PLC控制精煤脱水系统(doc 49页)

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1、毕 业 设 计（论文）（说 明 书）题 目：PLC控制精煤脱水系统姓 名： 编 号： 2013 年 5 月 10 日毕 业 设 计 （论文） 任 务 书姓名 * 专业 电气自动化技术 任 务 下 达 日 期 2013 年 3 月 4 日设计（论文）开始日期 2013 年 3 月 11 日设计（论文）完成日期 2013 年 5 月 17 日设计（论文）题目： PLC控制精煤脱水系统设计 A编制设计 B设计专题（毕业论文） 指 导 教 师 系（部）主 任 2013年 5 月24日毕业设计（论文）答辩委员会记录自动化与信息工程系电气自动化专业,学生 于 年 月 日进行了毕业设计（论文）答辩。设计题目

2、： PLC控制精煤脱水系统设计 专题（论文）题目： PLC控制精煤脱水系统设计 指导老师： 答辩委员会根据学生提交的毕业设计（论文）材料,根据学生答辩情况,经答辩委员会讨论评定,给予学生 毕业设计（论文）成绩为 。答辩委员会 人,出席 人答辩委员会主任（签字）： 答辩委员会副主任（签字）： 答辩委员会委员： , , , , , , 第 页共 页学生姓名： 专业 电气自动化技术 年级 2010 毕业设计（论文）题目： PLC控制精煤脱水系统设计 评 阅 人： 指导教师： （签字） 年 月 日成 绩： 系（科）主任： （签字） 年 月 日毕业设计（论文）及答辩考语： 41 / 49摘 要精煤脱水是

3、精煤提炼当中不可缺少的重要一步,它关系到精煤的质量和价值,随着自动化控制技术的不断提高,随着工业企业用煤单位的要求不断升高,从而精煤的质量要求也在不断的升高,精煤的含水量是个很重要的质量指标,因此为了使精煤脱水系统能进行高效率高质量的脱水。现在社会上使用最广泛的脱水系统就是浮选精煤脱水系统。为了提高设备能力、自动化程度和安全可靠性；因此可以对现有的浮选精煤的脱水脱水系统进行改进研究,改变现有直接通过加压过滤机和卧式沉降离心脱水机对浮选精煤直接脱水、溢流精矿和滤液浓缩的控制方案,而是采用先进的PLC控制技术进行控制,使煤饼中的水分脱除,并降低到最小值,从而达到良好的脱水效果,实现烘干脱水的目的本

4、次毕业设计就洗煤厂中的精煤脱水系统为研究对象,以PLC作为工具对精煤脱水控制系统进行了设计。在设计过程中,首先对PLC进行了详细的介绍,然后针对精煤脱水控制系统的设计进行PLC类型的选型与分析,根据输入输出点数,确定PLC机型,画出硬件连线图,然后进行软件分析编程,写出梯形图和语句表,最后进行程序的下载、调试。关键词：精煤脱水；PLC控制系统；精煤；系统调试；离心脱水机目 录摘 要1目 录2第一章 绪 论31.1选题背景31.2精煤简介41.3精煤脱水系统的国内外发展61.4 脱水系统的现状7第二章 设计思路92.1精煤的脱水方法92.2浮选精煤的脱水102.3 PLC控制的方案13第三章 总

5、体结构与硬件选型153.1控制系统的结构153.2浮选设备163.3脱水系统的结构183.4可编程控制器的选型223.4.1可编程控制器的应用223.4.2可编程控制器的选型结果26第四章 软件系统的设计274.1可编程控制系统的设计274.1.1可编程控制器的AC/DC连接274.1.2可编程控制器I/O 的设计284.1.3可编程控制器的安装和调试324.2电机的接线图与控制系统的程序344.3精煤脱水系统梯形图程序344.4 PLC的具体防干扰措施35第五章 系统的调试与管理385.1 洗煤脱水系统的调试385.2 系统存在不良现象分析39第六章 总 结43致 谢44参考文献45第一章

6、绪 论1.1选题背景煤炭是我国最主要的能源,在已探明的化石能源资源总量中,煤炭占94.3%,石油和天然气仅占5.7%。我国又是煤炭生产和消费大国,在一次能源消费结构中,煤炭约占70%。2003年我国煤炭产量达17.36亿吨,今年前3季度产煤已达到13亿吨,全年预计将达到19亿吨,新能源技术开发和产业建设短期内不足以形成规模化提供。长期以来,国内70%的燃料和工业动力、60%的化工原料和60%的民用商品能源,都是由煤炭提供的。随着国民经济和社会的发展,能源需求不断增加,对煤炭的需求量也将越来越大,在今后50年内我国以煤炭作为主要能源的格局不会有根本性变化。大量的原煤直接燃烧造成的煤烟型为主的大气

7、污染,严重制约了我国国民经济的持续健康发展。2002年我国烟尘排放量为1012Mt,SO2排放量为1926Mt,酸雨面积已超过国土面积的30%,而燃煤造成的烟尘和SO2排放量分别占到70%和85%。为了减少环境污染,提高煤炭的转化燃烧率,国家和用户对煤炭质量和品种的要求日趋严格,使围绕煤炭洁净加工与利用的洁净煤技术形成蓬勃发展的态势。发展选煤提高精煤度质量是保护环境的需要,是煤炭工业可持续发展战略的重要组成部分。众所周知,我国是煤炭生产和消耗大国,在一次能源组成中煤炭占据3/4的高额占比,而且这样的态势直到21世纪初叶不会改变。然而,大量燃用煤炭已引起严重的环境问题,且将随煤炭生产量和消耗量的

