機概述

浮選機，全稱是浮游選礦機，其英文名字為flotator，flotation machine，是針對物料進行浮選過程的一種設備。在使用中，浮選機根據浮選方式的不同，我們可分為氣體析出式浮選機、機械攪拌式浮選機、充氣式浮選機、混合式浮選機。氣體析出式浮選機主要用于浮洗礦物微粒和含油污的廢水等；機械攪拌式浮選機是外氣自吸式浮選機，主要通過機械攪拌器來實現的。

2 影響浮選效率因素

眾所周知，采煤企業中浮選過程自動化主要是通過對浮選參數的自動控制，達到提高浮選效果，節省浮選藥劑，提高浮選精煤產率，從而提高經濟效益的目的。多年來，筆者一直在技術研發部門工作，探索出了影響浮選效率的主要是工藝參數，現總結如下。

2.1取決于藥用含量。在實際生產中加藥量作為一個重要指標，筆者建議必須有一個明確的比例和數值范圍，如果加多了既浪費浮選藥劑又降低精煤質量，相反會降低精煤產率。

2.2取決于藥劑比。我們知道各種浮選藥劑各有各的作用，在生產過程中必須保持藥劑之間的最佳配置比例。

2.3取決于礦漿濃度，即單位體積的礦漿中所含固體量。在浮選機工作的過程中礦漿濃度不得超過某個上限值，濃度太高或者太低都是不對的，將會導致浮選效率下降，或者浪費浮選藥劑。

針對以上浮選機在浮選過程中受影響的工藝參數，筆者建議可以從以下幾方面來加強浮選自動化的實現：第一方面采取自動加藥。實質上自動加藥技術就是浮選設備上的計算機智能裝備根據數字測量模型進行計算得出的藥劑添加數量；再利用藥劑流量測量表測出實際加藥量，計算機智能自動控制加藥裝置再根據測出的實際加藥量進行加藥，這樣既保證產品質量，提高精煤產率，又節省了藥劑。

第二方面，浮選機液高度自動控制。浮選機可以裝置液位測量儀表，它可以準確地測出液位高度的微小變化量，另外，自動控制浮選機的放料裝置，能始終保持液位的最高位置，保證液位停留在安全范圍內。第三方面是加大礦漿濃度的自動辨識。礦漿濃度如果過高或者過低的情況下，浮選機將自動辨識，并發出提醒，濃縮機失去入料后，停止濃度的控制，帶入浮礦漿濃度停留在某個準確值是，關閉放料停止浮選。

3浮選機自動化控制設計

上文闡述了影響浮選機浮選效率的諸多因素，在理論結合實際中，筆者淺述了加強浮選自動化的實現措施。下面筆者再試論浮選機各方面的自動化設計。

3.1浮選機電機控制設計。筆者認為，浮選機的電機啟動設計目前有兩種啟動方式，即遠程啟動和近程啟動。由于浮選機浮選槽所用的電機功率為160kW，由于電機的功率較大，為避免電機在啟動時產生較大的機械沖擊和電流沖擊可能對電機造成損壞，所以在電機啟動環節加入了軟啟動器。

3.2 模糊PID控制設計。我們知道，由于浮選機在浮選工藝過程中的復雜性和參數的時變性等諸多因素，難以在線連續監測，只能定性地或趨勢性地判斷，這種判斷是無法實現浮選工藝過程的精確控制。因此，為了實現浮選工藝過程的精確控制，確定控制策略以 PID 為核心，同時必須將影響浮選工藝過程的各種變化情況，建立模糊控制規則進行模糊推理，得出模糊推理結果，反模糊化與各被控對象的 PID 結合，組成 Fuzzy+PID 的控制閉環，實現浮選工藝過程的精確控制。

3.3 智能優化設計。在一般的浮選過程中，會出現達到穩態后，輸出并不會保持不變而是圍繞設定值上下波動，這就會導致執行機構頻繁動作，縮短其使用壽命。基于這一點筆者采用智能優化方法，在被控對象達到穩態后，通過采集數據以及內置的優化算法，計算出當前狀況下的最佳輸出，然后將PID切換為手動使輸出固定為計算出的最佳值，而避免執行機構的頻繁動作，保護浮選機氣動執行機構，最大限度的延長電氣系統的壽命。

3.4浮選機液位檢測設計。這個設計我們可以采用浮球與超聲波液位計配合的液位檢測方式，浮球選用材質為PE的塑料浮球，反射板和連桿選用鈦材適宜設備要求。為了提高大型浮選機的控制精度，調節閥閥芯采用了梭型設計，其流量特性符合線性要求。由于氣動執行機構調節速度較快，所以被用以正常的液位調節，當氣動執行機構發生故障時，電動執行機構參與調節，以保證生產的正常進行。氣動執行機構和電動執行機構均配帶手輪，以備在停電或發生其它特殊情況下可以進行手動控制。

4浮選機自動化存在問題

現在科技雖然日新月異，但仍然滿足不了選礦企業對浮選機自動化系統的需求，在一定程度上存在一些問題。

4.1浮選機浮選室的液位均未實行分室自動控制，只是由操作人員對最末一室的尾礦箱設置的閘板進行調節。而在生產實踐表明，不同可浮性的煤泥浮選機洗選度差異很大。因此，在液位不分室自動調節的情況下，就不能根據各室泡沫層厚度改變液位，從而不能使各室的精煤刮板及時刮出泡沫產品。

4.2浮選機各室精煤刮板片數相同，運行速度一致，不能根據各室泡沫層厚度的實際情況實時調節。目前，機械攪拌式浮選機各室的泡沫刮板均為2—4片，而且統一安裝在一根長軸上運轉，速度一致，不能根據各室泡沫層情況對浮選機刮板轉速進行調節，進而影響精煤產品的質量。

總之開發采煤浮選機的自動化技術已成為了不可逆轉的趨勢，煤炭業作為我國能源行業的老大，它的自動化技術發展是不可避免的。而煤炭浮選機的自動化在節約人力，降低藥劑使用，減少故障率，降低生產成本和增加企業利潤上都將起到很大的促進作用。

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