07第七章 选煤工艺过程自动化

1第七章选煤工艺过程自动化选煤厂自动化的主要内容有：1、对设备和生产过程的自动监测、自动保护和事故报警。2、对主要生产工艺过程的自动监测和主要工艺过程的自动控制第一节自动控制的基本知识在选煤过程中，为了维护生产的正常进行，必须控制好一些影响选煤过程进行的各类参数，使其按预定的规律变化。自动控制就是在没有人直接参与的情况下，通过控制装置使控制对象或过程自动地按照预定的规律变化。被控制设备称为控制对象，被控制的参数称为被控量。能够对被控对象的工作状态进行自动调节的系统称为自动控制系统。它一般由检测装置、控制装置和控制对象组成。一、自动控制系统的基本控制方式及组成自动控制系统的基本控制方式有两种，开环控制和闭环控制。开环控制是指控制装置和被控对象之间只有顺向作用，而无反向联系的控制过程。（控制系统的输出量对系统没有控制作用，这种系统是开环控制系统。）2控制器对象或过程输入量输出量图1-5开环控制系统闭环控制是指控制装置和控制对象之间既有顺向联系，又有反向联系的控制过程。（把输出量直接或间接地反馈到系统的输入端，形成闭环，参与控制，这种系统叫闭环控制系统。）闭环控制系统能够通过检测装置对其输出量进行检测，并回送到输入端（即反馈），对输入进行调节，从而提高输出量的精度。实例：控制系统的组成：控制对象：进行控制的设备或过程。（工作机械）检测装置：用来检测被控量，并将其转换成与给运量同一物理量（CF）调节器（比较环节）：把给定量与被控量之间的偏差信号变换成相应的控制信号，使执行机构完成相应的动作调节被控量，以符合给定量。3中间环节：一般指放大元件。（放大器，可控硅整流功放）执行机构：执行机构直接作用于控制对象。具体完成控制任务、改变被控量的机构或装置。（电动机）给定环节：设定被控量的给定值。（电位器）二、自动控制系统的分类1、按给定值的不同分类①恒值控制系统参据量是一个常值，要求被控量亦等于一个常值。4温度控制系统——恒温箱（刚出生的早产儿要放在保温箱里，做温度试验时）温度一经调整，被控量就应与调整好的参据量保持一致。压力控制系统、液位控制系统等。②随动系统这类系统的参据量是预先未知的随时间任意变化的函数，要求被控制量以尽可能小的误差跟随参据量的变化。在随动系统中，扰动的影响是次要的，系统分析、设计的重点是研究被控制量跟随的快速性和准确性。函数记录仪、高炮自动跟踪系统便是典型的随动系统的例子。在随动系统中，如果被控制量是机械位置（角位置）或其导数时，这类系统称之为伺服系统。③程序控制系统2、按输入、输出信号的性质分类线性连控制系统和非线性控制系统连续控制系统和离散控制系统三、控制系统的特性各种工艺过程一般都要求控制系统的输出量能够迅速准确地随输入量的变化而变化，且两者之间保持一定的函数关系，这种关系应尽量不受外界扰动的影响。实际的控制系统由于受惯性、延滞或特性参数不准确等因素的影响，当给定值变化或扰动影响引起输入发生变化时，实际的输出将绕着理想输出上下波动，出现一个瞬变过程。在瞬变过程中，若实际输出与理想输出之间的偏差越来越大，这个系统则5是一个不稳定系统；若实际输出围绕这理想值上下波动且偏差越来越小，则该系统是稳定系统。一个系统的稳定性可以用3个指标来衡量：一是最大超调量，即实际输出与理想输出的最大偏差；二是调节时间，即从输入信号开始到输出信号的超调量减小到理想输出的5%为止所需要的时间；三是振荡次数n，指在调节时间内实际输出上下波动的次数。四、调节器的调节原理1、比例调节器比例控制是一种最简单的控制方式。其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。比例调节器作用的优点是反应速度快，调节作用能立即见效，即当有偏差信号输入时，调节器的输出立即与偏差成比例的变化，较快的克服干扰所引起的被调参数的波动。输出的偏差信号越大，输出的调节作用越强，这是比例调节器的一个显著特点。2、积分调节器和比例积分调节器在积分控制中，控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系。对一个自动控制系统，如果在进入稳态后存在稳态误差，则称这个控制系统是有稳态误差的或简称有差系统（SystemwithSteady-stateError）。为了消除稳态误差，在控制器中必须引入“积分项”。积分项对误差取决于时间的积分，随着时间的增加，积分项会增大。这样，即便误差很小，积分项也会随着时间的增加而加大，它推动控制器的输出增大使稳态误差进一步减6小，直到等于零。因此，比例+积分(PI)控制器，可以使系统在进入稳态后无稳态误差。3、微分调节器和比例微分调节器在微分控制中，控制器的输出与输入误差信号的微分（即误差的变化率）成正比关系。自动控制系统在克服误差的调节过程中可能会出现振荡甚至失稳。其原因是由于存在有较大惯性组件（环节）或有滞后(delay)组件，具有抑制误差的作用，其变化总是落后于误差的变化。解决的办法是使抑制误差的作用的变化“超前”，即在误差接近零时，抑制误差的作用就应该是零。