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跳汰机自动化技术的新进展——TKX一Ⅱ型控制系统
(于海波1 于尔铁2於春慧3高建国3王泉3焦永泉3张林3)
(1．抚顺市三元工业测控技术研究所，辽宁省抚顺市113008；2．中煤选煤协会东北分会，
辽宁省沈阳市110042；3．铁煤集团，辽宁省铁法市112700)
摘要：TKX—II型跳汰机自动控制系统先后成功地应用于炼焦煤和动力煤洗选。该系统实施给排料双向控制，操作维护简便，工作稳定可靠，覆盖的分选密度范围达1．
关键词：跳汰机自动化给排料双向控制
一、TKX一Ⅱ型跳汰机自动控制系统的技术背景
1．TKX—I型跳汰机自动控制系统的研究与应用[1]
抚顺市三元测控技术研究所开发的TKX-I型跳汰控制系统已在抚顺老虎台矿选煤厂稳定运行四年以上，获得良好的工艺效果和可观的经济效益。该自控系统之成功应用，主要是缘于两项重大突破：一是实现跳汰机给排、料的双向控制，即在对排料量控制的同时，依据原煤特性变化对给料量进行调节；二是新开发的CWC-I型超声位移测量系统及配套的增强型支架结构的低密度测量装置，对一、二段重物料层厚度的检测具有极高灵敏性和可靠性。
2．TKX-II型跳汰机自动控制系统的开发
TKX-H型跳汰机自动控制系统是TKX系列的第二代产品，增加了三项重要功能：一是将跳汰机一、二段排料箱改成分体结构，增加了数项保护功能，有效地防止排料控制故障；二是进一步增强给料控制功能，可在原煤特性频繁变化条件下精细地进行调节；三是增加“灰分闭环控制”功能。
TKX一Ⅱ首套装置用于洗选炼焦煤的老虎台选煤厂的另一台跳汰机。为考验该装置的广泛适用性。第二套在铁煤集团小康矿选煤厂进行了工业性试验，通过了竣工验收。从而证明，该系统既适用于低密度洗选控制，亦可有效地控制高密度分选。
二、TKX-H型跳汰机自动控制系统的理论与实践研究
1．整体结构
TKX-H型跳汰机自动控制系统结构框图如附图。该系统由六大部分组成，即：床层厚度测量系统，风阀控制系统，工业控制机，排料控制系统，给料控制系统，以及精煤灰分测量系统。
床层厚度测量系统由两套 CWC-I型超声位移传感器、增强型不锈钢支架、流线型浮筒式浮标组成，用于一、二段重物料层厚度的检测。
数控风阀控制系统控制跳汰机各室进／排气时间、频率、相位等，并在休止期末向工控机输出一、二段采样信号，取得各段床层密集期的重物料层厚度，使工控机据此进行排矸量和给料量的控制。
工业控制机是自动控制系统的核心，各种高级、智能化控制由此实施，各项控制参数由此设定。
排料控制是通过调节排料轮直流电机转数实现，使一、二段重物料层厚度保持在设定范围。
给料空制系统是按照工控机的分昕决策，j恿过变频器调节电振给料电机的工作频率实现给料量的优化控制。
在上述主要功能基础上，进一步实现了与跳汰机筛下物料斗式提升机的闭锁及一、二段重物料层厚度的超标报警，还预设有灰分闭环控制系统。
2．给料与排料双向控制的理论与实践
传统的跳汰机自控系统，通常是只调节排料量而不控制给料量。由于原煤煤质特性时时变化，这种单向控制方式难于创造最佳分选条件。有鉴及此，在TKx型自动控制系统开发中提出按原煤煤质特性变化控制给煤的理论，并成功地实现给、排料双向控制，从而将跳汰机自动控制技术提高到新水平。
从跳汰机自动控制的角度看，给料特性的变化可分成两类，一类是原煤的“精、中、矸”(即密度组成)比例变化，以及电振给煤条件下粘滞性(原料粒度和水分不同)对给料量的影响——这类变化可由“根据跳汰机一、二段重物料层厚度实施给、排料双向控制解决”；另一类是原煤的其他复杂变化(如原煤的矿物质成分、粒度组成、泥化程度等)对分选结果的影响——这类变化可由灰分闭环控制(在未设测灰仪时，司依据精煤“陕灰”并结合操作者经验调节二段浮标测量密度，追踪最佳分选密度)解决。
根据一、二段重物料层厚度实施的给、排料双向控制，在现场应用非常成功。一方面在一定程度可以跟踪原料特性的变化，实现一、二段重物料层厚度稳定，构成“给、排控制为主，风、水微调为辅”的实用控制模式，化简了跳汰机控制因素较多的复杂性；另一方面可以在保证精煤灰分稳定的前提下提高跳汰机处理量。
