在選煤技術(shù)發(fā)展進(jìn)程中，跳汰選因其具有處理量大、分選效果好、適應(yīng)性強(qiáng)等多項(xiàng)優(yōu)點(diǎn) ，曾長期占據(jù)領(lǐng)先地位。然而自上世紀(jì)后期以來，跳汰選應(yīng)用比重逐步縮小。究其原因，主 要是由于影響跳汰過程的因素甚多，自動控制難度較大，以致其內(nèi)在潛力尚未充分發(fā)掘。多 年來，曾有多種自控系統(tǒng)出現(xiàn)，但僅限于排料調(diào)節(jié)的初級階段，收效有限。長期的生產(chǎn)實(shí)踐 使 我們認(rèn)識到，完善的跳汰機(jī)自控，必須在跟蹤原料質(zhì)量變化進(jìn)行給、排料調(diào)節(jié)的同時(shí)監(jiān)測產(chǎn) 品質(zhì)量，形成閉環(huán)綜合自控系統(tǒng)。本研究正是沿著這一思路進(jìn)行，所開發(fā)的TKX系列跳汰機(jī) 自控裝置在生產(chǎn)中經(jīng)受了長期考驗(yàn)，由于其良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果，已為現(xiàn)場所接受。 

　　1　跟蹤原煤煤質(zhì)變化控制給煤理論 

　　盡管跳汰選涉及對“風(fēng)、水、給、排”4大參數(shù)的控制，但在實(shí)際生產(chǎn)操作過程中，將 風(fēng)、水調(diào)節(jié)好后就不再變化（偶爾微調(diào)即可）；這樣，控制的重點(diǎn)可以集中在“給、排”2 大參數(shù)之上。 

　　入選原煤煤質(zhì)特性的隨機(jī)變化是影響精煤灰分穩(wěn)定的擾動源，對此提出“跟蹤原 煤煤質(zhì)變化控制給煤”的理論，如圖1所示。 

　　從跳汰機(jī)自動控制的角度看，入選原煤煤質(zhì)特性的變化可分成2類，一類是原煤的“精、中 （夾矸煤）、矸”比例變化及電振給煤條件下粘滯性的變化對跳汰機(jī)一、二段重物料層厚度 的影響——這類變化可由“根據(jù)跳汰機(jī)一、二段重物料層厚度控制給煤”來解決；另一類是原煤的其它復(fù)雜變化（如原煤中各低密度級的含量及灰分、粒度 組成、泥化程度等）對跳汰機(jī)二段最佳分選密度的影響——這類變化可由灰分閉環(huán)控制（或 操作者憑借經(jīng)驗(yàn)觀察并 結(jié)合精煤快灰調(diào)解二段浮標(biāo)測量密度）追蹤二段最佳分選密度的變化來解決。 

　　圖1　跟蹤原煤煤質(zhì)變化控制給煤理論圖解（略） 

　　2　3個(gè)實(shí)時(shí)測量/分選密度與灰分閉環(huán)控制理論 

　　對于兩段結(jié)構(gòu)的跳汰機(jī)，精煤灰分取決于對二段分選密度的控制。對于采用 浮標(biāo)探測重物料層厚度的跳汰機(jī)控制系統(tǒng)，在控制過程中的任一時(shí)刻，在跳汰機(jī)二段存在著 3個(gè)實(shí)時(shí)測量/分選密度、浮標(biāo)實(shí)時(shí)測量密度、二段最佳實(shí)時(shí)分選密度、跳汰機(jī)二段實(shí)時(shí)實(shí) 際分選密度。 

　　在選煤生產(chǎn)要求分選精煤灰分最佳值為定值的前提下，由于入選原煤煤 質(zhì)隨機(jī)變化，在跳汰機(jī)二段必然對應(yīng)1個(gè)最佳實(shí)時(shí)分選密度，簡稱“二段最佳分選密 度”。 

