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重介分选精煤灰分自动控制系统的研究与应用

重介分选精煤灰分自动控制系统的研究与应用

作者：程凯太原理工大学

学位级别：硕士

随着我国“十四五”规划和2035年远景目标纲要中提出要坚持创新驱动发展,全面塑造发展新优势、加快发展现代产业体系,巩固壮大实体经济根基和推动绿色发展,促进人与自然和谐共生等要求,煤炭作为我国消耗量最大的一次能源,煤炭行业的发... 详细信息

随着我国“十四五”规划和2035年远景目标纲要中提出要坚持创新驱动发展,全面塑造发展新优势、加快发展现代产业体系,巩固壮大实体经济根基和推动绿色发展,促进人与自然和谐共生等要求,煤炭作为我国消耗量最大的一次能源,煤炭行业的发展必须符合创新、现代化、绿色的发展要求。对于选煤厂来说亦是如此,近年来,各大选煤厂积极顺应时代潮流,紧跟创新步伐,不断推进选煤厂的智能化发展进程。重介分选作为煤炭洗选的必经环节,其智能化发展水平在一定程度上代表了整个选煤行业的智能化发展水平。目前,重介分选中针对分流、补水、加介等控制执行机构的操作已基本实现自动化,重介分选的自动控制得到了一定程度的发展。然而,在实际生产过程中,由于原煤煤质的波动、工作人员操作不当、工艺和设备不匹配等原因,或多或少会对重介系统控制带来影响,最终导致精煤产品灰分不合格,影响产品质量,不仅不符合绿色的发展理念,还给选煤厂带来巨大的经济损失。因此,针对上述问题,如何实现重介分选精煤灰分自动控制就成为当前选煤厂智能化发展的关键问题。文献综述表明,针对重介悬浮液密度自动控制系统的研究已经比较成熟,基于PID和模糊控制的控制系统能很好的实现重介悬浮液密度的自动控制,在各大选煤厂有了广泛地和成熟地应用。而对于重介分选精煤灰分自动控制即灰分回控来说,其智能化发展水平远远没有达到实际生产工艺要求。灰分回控系统的实质就是系统控制下生产出来的产品精煤灰分作为反馈输入,在预先输入精煤灰分目标值的基础上指导重介悬浮液密度的自动更新设定,不需要人工手动输入。这就要求在有成熟可靠的密度控制系统的基础上,还需要可靠的精煤灰分输出作为反馈值。不仅如此,重介分选系统作为一个大滞后性、大惯性的系统,及时的精煤灰分反馈更加能够保证系统的稳定性和可靠性。本文首先提出了整体方案设计,介绍了重介分选原理及其工艺,构建了重介分选精煤灰分自动控制系统的整体框架并给出技术路线图。其次,针对重介悬浮液密度自动控制系统,分析了影响悬浮液密度波动的原因,对现场的工艺进行了改造,并提出了基于PID控制自动补水与多参数解耦模糊控制自动分流无扰切换的复合控制模型。然后,对于精煤灰分回控环节,先根据精煤灰分时间序列的非线性和滞后性等特点,提出了基于EMD-LSTM方法的预测模型,EMD分解方法能针对性解决精煤灰分时间序列的非线性波动问题,降低时间序列中的“噪声”,LSTM神经网络适合延迟性时间序列的预测,能针对性解决精煤灰分时间序列的滞后性问题;同时对精煤灰分数据进行SPC分析,进一步判断预测数据是否受控,从而进一步加强自动控制系统的稳定性;通过分析后的结果判断系统是否受控,从而决定是否采用闭环反馈控制。最后,将设计好的重介分选精煤灰分自动控制系统工业应用于中兴选煤厂,通过以传感器、执行机构为主的设备层,以AB公司生产的1769系列PLC为主的控制层和以服务器、上位机及组态软件和MATLAB作为算法引擎为主的管理层组成的软硬件系统实现,根据最终的效果对比看出,本文设计的重介分选精煤灰分自动控制系统的可靠性在现场的工业应用得到了初步验证。

关键词：重介分选悬浮液密度模糊控制精煤灰分预测经验模态分解（EMD）长短期记忆神经网络（LSTM）统计过程控制（SPC）模糊自适应PID

基于EMD-LSTM的重介分选精煤灰分时间序列预测方法研究

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煤炭工程 2022年第2期54卷 133-139页

作者：程凯王然风付翔太原理工大学矿业工程学院山西太原030024

针对重介分选的智能化发展需求,根据重介精煤灰分数据噪声特征及灰分过程控制对灰分预测精度、预测时长的要求,提出了基于EMD-LSTM的重介精煤灰分时间序列预测方法。首先,通过经验模态分解(EMD)算法将重介精煤灰分时序数列中的不同尺度... 详细信息