8、增加而日趋严重。为了保护环境,为了煤炭工业的可持续发展,煤矿必须向社会提供洁净能源。发展洁净煤技术是煤炭工业的必然选择。选煤是洁净煤技术的源头和基础,是现阶段最为成熟,最为经济的手段。因此,在洁净煤技术起步时期,首先要加速发展选煤。随着大气污染防治法实施力度的加强,电厂等用煤大户必将转向采购优质煤炭。洗选煤市场份额的增大,将为选煤的发展拓宽道路。以市场经济为主体的产煤国家的多年经验证明,在市场经济条件下,对于多数煤矿来说,选煤厂是不可缺少的生产环节。选煤是使用物理、物理化学方法,将原煤分成不同质量、规格产品的加工过程。选煤可以出去煤中的杂质,包括矸石和50%70%的硫,提高煤炭产品的质量、增加

9、煤炭品种、减少无效运输、提高热效率、节约能源、减少SO2、NOT和烟尘的排放量。选煤还是综合利用资源,提高煤炭企业经济效益的重要手段。因此,选煤已成为煤炭工业现代化生产中不可缺少的重要环节和洁净煤技术中的源头技术,是煤炭深加工的基础和前提。发展煤炭洗选加工既可满足国民经济快速、健康发展,对煤炭的需求又能使煤炭污染在总量上有所减少,改变生态环境恶化状况,实现经济与环境的协调发展。我国选煤工业起步较晚,20世纪50年代才开始建立起自己的选煤工业,经历了两次快速发展时期。20世纪70年代以“洗煤保钢”为主要内容的选煤大发展,是原煤入选比例由1970年的10%增长到1980年的17%,基本满足了我国钢

10、铁工业对炼焦煤质的要求;2000年以来,选煤工业进入新的快速发展时期。到2005年,我国煤炭产量大21.3亿吨,原煤入选量7.04亿吨,原煤入选比例达到33%。一个洗选厂所包含的主要生产设备和过程,在一个煤洗选厂包括原煤、洗煤、末煤等车间,其中洗煤车间主要用于洗煤和脱水。本文主要的研究对象为精煤脱水部分,全厂控制系统主要由原煤车间、洗煤车间、洗末煤车间,精煤脱水属于洗煤厂工作范围之一。近年来大量改造和几年前原来设计思路,远不能达到现在安全生产运行的需要以及用煤单位工业企业的需求,为此必须对洗煤厂精煤脱水系统迸行完善和改造,保证生产的安全高效的进行,同时为企业形成工业自动化系统奠定基础。目前,在

11、工控领域PLC控制和上位机组态应用及其通讯是比较热门的技术,随着可编程序控制器(PLC)技术的发展,由于其高可靠性、高性价比、广泛的工业现场适应性和方便的工艺扩展性能,PLC在工业自动控制过程中得到了越来越广泛的应用。文中正是在这种背景下,从PLC的基本结构入手,就目前国内常用的几种PLC进行了性能比较,并对PLC控制系统的通用设计方法和提高系统可靠性的一些基本措施的应用研究作了尝试,重点探讨了PLC控制精煤脱水系统硬件、软件的设计方法,在原精煤脱水系统中的主控系统中,增加了PLC效用模块通过PLC的高可靠、低功耗的控制技术进行控制精煤系统的脱水从而实现了现代自动化控制。 1.2精煤简介原煤送

12、入洗煤厂,经过洗煤厂加工后,降低了灰分、硫分,煤炭中的矸石后就会变成精煤,精煤就是适合一些专门用途的优质煤在煤炭中精煤的热量是最高的,如果把所有煤炭都改成精煤,那么我们在全国用煤量上就会减少60%以上,而且精煤要比煤炭原煤的分量要少很多因此在运输上也会减少很多,从而在运输上减少了很多的麻烦和费用。 1、精煤按用途不同可分为冶炼用精煤和其它用精煤两种。（1）冶炼精煤：它又称为冶炼用的炼焦洗精煤。其粒度为小于50毫米、80毫米和100毫米三种；灰分小于或等于12.5%,简称为冶炼精煤。（2）其他精煤：它又称为其它用炼焦洗精煤,粒度也小于50、80、100毫米三种,灰分在12.5%-16%之间,简称

13、其他精煤。2、精煤按其类型的不同可以分为1号精煤、2号精煤和3号精煤（1）1号精煤：硫分0.4%；灰分7-8%,平均7.6%；热值26-28%,平均27.6%（2）2号精煤：硫分0.5%；灰分8-10%,平均9.6%；热值26-28%,平均26.8%（3）3号精煤：硫分0.6%；灰分9-16%,平均13.6%；热值24-26%,平均25.3%3、精煤的洗选煤炭洗选是利用煤和杂质（矸石）的物理、化学性质的差异,通过物理、化学或微生物分选的方法使煤和杂质有效分离,并加工成质量均匀、用途不同的煤炭产品的一种加工技术。按选煤方法的不同,可分为物理选煤、物理化学选煤、化学选煤及微生物选煤等。 （1）物理

14、选煤是根据煤炭和杂质物理性质（如粒度、密度、硬度、磁性及电性等）上的差异进行分选,主要的物理分选方法有重力选煤,包括跳汰选煤、重介质选煤、斜槽选煤、摇床选煤、风力选煤等。电磁选,利用煤和杂质的电磁性能差异进行分选,这种方法在选煤实际生产中没有应用。（2）物理化学选煤浮游选煤（简称浮选）,是依据矿物表面物理化学性质的差别进行分选,目前使用的浮选设备很多,主要包括机械搅拌式浮选和无机械搅拌式浮选两种。（3）化学选煤是借助化学反应使煤中有用成分富集,除去杂质和有害成分的工艺过程。目前在实验室常用化学的方法脱硫。根据常用的化学药剂种类和反应原理的不同,可分为碱处理、氧化法和溶剂萃取等。（4）微生物选煤