　　由于入選原煤煤質(zhì)隨機(jī)變化，“二段最佳分選密度”必然是1個(gè)連續(xù)變化的隨機(jī)變量，如果要求每一時(shí)刻的溢流精煤灰分為最佳值，就必須控制“二段實(shí)際分選密度”，追蹤“二段最佳分選密度”的隨機(jī)變化。 在跳汰機(jī)自動控制系統(tǒng)中已經(jīng)建立了浮標(biāo)測量密度與二段實(shí)際分選密度的相關(guān)性。這樣，根 據(jù)測灰儀測得的精煤的實(shí)時(shí)灰分與設(shè)定灰分相對比，及時(shí)調(diào)整浮標(biāo)測量密度，通過給煤 /排料綜合優(yōu)化控制，就可改變二段實(shí)際分選密度，達(dá)到控制精煤灰分的目的，實(shí)現(xiàn)對精煤 的灰分閉環(huán)控制。 

　　3　跟蹤原煤煤質(zhì)變化控制給煤理論的實(shí)用性 

　　跟蹤原煤煤質(zhì)變化控制給煤理論的實(shí)用性在于，它不僅僅是指出問題的焦點(diǎn)，同 時(shí)提供了解決矛盾的具體可行方法，在現(xiàn)場應(yīng)用中體現(xiàn)出如下優(yōu)點(diǎn)。 

　　（1) 省去了給煤控制專用的檢測環(huán)節(jié)，控制系統(tǒng)得到簡化，控制功能大為增強(qiáng)。 

　　（2) 跳汰機(jī)一、二段重物料層厚度在相當(dāng)程度上實(shí)時(shí)反映原煤煤質(zhì)的變化，跟蹤原煤煤質(zhì) 變化的給煤控制時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于測灰儀的灰分反饋控制時(shí)間，在原煤難選或原煤煤質(zhì)波動頻繁 的復(fù)雜條件下，體現(xiàn)出快速跟蹤煤質(zhì)變化的實(shí)時(shí)控制效果，同時(shí)為實(shí)現(xiàn)精煤灰分 閉環(huán)控制奠定了基礎(chǔ)。 

　　（3) 特別適應(yīng)于一、二段排矸提斗提升能力受限的現(xiàn)場條件，可在保證精煤灰分穩(wěn)定前 提下，使跳汰機(jī)保持高處理量臨界狀態(tài)運(yùn)行，緩解了穩(wěn)定精煤灰分與增加處理量的矛盾 。 

　　（4) 解決了跳汰機(jī)控制參數(shù)過多的矛盾。由于一、二段重物料層厚度穩(wěn)定，對調(diào)節(jié)風(fēng)、 水的要求大為減弱，將風(fēng)、水、給、排的復(fù)雜控制化簡成“給、排控制為主，風(fēng)、水微調(diào)為 輔，灰分閉環(huán)控制把關(guān)”的簡化控制模式，使跳汰機(jī)的自動化程度顯著提高。 

　　4　TKX系列跳汰機(jī)自控系統(tǒng)簡介及其應(yīng)用效果 

　　4.1　TKX系列跳汰機(jī)自控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)(圖2) 

　　TKX-Ⅲ集成控制系統(tǒng)在輸出數(shù)控風(fēng)閥控制信號的同時(shí)，接收煤倉料位和一、二段重物料 層厚度測量信號，實(shí)現(xiàn)對一、二段排料系統(tǒng)和給煤雙重綜合優(yōu)化控制；根據(jù)測灰儀反饋的精 煤灰分與設(shè)定灰分相對比，自動調(diào)整二段重物料層厚設(shè)定值來調(diào)整二段浮標(biāo)的測量密度，進(jìn) 行灰分閉環(huán)控制。灰分閉環(huán)的調(diào)節(jié)作用同時(shí)對排料、給煤產(chǎn)生反饋?zhàn)饔茫瑯?gòu)成對入洗原煤煤 質(zhì)變化的實(shí)時(shí)跟蹤，在動態(tài)運(yùn)行過程中自動尋優(yōu)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)排料、給煤、灰分閉環(huán)的三重 綜合優(yōu)化控制。 