针对重介分选的智能化发展需求,根据重介精煤灰分数据噪声特征及灰分过程控制对灰分预测精度、预测时长的要求,提出了基于EMD-LSTM的重介精煤灰分时间序列预测方法。首先,通过经验模态分解(EMD)算法将重介精煤灰分时序数列中的不同尺度分量逐级分解出来,生成一系列具有相同特征尺度的本征模函数,从而去除一定噪声影响;其次,进一步借助于长短期记忆(LSTM)神经网络可解决数据的长期依赖问题,从而在长时间视野预测方面表现更为突出。该方法应用于实际数据集的短期预测,实验结果表明,对LSTM神经网络进行参数寻优后,基于EMDLSTM的重介分选精煤灰分指标时间序列预测方法中,去除IMF1分量的模型所得的预测结果具有最小的标准差σ(0.1481)和平均绝对误差λ(0.1184),去除噪声后的EMD-LSTM模型可使预测准确性显著提高,能够有效解决精煤灰分预测的问题。

关键词：重介分选精煤灰分时序数列噪声经验模态分解(EMD) 长短期记忆神经网络(LSTM) 精煤灰分预测

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锦界选煤厂煤泥水智能加药系统的研发与应用

智能矿山 2024年第4期5卷 39-44页

作者：艾熙昭国能神东煤炭洗选中心锦界选煤厂

湿法选煤工艺是目前国内选煤厂适用的主流工艺,湿法选煤工艺无论是跳汰选煤工艺还是重介选煤工艺,实际生产时都会产生大量煤泥水,煤泥水的处理环节是湿法选煤工艺中的重要一环。选煤厂的煤泥水处理方式为加药浓缩沉降、压滤脱水回收。... 详细信息

湿法选煤工艺是目前国内选煤厂适用的主流工艺,湿法选煤工艺无论是跳汰选煤工艺还是重介选煤工艺,实际生产时都会产生大量煤泥水,煤泥水的处理环节是湿法选煤工艺中的重要一环。选煤厂的煤泥水处理方式为加药浓缩沉降、压滤脱水回收。加药浓缩沉降产生的澄清水作为选煤厂循环水,在选煤厂生产中一直循环利用,如果循环水中煤泥含量过高,会直接影响跳汰和重介分选效果。为实现煤泥水高效沉降,国能神东煤炭洗选中心锦界选煤厂(简称锦界选煤厂)研发建设了一套适用于该选煤厂的煤泥水智能加药系统。

关键词：煤泥水跳汰选煤煤泥含量选煤厂重介分选压滤脱水加药系统澄清水

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大柳选煤厂块煤分选系统的优化改造实践

煤炭加工与综合利用 2024年第4期 19-21,25页

作者：王文明中国华能集团有限公司华亭煤业大柳煤矿选煤厂甘肃平凉744100

介绍了华亭煤业大柳选煤厂的洗选工艺流程,分析了块煤分选过程中存在的原煤泥化严重、合介泵上料不稳定、浅槽分选机流量紊乱、介质分流量调节不准确等问题。选煤厂为提升块煤分选系统的分选效率,在设备、工艺方面进行了一系列优化改造... 详细信息

介绍了华亭煤业大柳选煤厂的洗选工艺流程,分析了块煤分选过程中存在的原煤泥化严重、合介泵上料不稳定、浅槽分选机流量紊乱、介质分流量调节不准确等问题。选煤厂为提升块煤分选系统的分选效率,在设备、工艺方面进行了一系列优化改造,改造后大幅度提高了块煤分选系统的分选效率,保证了块煤分选系统的稳定性、高效性。

关键词：选煤厂重介分选块煤优化改造提质增效

重介分选智能密度控制技术在三河口选煤厂的应用

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煤炭加工与综合利用 2022年第10期 9-13页

作者：陈德奋李丽丽朱思斌卜倩倩李旭李杰蔺浩枣庄矿业集团三河口矿业公司选煤厂山东枣庄277000

为了提高重介精煤灰分稳定性,减少人工干预的不确定性,有效抑制重介分选环节因洗选系统工艺参数变化产生的随机性干扰,实现合格介质密度的动态调节,三河口选煤厂提出重介分选智能密度控制技术,以原煤浮沉试验为基础,建立分区段、多模态... 详细信息

为了提高重介精煤灰分稳定性,减少人工干预的不确定性,有效抑制重介分选环节因洗选系统工艺参数变化产生的随机性干扰,实现合格介质密度的动态调节,三河口选煤厂提出重介分选智能密度控制技术,以原煤浮沉试验为基础,建立分区段、多模态、变工况在线递推系统辨识模型;在单回路PID算法的基础上研发基于精煤灰分与合格介质密度辨识模型的先进控制算法(MPC),利用先进控制算法预测控制、不断修正、滚动优化,实现了密度—灰分的智能闭环控制。投入运行后,控制精煤灰分在期望值误差范围内,确保精煤灰分满足客户需求,提高了选煤厂的经济效益。该控制技术提供了分选单一原煤或多种煤质相近的原煤时智能密度控制的新思路、新方法。

关键词：选煤厂重介分选辨识模型控制算法智能密控

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选煤厂重介质分选系统的优化改造及应用

石化技术 2024年第1期31卷 248-249页

作者：吕真星山西铺龙湾煤业有限责任公司山西大同037000

针对选煤厂重介分选系统存在的工作效率偏低、跑介量偏高等问题进行分析,并针对性地提出优化改造技术措施,针对预分选系统堵筛问题,提出增设分料盘、优化介质液切入角等方式进行改造;针对高频筛跑出明显问题,提出优化高频筛网的方式。... 详细信息