15、是用某些自养性和异养性微生物,直接或间接地利用其代谢产物从煤中溶浸硫,达到脱硫的目的。物理选煤和物理化学选煤技术是实际选煤生产中常用的技术,一般可有效脱除煤中无机硫（黄铁矿硫）,化学选煤和微生物选煤还可脱除煤中的有机硫。目前工业化生产中常用的选煤方法为跳汰、重介、浮选等选煤方法,此外干法选煤近几年发展也很快。一般来说,选煤厂由以下主要工艺组成：图1-1 洗煤厂的工作流程 原煤准备：包括原煤的接受、储存、破碎和筛分。 原煤的分选：目前国内的主要分选工艺包括跳汰-浮选联合流程；重介-浮选联合流程；跳汰-重介-浮选联合流程；块煤重介-末煤重介旋流器分选流程；此外还有单跳汰和单重介流程。 产品脱水：包

16、括块煤和末煤的脱水,浮选精煤脱水,煤泥脱水。 产品干燥：利用热能对煤进行干燥,一般在比较严寒的地区采用。 煤泥水的处理。1.3精煤脱水系统的国内外发展在国内,振动卸料离心机的主导机型为WZL1000,有些选煤厂使用TWZ1300型卧式振动离心机和TZ(或VC型)立式振动卸料离心机等,但这几种离心机在我国各选煤厂使用情况不佳,主要表现在：振动参数不稳定、调整频繁；主轴承、弹簧、连接螺栓易损坏；支座易开裂；箱体漏油严重；噪声大。另外,在国内选煤厂使用的振动离心机有WZT1000(C)型、ZWP1000型、ZY1400型、VM1400型等。 1、振动离心机 振动离心机是具有轴向振动卸料的离心机,由转

17、动部件、振动部件、润滑系统、筛篮、机座、机体等部分组成。工作原理为：物料经机体上部的给料管运行到筛篮下部,因受离心力的作用而紧贴筛面；在轴向振动力的作用下,料层均匀地沿锥形筛网向筛篮大端移动,完成离心脱水过程；物料从筛篮大端甩出,落入机壳下部的排料口排出。物料的水分在离心力作用下透过料层和筛缝,甩向筛篮四周并沿壳体壁流向排水口排出。2、卧式振动离心机卧式振动离心机的传动机构使筛篮绕主轴旋转,并作轴向振动,强化了物料的脱水作用,并促使筛面上的物料向前移动。当物料层在抖动时,有助于清理过滤表面,防止筛面堵塞,减轻了物料对筛面的磨损。3、振动卸料离心机振动卸料离心机经几十年的发展和改进,技术不断完善

18、。目前,卧式振动离心机筛篮最大直径可达1500,筛篮锥角在2036之间,分离因素为60180,筛篮振幅1 510,单机处理能力最大可达400/。德国、美国、俄罗斯等产煤大国都有本国的系列振动离心机产品。比较著名的有德国产的、型卧式振动离心机、美国公司生产的型立式振动卸料离心机以及澳大利亚约翰芬雷公司生产的系列卧式振动离心机,目前国内进口较多的是约翰芬雷公司生产的VM1400型离心机。4、刮刀卸料离心机煤泥刮刀卸料离心机的工作原理为：物料通过入料口,经给料分配盘进入筛篮与螺旋刮刀之间,在离心力的作用下,煤中所含的水透过物料层,穿过筛网进入集水槽,从排液管排出,脱水后的产品由刮刀卸料。1.4 脱水

19、系统的现状目前,国产的煤泥刮刀卸料离心机有型、1030550型、1000型等,这3种煤泥离心机与澳大利亚约翰芬雷公司()生产 1200型煤泥离心机主要技术特征对比。从离心脱水机的分类表中可以看出：同3种国产煤泥离心机相比, 1200型处理量大,筛篮转速和刮刀转速低,有效截留粒度更低,达到0 01mm。从结构上说：FC1200型煤泥离心机筛篮倾角为13,筛缝间隙为0375。筛篮和刮刀以较小的速度差同向旋转,保证了物料在筛篮中的停留时间,有利于降低产品水分。在传动系统中,电机采用卧式传动,用三角带带动传动轴经伞齿轮改向传动带动中间轴旋转,转速平稳。目前,我国的新集矿业集团、兖州矿业集团、大同煤业集

20、团、永煤集团等先后进口了该类设备,主要用于重选工艺中粗煤泥回收、脱水。例如：沉降过滤式离心机。沉降过滤式离心机是在沉降式离心机的基础上,于20世纪60年代中期开发的一种新型脱水设备。在结构上,它是沉降式和过滤式离心机的组合,故兼有两者的优点。属于该类的离心脱水机有美国的型、德国的洪堡特 维达格型、苏联的 325型等。这种离心脱水机转筒分为两段：第一段为沉降段,第二段为过滤段。煤浆由给料管导入,当经过第一段时固体在离心力的作用下形成沉降层,溢流水从溢流口排出。第一段的沉淀层被螺旋推到第二段时在离心力的作用下进一步脱水,产品由排料口排出。沉降过滤式离心机适用于浮选精煤、尾煤、原生煤泥、旋流器底流以

21、及管道输煤终端的脱水。 国产的沉降过滤式离心机主要有TCL型和LG型,都已形成系列产品,WLG900沉降过滤式离心机是20世纪80年代初由唐山分院研制成功的,系列沉降过滤式离心机是引进美国Bird公司专项技术仿制的。1418型、11002600型与美国Bird公司生产的SB6400型离心机技术特征见上表。沉降过滤式离心机比沉降式离心机的沉淀物水分约低一半。这种离心机常用于浮选精煤、浮选尾煤和旋流器底流的脱水。固体回收率可达95%以上,产品水分可降至12%20%,比真空过滤机滤饼水分低510个百分点,所需功率消耗比真空过滤机低20%。随着煤炭市场激烈的竞争,对煤炭产品水分的要求必将日益严格,这就