　　上位機(jī)可接收多臺控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)，構(gòu)成“集散控制模式”。在上述主要功能基礎(chǔ)上，配 備了與選煤廠集控、與現(xiàn)場關(guān)鍵設(shè)備的運(yùn)行閉鎖；同時(shí)控制系統(tǒng)配備了手/自動切換的多種 操作模式，構(gòu)成“自動操作為主，其它操作方式為輔”，適應(yīng)現(xiàn)場各種復(fù)雜情況下的操作需 求。 

　　圖2　TKX-Ⅲ型跳汰機(jī)自控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

　　4.2　TKX系列跳汰機(jī)自控系統(tǒng)的應(yīng)用效果 

　　表1　小康礦選煤廠鑒定性試驗(yàn)結(jié)果（略） 

　　TKX系列跳汰機(jī)自控系統(tǒng)先后應(yīng)用于老虎臺礦選煤廠、鐵煤集團(tuán)小康礦選煤廠、小青礦 選煤廠，截止2004年初已有6套裝置用于生產(chǎn)，其中老虎臺礦選煤廠的系統(tǒng)已穩(wěn)定 運(yùn)行7年之久。 

　　以小康礦選煤廠的鑒定性試驗(yàn)為例，自動控制與原手動控制相比較，效果如表1。 

　　使用TKX自控系統(tǒng)的各選煤廠的應(yīng)用效果如表2。 由表2可見，在動力煤的粒煤入洗條件下：跳汰機(jī)的數(shù)量效率均在96% 以上；矸中帶煤（-1.8含量）均在6%以下；由于原煤處理量比手動控制提高18%，現(xiàn)場分別 將入洗原煤粒度由原來23 mm降到15mm、13 mm ，即降低了入洗粒度的下限值，擴(kuò)大了入洗 量。 

　　4.3　給煤/排料/灰分閉環(huán)三重綜合優(yōu)化控制的現(xiàn)場試驗(yàn) 

　　小康礦選煤廠跳汰機(jī)精煤灰分閉環(huán)是在2002年6月投入的，取得了較為理想的試驗(yàn)效果。 記錄數(shù)據(jù)期間，給煤、排料、灰 分閉環(huán)全部在自動控制下進(jìn)行，同時(shí)要求保證精煤皮帶物料層厚度滿足測灰儀的要求，以保 證測量灰分的精度。控制系統(tǒng)將精煤灰分設(shè)定為19.6%。為了使灰分得到及時(shí)反 饋，取每分鐘即時(shí)灰分輸入控制系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、識別，之后對跳汰機(jī)二段設(shè)定值進(jìn)行自 動調(diào)整。該控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)測試曲線可以反映出原煤煤質(zhì)變壞后，通過三重自動調(diào)節(jié)使精煤灰 分穩(wěn)定的過程。 

　　表2　TKX自控系統(tǒng)在各選煤廠的應(yīng)用效果（略） 

　　4.4　實(shí)時(shí)控制特性分析 

　　通過對上述“給煤/排料/灰分閉環(huán)三重綜合優(yōu)化控制”的調(diào)節(jié)過程的分析，可以得出以下結(jié) 論。 

　　（1) 入選原煤煤質(zhì)是隨機(jī)實(shí)時(shí)變化的，在跳汰機(jī)二段的“3個(gè)實(shí)時(shí)測量/分選密度與灰 分閉環(huán)控制”和“跟蹤原煤煤質(zhì)變化控制給煤”的跳汰機(jī)控制理論，揭示了跳汰選內(nèi)在矛盾 的規(guī)律性。 

　　（2) 實(shí)施“給煤/排料/灰分閉環(huán)三重綜合優(yōu)化控制”，可有效地適應(yīng)原煤煤質(zhì)的變化 ，在跳汰機(jī)處理量保持高位運(yùn)行的同時(shí)，保證精煤灰分合格。即通過自動控制手段，找 出了解決上述矛盾規(guī)律性的方法。