1、第 11 期 山 西 焦 煤 科 技 No.112023 年 11 月Shanxi Coking Coal Science&TechnologyNov.2023技术经验收稿日期:2023-08-28作者简介:康凯(1997),男,山西阳曲人,2018 年毕业于北京科技大学,助理工程师,主要从事选煤厂机电技术工作(E-mail)772081333 东曲选煤厂 TDS 智能干选机供风系统改进康凯(山西焦煤 西山煤电(集团)有限责任公司东曲选煤厂,山西古交030200)摘要为解决东曲选煤厂 TDS 智能干选机供风质量及供风环境差,影响分选效果的问题,对供风系统进行了改进。采用 PLC 及变频器改进了
2、空压机启停方式;对供风系统配套的冷干机、储气罐排污方式进行升级改造,并对其老旧供风管路进行更新。改进后,设备供风环境的稳定性得到了保障,降低了配套设备、设施及配件的损耗,提高了 TDS 智能干选机的工作效率。关键词TDS 智能干选机;供风系统;变频;恒压供风中图分类号:TD94文献标识码:B文章编号:1672-0652(2023)11-0052-03山西焦煤西山煤电东曲选煤厂属于矿井型选煤厂,入洗矿井 2#、4#、8#、9#原煤。原煤矸石含量大,原采用人工手选矸石的方式排矸,2019 年、2020 年先后引入 TDS 智能干选机替代人工手选,提升了排矸效率。近年来 TDS 智能干选机分选效果达
3、不到预期要求,主要是现有供风系统不能维持持续供应和动态平衡,导致进行吹喷动作的电磁阀大量损坏,材料、配件及维保费用大幅增加,严重影响正常生产。因此,急需对 TDS 智能干选机供风系统改进。1TDS 智能干选机供风系统TDS 智能干选机主要是通过煤与矸石对 X 射线吸收能 力 的 不 同 来 区 分 煤 与 矸 石。粒 度 在 50 300 mm 的原煤在布料器上均匀单层布料,当煤与矸石通过 X 射线装置时,由于煤与矸石所含元素不同,其对辐射的吸收量不同,矸石吸收能力强而煤的吸收能力弱,探测器根据接受到的射线强弱,建立针对不同煤质特征相适应的分析模型,通过大数据分析,对煤与矸石的元素、位置等进行
4、数字化识别,最终通过智能喷吹系统,选出块煤,将矸石排出1.TDS 智能干选系统包括给料、识别、执行等主要系统,以及供风、除尘、冷却、配电、控制等辅助系统。作为执行系统中起主要作用的供风系统,主要包括空气压缩机、储气罐、冷干机等设备。其中空气压缩机3 台,1 台为阿特拉斯高压空气压缩机,功率 280 kW,供风能力 50 m3/min,2 台为低压空气压缩机,功率250 kW,供风能力 40 m3/min;储气罐两个,总容积50 m3;冷干机 3 台,总处理能力 160 m3/min.TDS 智能干选机供风示意图见图 1.图 1TDS 智能干选机供风示意图2存在问题1)供风压力不稳,供风量不足。
5、矿井煤层结构复杂,开采的各工作面煤质差别大,生产过程中煤与矸石的比例变化无据可循,经常出现大块矸石、杂物和水煤等,导致 TDS 智能干选机在分选过程中所需风量发生较大波动。在矿井工作面煤质正常的情况下,TDS 智能干选机只需开 1 台高压空气压缩机即可,但是在设备所需风量发生波动时,需要实时监测空压机压力数值,在低于或高于风压范围时,对 2 台低压空气压缩机进行开停操作,从而维持设备所需风压(TDS 运行所需风压为 0.55 0.75 MPa).虽然每台压风机均具有独立的集成控制器,可以独立操控(现场控制和远程控制),但由于人工观察压力数值和手动启停空压机存在误差及时间间隔,达不到连续供风需求
6、,造成供风压力不稳,导致TDS 智能干选机分选过程中的不稳定性,运行得不到保障。而且人工操作容易造成每台设备运行时间不平衡、设备磨损老化等问题,降低了设备的使用寿命。2)供风质量未达标。TDS 智能干选机由于精密程度较高,尤其是吹喷系统中关键部件吹喷电磁阀,其工作所需的高压风必须是经冷干机处理后温度低、杂质少且干燥的高压风,选煤厂改造初期基于生产成本考虑,压缩空气管道使用普通焊管输送高压风(高压风是达到露点的湿空气),随着使用时间的延长,压缩空气管道内部在水和氧气的作用下快速锈蚀,锈蚀到一定程度会脱落进入冷干机,在冷却器翅片表面冷凝水及微量油的作用下粘在翅片表面,久而久之,翅片间隙越来越小,阻