22、对其脱水设备提出了更高的要求。在我国煤炭产品脱水作业中：一方面,同先进的煤炭生产国相比,国产脱水用离心机无论是在设备加工精度、工艺性能、运行可靠性和使用寿命等方面都与进口同类设备存在较大差距；另一方面,为了保证设备的脱水效果,一些大、中型选煤厂则花费大量外汇,引进昂贵的进口设备。因此,开发研制大型、新型、高效、高可靠性的煤炭产品脱水用离心机对加快发展我国洁净煤技术,特别是选煤技术具有十分重要的意义。综合国内外煤炭脱水用离心机的发展现状,提出以下几点建议：1、开发研制大型化、可靠性好、脱水效果好的卧式振动离心机,达到操作维护方便,易损件少,筛篮使用寿命长等优点。特别是对细粒煤脱水的大型卧振设备,

23、一直受到世界各国选煤界普遍关注,在我国有关单位也曾开展过相关研究,但至今仍未实现工业应用。2、刮刀卸料离心机是细粒煤脱水的有效设备,与FC1200型相比,国产同类设备因结谈判材质上的差距,导致离心机整机的技术性能、固体回收率等都存在较大差异。如何吸取和借鉴国外先进经验,改进国产刮刀卸料离心机的结构,提高加工精度,改善整体性能是该类设备发展的主攻方向。3、沉降过滤式离心机用于浮选尾煤和原生煤泥脱水时,因其处理量大,产品水分低,大大减轻了压滤机的负荷。但该机始终未能得到推广应用,一方面是由于受到技术水平、材质和加工精度和制造工艺的限制,难以保证质量,另一方面是由于研制单位不能根据出现的问题,去完善

24、和改进,提高产品的质量。上述两个问题是发展国产沉降过滤式离心机需要重点解决的问题。4、在对国内外离心机进行充分调研的基础上,分析各机型的优缺点,吸收和借鉴其设计制造的先进经验。5、加强碳化钨等耐磨新材料的研究开发,同时研究耐磨材料粘接等辅助技术。6、离心机制造厂家应努力提高设计加工技术水平和制造精度,确保离心机的质量。7、加强离心机的自动控制,建立离心机结构参数的数学模型,优化离心机的结构设计。第二章 设计思路洗煤厂的厂房工艺处理流程如下所示首先是原煤进入洗煤厂经过原煤处理系统,经过处理后进入原煤准备车间,进行在处理,然后在进行选煤与洗煤进行精煤的洗选与处理,如果想要得到很好的上品精煤,其中有

25、一个关键而必要的步骤就是精煤脱水,；把浮选煤处理后的煤进行脱去水分,得到高质量的水分的精煤,在精煤脱水后还要进行煤泥水的处理。本课题主要就是进行洗煤厂中洗煤脱水工艺一环节的控制系统进行设计。课题设计的主要内容是用可编程控制器（PLC）进行控制精煤脱水系统。如图2-1所示：以PLC作为工具对精煤脱水控制系统进行了设计。在设计过程中,首先对PLC进行了详细的介绍,然后针对精煤脱水控制系统的设计进行PLC类型的选型与分析,根据输入输出点数,确定PLC机型,画出硬件连线图,然后进行软件分析编程,写出梯形图和语句表,最后进行程序的下载、调试。图2-1 精煤处理系统工艺流程2.1精煤的脱水方法离心脱水是以

26、离心力场实现液-固分离的过程,其设备主要有各类离心机。根据工作原理的不同,区分为两类不同的离心脱水过程离心过滤和离心沉降,与其相应的机型可分为过滤式离心机和沉降式离心机,具体分类如下表2-1所示。 表2-1 离心脱水机的分类沉降式过滤式三足式上悬式上部卸料下部卸料振动卸料活塞排渣人动排渣离心卸料卧室活塞卸料卧室刮刀卸料喷嘴排渣进动卸料管式螺旋卸料沉降过滤组合式室式碟式蝶式卸料双极单极多级双极单极多级螺旋卸料沉降-过滤组合式在选煤脱水工业中常用的离心机有:振动卸料离心机、刮刀卸料离心机、沉降式离心机以及沉降-过滤式离心机等。刮刀卸料离心机主要用于细粒煤脱水；振动卸料离心机主要用于不小于0 5mm

27、粒级煤炭产品脱水；沉降式离心机,主要用于易泥化的原生煤泥、浮选尾煤、浮选精煤的脱水以及洗水的澄清,因其脱水后产品水分偏高,故目前选煤厂用得较少；沉降-过滤式离心机主要用于浮选精煤脱水。与其它脱水机械相比,采用离心机脱水设备投资低、生产能力高,脱水效果好,耗电小,占地面积少,因此,离心机的发展和应用一直受到国内外选煤专家的广泛关注。2.2浮选精煤的脱水浮选机选出的精煤为泡沫状,且随着浮选过程各有关工艺条件的不同,浮选精煤泡沫产品中的固体含量也不同,一般均在250-400g/l 左右,所以浮选精煤泡沫产品必须进行脱水才能使浮选精煤满足贮运的要求。浮选精煤的脱水一般在过滤机中进行,浮选精煤过滤脱水后

28、的滤饼水分,随精煤性质和过滤机性能的不同而异,通常滤饼水分在20%-30%之间。如果用户对精煤水分有更高的要求（如出口煤水分须在8%以下）或者浮选精煤单独外运时,必须使浮选精煤的水分降得更低。水是煤中的杂质,含水量高的煤不利于用户使用和冬季运输,且增加货运量,浪费运输财力；因此,选煤厂的出厂产品须尽量降低水分。浮选泡沫产品的过滤脱水是一个极其复杂的工艺过程,受多方面因素的影响。这些因素大致包括如下几个方面：1、入料粒度组成：入料的粒度组成均匀且平均粒度较粗时,可得到较低水分的滤饼。这是因为入料粒度组成均匀,可在粗粒组成的间隙中充填适当的细粒煤。这样组成的滤饼既有利于水的渗透,又不致于使滤饼的通