这就是说，在控制器中仅引入“比例”项往往是不够的，比例项的作用仅是放大误差的幅值，而目前需要增加的是“微分项”，它能预测误差变化的趋势，这样，具有比例+微分的控制器，就能够提前使抑制误差的控制作用等于零，甚至为负值，从而避免了被控量的严重超调。所以对有较大惯性或滞后的被控对象，比例+微分(PD)控制器能改善系统在调节过程中的动态特性。4、比例积分微分调节器对被调量与给定值的偏差分别进行比例、微分和积分运算，取其和构成连续信号以控制执行器的模拟调节器，它的全称是比例积分微分调节器。五、电动单元组合仪表单元组合仪表是根据自动检测和调节系统各环节的不同要求，将整套仪表划分成若干个具有不同作用的独立单元，各单元之间采用统一的标准信号进行联系的仪表系列。这些不同功能的仪表单元有机地组合起来，可以灵活地构成各种自动检测和调节系统，因此，单元组合仪表又称为“积木”7式仪表。（一）、电动单元组合仪表的分类和型号1、电动单元组合仪表的分类变送单元：用来将各种被测参数转换成相应的0~10mADC或4~20mADC的统一信号，传送到显示、计算、调节等单元，以便进行记录、运算或调节。转换单元：用来将频率、电压、气压等信号转换成0~10mADC或4~20mADC的标准信号，以沟通DDZ系列仪表与其它系列仪表的连接。计算单元：计算单元仪表能实现几个0~10mADC或4~20mADC信号之间的加、减、乘、除、开方等数学运算，多用于复杂的调节系统。调节单元：用来将被调参数的测量值和给定值比较，根据得出的偏差进行自动调节。显示单元：用来对各种参数进行指示、记录、报警或积算，供操作人员监视生产状态只用。执行单元：根据调节器或手操器的控制信号带动各种执行装置对调节对象进行控制，是调节动作的体现。给定单元：提供0~10mADC或4~20mADC的信号作为调节器的给定值。其输出电流的数值取决于被调参数。辅助单元：辅助单元可以配合上述个单元完成对信号的遥控、切换等操作。以提高调节系统组合的灵活性并改善调节质量。2、电动单元组合仪表的型号（二）、变送器8用来将各种被测参数转换成相应的统一直流输出信号，以便实现自动调节。（三）、调节器在自动控制系统中，调节器将测量信号与给定信号进行比较，并对偏差值进行比例、积分、微分运算，输出一个直流信号，控制被控量。(四)、执行器91、伺服放大器由前置放大器、触发器、晶闸管交流开关和电源部分组成。102、执行机构执行机构部分由两相交流伺服电动机、减速器和位置发送器组成。11第二节圆盘真空过滤机液位自动控制真空过滤机是目前选煤厂浮选精煤普遍采用的脱水设备，其脱水效果和处理能力与其液位有重要关系，要求工作液位长期稳定在既不跑溢流又不泄真空的区间；因此，必须对过滤机液位采取自动检测控制。12第三节跳汰选煤工艺参数自动测控系统跳汰选煤是一个多参数的选煤过程，它与风量、水量、跳汰周期、给料量、排料量以及排料方式等多种因素有着密切的关系。跳汰机工艺自动控制技术包括排料自动化、给煤自动化、风水控制自动化及产品质量在线控制自动化等内容。进入跳汰机的原煤在脉动风水的作用下在筛板上跳跃前进，同时按密度的大小来分层，密度大的重产物在最下层，形成重产物床层。通过自动控制系统将最下层的产物自动排出。一、跳汰机排料自动控制系统（一）、排料自动控制系统控制原理13（二）、床层检测传感器床层传感器的作用是把跳汰机重产物层的厚度转换成电信号，以便对床层厚度进行调节。床层检测传感器应满足的要求：1）床层检测传感器应能够准确、真实地反映重产物床层的厚度；2）当床层厚度变化事，传感器的输出信号应能够及时跟踪其变化；3）床层检测传感器的输出信号应和重产物床层厚度有一一对应关系，即具有良好的线性关系；4）床层检测传感器具有足够灵敏度，且非线性误差应小。浮标式床层传感器浮标：检测重产物层的厚度。14位置变换装置：浮标的位移可以通过多种变换装置转换成电量。浮标-差动变压器式床层传感器由浮标、振荡器、差动变压器、整流电路、取样电路、保持电路及信号放大与输出电路等部分组成。BATAC跳汰机浮标床层传感器示意图15（三）、排料装置排料自动控制系统通过检测床层厚度，最终变换成执行机构驱动排料装置动作，调节排料量。1、叶轮式排料机构2、直动闸板排料机构163、托板闸门排料机构（四）、排料自动控制系统组成1、采用叶轮排料机构的排料自动控制系统172、采用闸板排料机构的自动控制系统18二、采用模糊控制技术的跳汰机参数自动测控系统1、机构及组成2、工作原理1）一段自动排矸系统192）、二段自动排料与精煤灰分回控系统3）给料及总水控制系统4）、床层松散度检测与总风控制系统205）、风阀数控系统6）、跳汰机工艺参数检测记录装置3、应用实例2122第三节浮选工艺参数自动测控系统一、入浮矿浆浓度的自动控制23二、药剂添加量的自动控制2425三、矿浆准备器液位自动控制四、浮选槽液位自动控制系统第四节重介质选煤工艺参数自动测控系统一、双密度三产品轮式分选工艺参数自动测控系统26二、三产品重介质旋流工艺参数自动测控系统27