3．超高分选密度的测量研究
TKX型自动控制系统的探测部分，已在老虎台选煤厂低密度分选条件下证明其灵敏性与可靠性。在小康矿选煤厂则侧重于适应高密度分选条件，因为该厂跳汰机一段分选密度达
4．提高处理量的研究
为了在保证精煤灰分前提下，使跳汰机在高处理量水平上运行，须在保证一、二段重物料层厚度稳定的同时有必要的排料量配合，也就是设计出给、排料综合优化控制方案。经反复试验，采用三元测控所的独特算法，确定重物料层厚度最佳控制区间，为提高处理量奠定了基础。
5．跳汰机一、二段配合的研究
洗选动力煤的小康矿选煤厂跳汰机以排矸为主，由于原煤含矸量极高，处理量受到斗式提升机的制约。本研究制定出一、二段重物料层厚度的最佳控制区间，与操作配合，使两台提升机按额定负荷能力均衡提升，从而有效地提高了原煤处理量。
6．减轻重产物带煤的研究
经长时间现场观察，找出重产物带煤的种种原因，诸如：跳汰机排料口横向排料速度不匀；一段分选不完全；因风水配合不当，分层状态不良；给煤机横向物料分布不均；以及细粒透筛损失，等等。采取对应措施，改善分选条件，将重产物带煤量控制在要求范围内。
7．控制系统可靠性的研究
以往的跳汰机自动控制系统常因故障较多，而难于为现场接受。本研究在总结经验基础上，采取控制系统抗干扰特殊设计等一系列措施，实现了多控制量的输入输出，从而建立起多变量的相关性、实现了相关优化控制，并在长期运行中取得零故障率的优异成果。
8．灰分闭环控制的研究
灰分闭环控制是跳汰机自动化追求的最高目标。TKX-11型自动控制系统已具备灰分闭环控制功能，只要将测灰仪的信号输入，即可进行灰分闭环控制，而灰分控制范围可由操作者给定。该功能已通过实验室模拟试验，已开始进入现场试验阶段。
三、TKX-lI型跳汰机自动控制系统的应用及效果
1．在小康矿选煤厂的应用
第二套TKX-Ⅱ型跳汰机自动控制系统用于铁煤集团公司小康矿选煤厂，于
小康矿选煤厂是设计能力1.8 Mt/a的动力煤选煤厂，处理小康矿的长焰煤，原煤灰分达40～50％o TKX-II型跳汰机自动控制系统用于SKT-16型跳汰机，入料粒度60～
验收委员会对该项目做出的结论是：一、工作可靠，技术先进，功能丰富，操作维护简便，具有较高的性能价格比。二、跳汰机自动控制的实现，提升了现场的各项技术经济指标，取得了很好的经济效益。三、在不依赖“灰分闭环控制”的条件下，该系统对原煤质量变化依然具有较好的控制能力，在原煤含矸量极高、煤质变化频繁的情况下，达到了稳定精煤灰分、提高处理量、减少精煤损失的预期目标。四、测量系统的测量范围达：
2．工艺效果
TKX一1I型跳汰机自动控制系统试运行期间既做了生产检查资料的统计比较，也做过鉴定性试验。
(1)生产统计分析依据选煤厂的“快灰”检查，比较了手动与自控的产品质量稳定率(按快灰20％±3％考核)。同时用原料煤仓计量的方法检测了使用自控系统前后跳汰机的处理量。结果如表1：
表1使用自控系统前后的比较
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项 目 |
手动 |
自 动 |
|
精煤快灰稳定率／％ |
67.6(OO.11～01.05) |
90.4( |
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跳汰机处理量／t／h |
186 |
219 |
结果表明，采用自动控制时精煤快灰(按数理统计)稳定率可比人工控制提高20％以上，与此同时跳汰机处理量增加18％。
(2)鉴定性试验2001年9月对跳汰机进行了单机采样检查，用以比较手动操作与自动操作的工艺效果。每次试验都是历时12小时。结果如表2：
表2 鉴定性试验结果
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项目 操操作 条件 |
入料灰分／％ |
分选产品 |
计算入料的可选性 |
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