29、气性太好而使滤扇内部的真空度下降。煤粒在其表面吸附水。平均粒度较粗的煤泥,其单位重量的总表面积较小,故过滤后单位重量煤泥表面携带的水分也较少,因此可得到较低水分的产品。如果过滤的入料中细粒含量较多（小于120 网目占80%以上）时,适当掺入一些低灰分的粗煤泥（如角锥沉淀池底流经旋流器分级后的粗煤泥）,可改善过滤效果,降低滤饼水分。但掺入的粗煤泥量不宜太多,而且粒度不应大于2mm否则物料在过滤机槽内容易分层、产生沉淀,使过滤机不能正常工作。入料中极细粒（小于200 网目）含量较多,尤其是细泥杂质含量较多时,过滤效果将显著恶化。表现在滤饼变薄且水分较大,滤饼卸落困难,滤液中固体含量较多等方面。2、

30、入料浓度在其它条件不变的情况下,提高过滤机入料浓度,滤布上可沉积更厚的煤饼,这对提高过滤机的处理能力十分有意。由于入料浓度增加,获得同样厚度的煤饼所析出的滤液量少,形成必要厚度的滤饼所需的吸滤时间短,而滤液中的固体颗粒主要是滤扇处在过滤区时因矿浆中水的渗透而携带进来的,所以滤液中固体的流失随入料浓度的增加而减少。另外,提高过滤机的入料浓度还有利于增加机槽中矿浆的稳定性,减弱矿浆中粗粒的分层作用,这对粗粒含量高的矿浆过滤尤为重要。但入料浓度过大时,形成的滤饼过厚,过滤阻力太大,致使过滤效果变差,滤饼水分增加；所以过滤入料浓度不宜过高。过滤入料浓度一般以350-400g/l . 时过滤效果较好。3

31、、矿浆粘度矿浆粘度对过滤效果的影响是显而易见的。如果矿浆粘度较大,就会大大降低滤饼增厚速度,使滤饼变薄、脱水效果变差。影响浮选泡沫产品粘度的因素主要是泡沫产品中细泥含量和浮选药剂的性能。过滤入料中细泥含量较高时,矿浆粘度增大。此时不但滤饼较薄,而且因滤饼中大量细泥时存在而使过滤阻力增大,致使滤饼水分较大。煤泥浮选过程中使用的起泡剂,尤其是粘性较大的起泡剂（如煤焦油）,对过滤也有不良影响。因为它们常生成稳定、牢固的泡沫,这不但提高了过滤机入料的粘度,而且泡沫吸附在滤扇上时也增加了脱水的困难。使用能产生脆性和易消泡的药剂,对过滤效果影响不大。在选择和使用浮选药剂时,要选择对泡沫产品脱水不产生不良影

32、响的起泡剂。入浮矿浆浓度和刮泡量的大小都会影响浮选精煤中细泥的含量,生产中应引起重视。在操作过程中,要尽量减少浮选精煤中细泥的含量,为其过滤脱水创造良好的条件。4、真空度真空度越高,过滤机处理量越大,滤饼水分越低。真空过滤机一般应在400-500mmHg的条件下工作。目前,多数真空过滤机的真空度只能保持在200mmHg左右,造成过滤机单位面积处理能力低和滤饼水分高。影响过滤机真空度的因素很多,除过滤系统的工作状况外,还与机槽中矿浆液位的高低等操作因素有关。下面讨论的是提高过滤机真空度的有关措施。（1）加强真空泵的维护和检修,使真空泵有足够的真空度和抽气量,保证过滤机达到0.6-0.8m3/m2

33、min 抽气量和400mmHg 以上的真空度。真空泵的抽气量不足是真空度低的主要原因,而真空泵有关部件的磨损是造成抽气量不足的主要原因,所以必须使真空泵部件保持在技术规定的条件下。经验表明使用软化水冷却真空泵效果较好；如使用硬水,应定期清除泵内积存的污垢。由于冷却水又是水环式真空泵的工作介质,所以加入的冷却水必须适量,过多、过少都会降低真空泵的抽气能力,冷却水的温度应以30左右为宜。（2）要保持真空系统处于良好的密封状态。管道的接缝处、过滤机中空轴与滤扇连接处应无漏气现象。对采用自动卸水装置的气水分离器要经常清理,及时检修,保持阀门开闭灵活。（3）经常调整分配头的摩擦片,磨损严重的部件要及时更

34、换。（4）经常清洗滤布和滤扇,发现破损及时修补。（5）过滤机槽中的矿浆液面要保持一定的高度,以免当滤扇处在过滤区时矿浆不能完全淹没扇面,避免过滤系统与大气相通而影响滤扇内的真空度。5、过滤机转速过滤机转速决定过滤机吸滤时间和干燥时间,因而影响着滤饼的厚度和水分。随着吸滤时间的增加,滤饼厚度增加；滤饼的水分随干燥时间的延长而降低；到一定时间后滤饼增厚速度和水分下降速度变得平缓。所以,要同时考虑过滤机的处理能力和滤饼水分来选择过滤机的转速。对于一定性质的入料,在一定的真空度下,应有一个合适的滤饼厚度及相应的过滤时间,保证形成这一合适厚度的滤饼所需的过滤时间,就是确定过滤机转速的前提条件。在实际生产

35、中,选择过滤机转速的依据是：入料的粒度组成、入料浓度、煤饼厚度和卸料效果等。入料中粗粒较多时,为了避免不上滤饼或滤饼薄厚不均（矿浆分层所致）,过滤机往往采用较快转速。入料浓度较大时,滤饼增厚速度较快,为了保证滤饼水分,宜采取较快的转速,以避免滤饼过厚而影响产品水分。入料浓度较小或入料中细粒含量多时,滤饼的增厚速度较慢,滤饼卸落效果差,这时宜采用较低的过滤机转速。6、卸料效果圆盘式真空过滤机靠压风吹落实现卸料,在吹落滤饼的同时也清扫了滤布。滤饼脱落是否彻底,影响着过滤机的处理能力和滤饼水分。压风由瞬时吹风装置采控制,其卸料效果取决于风压、风量和吹风相位。因此要保持压风系统密封良好,风包的容量要足