针对选煤厂重介分选系统存在的工作效率偏低、跑介量偏高等问题进行分析,并针对性地提出优化改造技术措施,针对预分选系统堵筛问题,提出增设分料盘、优化介质液切入角等方式进行改造;针对高频筛跑出明显问题,提出优化高频筛网的方式。优化改造完成并进行现场应用后,重介分选系统运行可靠性得以提升,降低了生产成本并提升了经济效益。所提出的优化措施可为其他选煤厂重介分选系统优化提供参考。

关键词：重介分选高频筛优化改造

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某煤矿原煤性质分析及重介分选效果评价

山西化工 2022年第6期42卷 109-111页

作者：原凯凯晋能控股煤业集团四侯煤矿山西晋城048000

以某煤矿10#煤为研究对象,首先对其进行理化特性研究,其次分析了原煤可选性,再通过重介质旋流器分选,评价其分选效果,提出分选优化措施。

关键词：煤矿原煤性质重介分选评价

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选煤厂重介分选系统优化改造及应用

机械管理开发 2022年第12期37卷 88-90页

作者：郝炜峰山西汾西矿业(集团)有限责任公司洗煤厂山西介休032000

针对选煤厂重介分选系统存在的工作效率偏低、跑介量偏高等问题进行分析,并针对性地提出优化改造技术措施,针对预分选系统堵筛问题,提出增设分料盘、优化介质液切入角等方式进行改造;针对高频筛跑出明显问题,提出优化高频筛网的方式。优化改造完成并进行现场应用后,选煤厂重介分选系统运行可靠性得以提升,降低了生产成本并提升了经济效益。所提出的优化措施可为其他选煤厂重介分选系统优化提供经验参考。

关键词：选煤厂重介分选重介旋流器高频筛入料性质

重介分选过程密度宽域智能控制方法研究与应用

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重介分选过程密度宽域智能控制方法研究与应用

作者：邱佳楷太原理工大学

学位级别：硕士

近些年来随着智能化洗煤厂的不断推进,重介分选作为煤炭洗选中必不可少的环节,以自动补水及自动分流为主要控制对象的重介分选自动控制得到了较大的发展。但在实际生产中由于原煤煤质的变化以及灰分回控的发展,对密度的控制范围以及密... 详细信息

近些年来随着智能化洗煤厂的不断推进,重介分选作为煤炭洗选中必不可少的环节,以自动补水及自动分流为主要控制对象的重介分选自动控制得到了较大的发展。但在实际生产中由于原煤煤质的变化以及灰分回控的发展,对密度的控制范围以及密度的调节速度提出了更高的要求。通过对生产现场的调研与分析,现有分选系统无法满足生产的主要原因有合格介质桶的缓冲能力有限无法满足密度在大幅调节时所带来的的悬浮液体积的改变以及补水阀与分流阀的控制流量有限无法快速大范围的调节密度。因此本文提出重介分选过程密度宽域智能控制,分析研究重介分选工艺过程,从控制的角度出发将分选过程分为密度稳态控制、密度阶跃上升控制、密度阶跃下降控制,对三种控制模式及其切换策略进行研究。针对现有三产品重介旋流器分选工艺存在的合格介质桶缓冲能力不足的问题提出反分流工艺,将合格介质桶中悬浮液通过反分流泵输送到浓介桶中以增加合格介质桶的缓冲能力;对于密度调节缓慢的问题通过加介阀向合格介质桶中添加浓介以增加密度上调的速度。宽域密度控制方案采用系统切换,对于不同的工况采用不同的控制模式。稳态模式下分流阀采用模糊控制,补水阀采用PID控制,加介阀采用恒值控制;密度阶跃下降模式下反分流与补水阀均采用PID控制;密度阶跃上升模式加介阀采用采样控制,补水阀采用PID控制。模式之间切换通过采用BP神经网络与SVM分类共同完成,由BP神经网络实现对于调节过后合格介质桶液位的预测,SVM根据预测得到的液位以及密度偏差值等因素对工况进行判断,实现模式之间的切换。在制定完控制方案后,本文详细分析了重介分选过程中合格介质桶内流量的变化,最终以合格介质桶中体积的平衡关系以及介质的平衡关系,建立了重介分选的传递函数矩阵。通过工业现场实验并采集数据进行分析,得到了传递函数的参数。最终通过Simulink进行仿真验证,仿真结果表明可以顺利实现模式之间的切换,并且有较好的调节效果。本文采用AB生产的1769系列PLC为底层核心硬件,上位机软件采用组态王完成底层硬件与上层软件平台的连接。软件平台采用OPC通讯方式实现软件之间的通讯,包括Python、数据库以及OPC服务器端之间的通讯。本系统已经在新柳选煤厂进行试运行,试运行阶段系统运行可靠,可以很好的解决由于现场煤层夹矸所带来的的密度设定值反复调节及调节幅度大等问题,密度的稳定性得到了很大的提高。

关键词：重介分选宽域密度控制切换策略 BP神经网络支持向量机