利用信息技術提升選煤機械工作效能分析

夏 煬

（晉能控股煤業集團大地選煤工程有限責任公司，山西 大同 037001）

1 選煤工藝和選煤機械工作的特性

選煤方法大體可分為兩種：篩選和洗選。篩選采用機械或人工剔除煤炭中混合的矸石，提高煤炭質量和粒度分級[1]。洗選主要包括跳汰選煤、重介質選煤、浮選煤、離心力選煤，利用水與礦物混合懸浮液進行選煤。質量差的原煤必須經過洗選加工才能滿足市場要求和經濟效益。選煤原理是利用煤、矸石、雜質的物理性質區別進行分離，煤炭去除雜質后可以降低運輸成本、減少煤炭燃燒帶來的污染、提高煤炭資源綜合利用率和經濟效益，便于礦石資源的集中處理。選煤方法有多種，如圖1所示。

圖1 選煤方法分類

我國選煤技術發展較晚，各地煤礦石差距很大，對煤炭設備的要求和應用水平相差較大。選煤機械裝備主要為重介質旋流器、跳汰機、動篩跳汰機、干選機和浮選機，其中跳汰選在我國應用最廣泛，生產實際經驗豐富。隨著信息技術的普及，選煤廠以信息管理為基礎，實施生產與管理一體化，通過信息技術集成應用系統，強化企業資源共享，提高營運效率，也可以監控原煤生產過程，通過精煤質量指標判斷選煤工藝的合理性，并對過程控制指標進行改進，及時對不同煤層指定相應的配采方法[2]。

2 信息技術在選煤機械選型中的應用

基于計算機和網絡技術的信息技術快速發展，已經逐漸普及到煤礦企業中，利用信息技術進行選煤設備選型，可以提高選型效率和精確度[3]。合理的設備選型，既會增加工藝效率、優化企業空間布置，也可以提高資金利用率，降低維護成本。但是隨著市場經濟的發展，選煤設備種類和參數越來越多，選型考慮相關因素也增多。傳統選型方法基于生產經驗和經典計算方程考慮多種影響因素進行選型，該種選型方法嚴重依賴選型人員專業水平和原煤品質，很難做到全面綜合考慮和生產過程的實時調整。利用信息技術的設備選型需要將設備類型等信息輸入“專家系統”。專家系統將定量因素、影響程度以故障處理經驗等均輸入系統中，并經過專業技術專家論證分析后轉化錄入專家知識庫中，網絡系統將專家知識庫、設備數據庫和設備選型建立聯系，最終實現智能化設備選型，專家系統選煤設備分類如圖2所示。

圖2 選煤專家系統設備的分類

3 利用信息技術在選煤生產過程監控中的應用

煤炭生產企業主要的選煤工藝有三種：采用大型無壓給料三產品重介旋流和煤泥小直徑旋流器配套使用；跳汰粗選和重介精選煤配套使用；跳汰主選和中煤重介再選配套使用[4]。采用大型無壓給料三產品重介旋流和煤泥小直徑旋流器方法選煤工藝系統結構簡單可靠，操作和管理方便，分選顆粒密度和范圍寬精度高，精煤洗選回收率高，可獲得質量穩定、適應性好的精煤產品，煤產品質量等級可靈活調節，選出低灰分的精煤產品，尤其是針對難分選的原煤效果明顯，次生煤泥量小，但是大型無壓給料三產品重介旋流器的二段分選密度是由一段分選密度濃縮自流而成的，存在調節范圍小的問題，當入選原煤矸石含量較大時，處理量明顯降低；生產系統較為復雜，且設備存在快速磨損問題。重介選煤生產工藝過程設計兩個介質桶：稀介質桶和煤泥桶，密度由循環自動加介和自動蝶閥進行控制，液面高度懸浮液分流、自動加介和自動加水裝置共同控制完成。懸浮液密度取決于加介量大小，密度偏低自動加入介質，懸浮液密度偏高時，水連續注入以稀釋懸浮液；介質桶液位偏高時，控制系統開始分流，當液位偏高時，將介量和水按照一定的比例注入介質桶液，保證懸浮液密度在穩定的前提下液位快速回升，主系統生產、重介質回收工藝流程圖如圖3所示。

圖3 重介質選煤工藝流程圖

4 利用信息技術在選煤機械故障預判中的應用

原煤洗選過程為將大塊煤礦石經過破碎機破碎處理后，進行篩選、清洗等工序，其中破碎機和離心機是生產線的關鍵設備，故障率高會降低選煤機械設備效能，直接影響了生產線的經濟效益和應用安全，利用信息技術進行故障預判可很好地降低故障發生率，提高設備利用率。機械故障診斷方法有多種，包括小波分析法、數據融合法、Park矢量法、人工神經網絡法，電氣系統故障可用電氣信號進行判斷。軸承等傳動系統故障可以從溫度、振動等多方面進行分析判斷，機械故障診斷過程如圖4所示。

圖4 機械故障診斷過程

機械故障診斷的核心為特征信號采集、特征提取和模式識別，通過對選煤機械的電機、齒輪、軸承故障特征信號的分析和提取，原始信號為振動信號、溫度信號等，信號提取后進行時域分析，獲得其參數，并進行頻域分析獲得征頻率的幅值。信號采集后專家診斷系統根據預定規則判斷故障類型，故障診斷專家規則庫設置診斷參數和閾值，診斷規則調用診斷參數及其閥值來實現故障診斷。

5 結語

隨著信息化逐漸被融入到現代煤炭生產企業中，利用專家系統進行煤選煤設備選型，根本上可保證選煤效率和經濟效益，并利用信息技術對選煤生產過程和選煤機械運行狀態進行監控，以提高選煤裝備的運行效率，這對于煤炭生產企業安全穩定的運營具有很好的借鑒意義。