36、够大,风阀开启要灵活。随着浮选精煤中细粒级含量的增多,吹风风压有所提高,一般为0.3-0.5kg/cm2,但是风压过大会使滤布的损坏加剧。吹风风量以0.2-0.5 m3/m2min为宜。在实际生产中,吹风压力的确定受多方面因素的影响,如滤饼厚度、粘性、滤布性质和滤布的工作状态以及是否使用凝聚剂等,所以应视具体情况来选定风压。7、滤布和滤板滤布的性质对过滤效果有一定的影响。在选择滤布时,不但要考虑到经济效果,同时要考虑到它的脱水性能。滤布是覆盖在滤板表面的一层过滤网膜。滤布的孔径越大,滤布的过滤阻力越小,但滤液中固体流失将增多。由于过滤初始阶段,矿浆中的固体颗粒在滤布上形成小拱,这些小拱不仅能阻

37、滞较大的颗粒通过,而且也阻滞更细的颗粒通过,从而形成比滤布更致密的滤饼层。为避免在小拱形成的过程中大量的细粒随滤液渗透到滤扇内而流失,对于细粒含量较多的入料,要选用较小孔径的滤布。对粗粒含量较多的入料,可选用较大孔径的滤布,以利于水分的渗透。一般过滤浮选精煤用孔径为60-80 网目的滤布。滤布的材料对滤饼的水分和卸料效果也有影响,如不锈钢丝滤布较尼龙滤布好。目前,我国选煤厂多使用尼龙或不锈钢丝滤布。滤板对滤饼的脱水效果也有一定的影响。铝制的扇形滤板较木质和竹质的滤板脱水效果好,可降低水份2%-4%,塑料滤板脱水效果更好。8、入料方式过滤机的入料方式很重要。浮选精煤在流动中,特别在受到冲击作用后

38、,会产生大量泡沫。这些泡沫浮在过滤机槽矿浆液面。当携带有滤饼的滤扇露出矿浆面时,它们就会挂在滤饼的表面上。由于它的粘性大,在干燥区也很难使其水分降低,致使滤饼水分增大；因此要尽最避免在过滤机槽中矿浆的液面上给料,以免入料冲击矿浆面而产生大量的泡沫。在实际生产中,大多采用在过滤机槽内液面下入料的方式。在生产过程中,不断用压力水喷洒过滤机槽内的液面,可收到消泡和降低滤饼水分的效果。当然喷水量不宜过大,以免影响过滤矿浆的浓度。2.3 PLC控制的方案不断有许多新的软逻辑控制软件产品被推出,传统PLC提供商也已经开始逐渐增加基于工业PLC的控制产品。另外,PLC开发费用中,软件开发费用所占的百分数正得

39、到稳定的增长。软逻辑控制软件产品正在逐步取代传统的继电器控制占主导地位的控制系统。继电器控制系统的控制效用是用硬件继电器实现的,而PLC的控制效用主要是用软件编程来实现的。PLC与继电器接触器控制的重要区别之一就是工作方式不同。继电器接触器控制是按并行方式工作的,也就是说是按同时执行的方式工作的,只要形成电流通路,就可能有几个继电器同时动作,而PLC是以反复扫描的方式工作的,它是循环地连续逐条执行程序,任意时刻它只能执行一条指令,PLC是以串行方式工作的,这种串行工作方式可以避免继电器控制的触点竞争和时序失配的问题。PLC控制系统中通常有以下几种配置：1、基本配置PLC控制系统的基本配置根据P

40、LC的类型可分为模板式(主流配置)、箱体式。模板式一般由CPU、电源、内存、IO模板及底板或机架和简易编程器。CPU模板确定了可进行控制的规模、工作速度、内存容量等等。选得合适与否至关重要,是系统配置中首先要进行的。内存模板是在CPU规定范围内选择,以满足存储用户程序的容量及其它性能要求。电源模板可以与CPU模板合二为一,也可是分开的,是依据PLC用的工作电源种类、规格以及是否为0模板提供工作及信号电源,以及容量需要来选择的。FO模板是依据FO点数确定模板规格及数量。FO点数可多可少,但其最大数量受CPU所能管理的基本配置能力限制。2、扩展配置扩展配置是在基本配置的基础上,增加扩展机架或扩展机

41、箱,从而增加IO点数的配置。扩展配置可充分利用CPU、内存、外设资源,使PLC的单点费用降低。且通过扩展配置还可实现远程安装,简化接线,便于维护等。扩展配置可分为远程扩展配置、当地扩展配置等。3、特殊配置配置特殊单元,实现特殊效用。根据效用划分,特殊单元大体为高速计数器单元、位置控制单元、模拟输入输出单元、温度检测单元等。高速计数器单元是中、大型高速计数信号用特殊的高速计数单元处理。它是通过总线与PLC连接,CPU可向它读写数据,实现对高速计数的控制。具体的高速计数单元有很多类型,有单路的,仅处理一路高速计数；有两路的,可处理两路高速计数；甚至还有更多路数。位置控制单元是用于运动部件的位置及速

42、度控制,是数控(CNC)技术在PLC控制系统中的运用。位控单元有单轴、双轴等类型。模拟量输入单元用以把模拟量转换成数字量。模拟量一般是指标准电流或电压信号。电流为4mA20mA,电压为0IOV或者15v或士10V等。转换后的数字量可以为2进制8位、10位、12位或更高,对应的分辨率分别为量程的1256、11024、14096等。模拟量输出单元用以把数字量转换成模拟量,模拟量也是标准电压、电流信号等。电流为4mA20mA,电压为010V或者l5v或士10V等。数字量也是2进制8位、10位、12位；有不同的分辨率。此外模出单元还可为输出脉冲,脉冲的充填系数或脉宽比正比于输出量。温度量是模拟量的一种

43、,只要能用变送器将其变换成标准电信号,模入单元即可对其进行处理。温度检测单元有温度传感单元、温度控制单元,温度数据链接单元等几种类型,分别用于输入、输出和数据传输等。第三章 总体结构与硬件选型3.1控制系统的结构控制系统：本机采用了PLC可编程控制器和触摸屏技术,可清晰直观的显示跳汰机各种工作状态。操作简易、轻松,按指令自动控制,大大提高了洗选。如图3-1所示。1、数控气动风阀 2、侧壁 3、出料端 4、浮动阀门 5、上位体 6、蝶阀 7、中煤机体8、总水管 9、接管 10、分水管 11、排料装置12、矸石椎体 13、浮标 14、进料端图3-1 SKT跳汰机的结构图1、机体结构该机为二段五室结

44、构形式,一段为矸石段,分为二室,二段为中煤段,分为三室。空气室设在筛下,沿跳汰机的宽度方向布置,其长度等于跳汰机的宽度。空气室为U形结构,在跳汰过程中,洗水作U形振荡,能量消耗小,水面平稳,物料分层好,占地面积少。各室之间设有隔板,减少风室之间串风串水现象,洗水脉动特性更为合理,有力的保证了跳汰机的洗选效果,各空气室内设有隔板,防止空气室受压变形。机体下部为角锥形,以便使跳汰过程中分选出来的重物料和透筛物直接滑入底部由斗式提升机运走,下部角锥体的一侧装有检查孔,以便进入检修。2、排料装置在矸石段和中煤段排料道中各安装一个排料轮,(有时称叶轮),通过调节电动机转速,来控制排料轮转速。为保证排料轮

45、在不转时不漏料,转动时不卡料,排料轮上增设了活动护板。3、浮标装置浮标检测部分用以反应所需排出物料层的厚度,以便控制排料量。浮标距筛板的高度可通过增减浮标上套管内的重物调整,使浮标稳定在不同密度的床层内工作。4、连接机构风箱与总供风管相连,通过各风管分别与筛下空气室相通。风箱装有立式锥形变径滑动风阀。采用多室共用风阀专业技术,进一步提高了数控风阀的工作性能,增强了供风的同步性,有效保证跳汰分层效果,减少事故点,降低维护量,降低了高压风的风量,减少了辅助设施的投资,节约能源,降低生产成本,操作简便。5、筛下补水系统水箱与总水管相连,用以补充筛下水。分水管上装有闸阀,用以控制各个筛下空气室的补充水

46、量,筛下顶水沿机体的宽度均匀给入,有利于床层脉动平稳,提高分层精度。3.2浮选设备选煤厂广泛采用的浮选设备主要有XJX型和XJM型浮选机,随着选煤技术的发展,这两种机型已不能完全满足大型化选煤厂的要求, 因此借鉴选矿行业的先进技术,对实现煤用浮选设备的大型化、高效化大有裨益。选矿用浮选机较有代表性的机型主要有XCFIIKYFII外充气机械搅拌式浮选机、BF型浮选机、JJFII浮选机、CLF粗颗粒浮选机等。这些浮选机结构独特,均可在煤泥浮选上有所作为。目前,XCFIIKYFII型浮选机单槽最大容积达160m3 ,可以满足大型或特大型选煤厂对浮选机大型化的要求；CLF粗颗粒浮选机可为解决选煤厂粗煤

47、泥回收提供新的思路；JJFII型浮选机在处理细粒煤泥上相比其他浮选设备有更好的分选效果,该机型最大单槽容积也已做到130m3。1、XJM浮选机和XJM-S浮选机系列 XJM浮选机是我国自行研制成功的浮选机,如图3-2所示。在我国使用比较广泛。该型浮选机两槽体之间由中矿箱连接,最后一槽有尾矿箱。中矿箱、尾矿箱均有调整矿浆液面的闸板机构。每个槽内均设搅拌机谈判放矿机构,两侧各有刮泡机构。槽体与前室中矿箱通过下边的U型管连通。该机特点是采用了三层伞型叶轮。第一层(上部)有6块直叶片,与定子配合吸入循环矿浆和套筒中的空气；第二层伞型隔板与第一层之间组成吸气室,由中空轴吸入空气；第三层是中心有开口的伞型

48、板,与第二层隔板之间形成吸浆室,前室矿浆通过中矿箱和U形管由此吸入。定子也呈伞形,在叶轮上方,由圆柱面和圆锥面两部分组成,其上分别开有6个和16个矿浆循环孔,定子锥面下端有16块径向呈60o夹角的定子导向片倾斜方向与叶轮旋转方向一致。该机对可浮性差的煤泥尤其是细粒高灰煤泥的选择性较差,对粗粒煤泥浮选效果也不太理想,精煤随尾煤损失较多。在XJM型浮选机的基础上, 煤炭科学研究总院唐山研究院研制成功了XJM-S系列浮选机。该型浮选机采用了矩形槽体、双层伞型叶轮、自吸式的吸气方式、混合的入料方式,把原XJM型的分隔空气和矿浆的伞型隔板用其他机构代替,重新对叶片高度和叶轮腔高度进行优化设计,使三层叶轮

49、变为两层。叶轮上、下循环量均可调节,以适应不同可浮性煤泥,通过定子盖板上的调节装置改变循环流道的截面调节上循环量,通过更换下吸口的调节板调节下循环量。采用“假底底吸,周边串料”的混合入料方式,即大部分前室入料通过假底中心吸料管吸入叶轮,其余通过假底周边与槽壁的间隙上升串入搅拌区,采用内置中矿箱,不起调节液面的作用。该机的定子设计成定子盖板和导向叶片的分体式结构,主要目的在于实现定子上的吸浆管与叶轮下吸口对中,叶轮下吸口伸入吸浆管内一定尺寸,保证吸入足够新鲜矿浆。实践证明,该型浮选机对煤泥的选择性好,分选效率高,已成为我国煤泥浮选的主要设备。 1、吸气管,2、混合室,3、喷嘴,4、喉管,5、伞形

50、器 图3-2 XPM8型浮选机充气搅拌机构的结构 2、旋流-静态微泡浮选柱如下图所示3-3关于浮选柱的研究最早出现于20世纪60年代,由加拿大人布廷发明。但由于气泡发生器容易结垢和堵塞,尾矿品位得不到保证,且运行不稳定等原因,该项研究很快进入低潮。近几年,随着柱分选技术的突飞猛进,浮选柱的发展和应用取得了重大突破。下面对我国广泛使用的旋流-静态微泡浮选柱进行介绍。旋流-静态微泡浮选柱的主体结构包括浮选柱分选段、旋流分离段、管浮选三部分。整个浮选柱为一个柱体,柱分离段位于整个柱体上部；旋流分离段采用柱锥相连的水介质旋流器结构,并与柱分离段呈上、下结构的直通连接。从旋流分选角度,柱分离段相当于放大

51、了的旋流器溢流管。在柱分离段的顶部,设置了喷淋水管和泡沫精矿收集槽；给矿点位于柱分离段中上部,最终尾矿由旋流分离段底口排出。气泡发生器与浮选管段直接相连成一体,单独布置在浮选柱柱体体外；其出流沿切向方向与旋流分离段柱体相连,相当于旋流器的切线给料管。气泡发生器上设导气管。柱分选技术的分选原理及在选择性方面的优势使其更好地适应了细粒甚至微细物料高选择性分选技术的发展,可以改善选矿工业细粒和微细粒矿物回收效果不佳的难题,是提高资源回收利用率的有效途径之一,因此在强化分选过程的研究中,一批新型高效的柱分选设备应运而生。纵观整个浮选柱的发展历程,其在分选过程中体现的高效性进展,主要表现在柱体高度降低、

52、充气方式更完善和矿化方式多样化三个方面。柱体高度降低表明浮选时间越来越短,也即矿化环境越来越好。1、 充气器,2、下体,3、上体,4、中间筒体5、风室,6、给料器,7、尾矿管图3-3 浮选柱结构3.3脱水系统的结构如图3-4所示,离心机脱水机大量应用于化工、石油、食品、制药、选矿、煤炭、水处理和船舶等部门。工业用离心机按结谈判分离要求,可分为过滤离心机、沉降离心机和分离机三类。离心脱水就是利用离心机转子高速旋转产生的强大的离心力,加快液体中颗粒的沉降速度,把样品中不同沉降系数和浮力密度的物质分离开。所以需要利用离心机产生强大的离心力,才能迫使这些微粒克服扩散产生沉降运动。离心机是利用离心力,分

53、离液体与固体颗粒或液体与液体的混合物中各组分的机械。离心机主要用于将悬浮液中的固体颗粒与液体分开；或将乳浊液中两种密度不同,又互不相溶的液体分开；它也可用于排除湿固体中的液体,例如利用离心力来进行脱除精煤中的水分等。特殊的超速管式分离机还可分离不同密度的气体混合物；利用不同密度或粒度的固体颗粒在液体中沉降速度不同的特点,有的沉降离心机还可对固体颗粒按密度或粒度进行分级。离心机有一个绕本身轴线高速旋转的圆筒,称为转鼓,通常由电动机驱动。悬浮液(或乳浊液)加入转鼓后,被迅速带动与转鼓同速旋转,在离心力作用下各组分分离,并分别排出。通常,转鼓转速越高,分离效果也越好。1、筛蓝 2、钟形罩3、入料口4

54、、螺旋转子5、布料锥6、上盖7、齿轮差速器箱体8、电动机9、三角皮带10、11、13、14、齿轮12、中间轴15、心轴16、外轴17、保护环18、机座图3-4 离心脱水机的结构图1、离心机的分类离心机可以根据各种因素分为很多种类型,如下：（1）可按分离因素Fr值将离心机分为以下几种型式： 常速离心机 高速离心机 超高速离心机（2）按操作方式分可将离心机分为以下型式： 间隙式离心机 连续式离心机其进料、分离、洗涤和卸渣等过程,有间隙自动进行和连续自动进行两种。（3）按卸渣方式分可将离心机分为以下型式： 刮刀卸料离心机-工序间接,操作自动。 活塞推料离心机-工序半连续,操作自动。 螺旋卸料离心机-

55、工序连续,操作自动。 离心力卸料离心机-工序连续,操作自动。 振动卸料离心机-工序连续,操作自动。 颠动卸料离心机-工序连续,操作自动。（4）按工艺用途可将离心机分为：过滤式离心机沉降式离心机。（5）按安装的方式分 立式离心机 卧式离心机 倾斜式离心机 上悬式离心机 三足式离心机（6）按国家标准与市场使用份额分离心机可以分为以下四种 三足式离心机 卧式螺旋离心机 碟片式分离机 管式分离机2、离心脱水机的原理和选型如图3-5所示,离心分离机的作用原理有离心过滤和离心沉降两种。离心过滤是使悬浮液在离心力场下产生的离心压力,作用在过滤介质上,使液体通过过滤介质成为滤液,而固体颗粒被截留在过滤介质表面,从而实现液-固分离；离心沉降是利用悬浮液密度不同的各组分在离心力场中迅速沉降分层的原理,实现液-固分离。离心就是利用离心机转子