7、力越来越大,冷干机压力损失过大,导致流量与压力均会有一定程度降低,造成能量损失。虽然冷干机及其配套储气罐设置有排污,但是改造初期排污方式为人工手动排污,不仅增加劳动强度,而且排污不及时易造成 TDS 智能干选机喷咀堵塞,电磁阀大量损坏的同时一方面增加冷干机运行负荷,另一方面不同程度地影响供给 TDS 智能干选机的高压风纯度,进而影响 TDS 智能干选机的供风质量,导致 TDS 智能干选机的分选效果下降。3改造方案3.1变频恒压供风1)在现场安装 485 通讯转换模块,通过光纤完成通讯,将各机组集成控制器与主控制室 PLC 柜中的通讯模块联接,将现场各空压机控制器上的数据传输至集中控制柜中,为读
8、取数据与控制空压机奠定基础。空压机集中控制框图见图 2.2)采集空压机总管压力传感器压力信号,然后将压力信号转换成 DC4-20ma 的电流信号,传输到集中控制柜中,该信号是 PLC 进行编程控制的依据。根据生产实际,确定空压机的高低压力限制值,最高压力 0.75 MPa,最低压力 0.55 MPa.PLC 编程可以实现在后台完成数据的比较与分析,并发出控制指令。当用风压力低于 0.55 MPa,程序自动检测 3 台空压机的工作状态,优先启动低压风机,高压风机次之;当用风压力高于 0.75 MPa,程序自动检测 3 台空压机的工作状态,优先停止高压风机,低压风机次之。在风压控制过程中,变频器也
9、发挥了一定的作用。当设备起动超过设定的时间限值或者低于(高于)压力限定值时,系统会自动发出报警提醒。当 PLC 发生故障时,空压机可以恢复就地操作。图 2空压机集中控制框图3)利用工控机与 PLC 控制器的有效联接,在上位电脑上模拟出一个完整的画面,显示现场各运行参数,将整个网络的技术参数综合起来,实现信息整合与分析,由上位机进行远程监督与控制,完成机组的全面恒压供风控制。恒压供风 PLC 程序设计原理框图见图 3.图 3恒压供风 PLC 程序设计原理框图4)上位软件 IFix 直接读取网络传输的数据,实现多地控制室的监 测与控制,并 通 过 授 权 决 定 优先级。5)启用 458 通讯转换
10、模块,通过网络技术的灵活应用,将各机组集成控制器与主控制室 PLC 柜进352023 年第 11 期康凯:东曲选煤厂 TDS 智能干选机供风系统改进行有效通讯。能够结合生产需求,利用传感器技术采集现场压力数据,通过 PLC 编程实现控制功能,将 3台空压机自由组合,并结合变频技术,形成一个恒压供风节能控制系统。3.2冷干机、储气罐排污方式及配套管路的升级1)排污方式升级。为解决人工不能及时对储气罐、冷干机排污的问题,在现有冷干机、储气罐进气管路过滤器部位拆除原有的手动球阀,安装微引流防堵气动疏阀(见图 4),同时将原压缩空气管道所使用的普通焊管整体更换为内壁光滑、不易产生铁锈的浸锌管,其风阻率
11、更低、风量损耗更小。图 4微引流防堵气动疏阀图微引流防堵气动疏阀与传统排水器结构不同,内装不锈钢倒吊桶式浮球排水系统,属于连续动态排放,排放流量大,并设有内置过滤网和手动排污阀。即通过微量气体消耗来驱动排水器,同时可将冷凝液随时引入排水器并排除,当检测到排水器内部被空气填满,水流无法流过时,内部感应装置会打开很小的排气口把排水器内部空气排出,把水流引入排水器,解决废水杂质排泄不及时的问题。该排水器具有运行无噪音,对安装位置无要求,排水出口不易堵塞等特点。2)更换浸锌管。将冷干机至 TDS 智能干选机所使用压缩空气管道由原来的普通焊管整体更换为内壁光滑,不易产生铁锈且风阻率更低、风量损耗更小的浸
12、锌管(原使用的输气管路为普通焊管)。3)加装先导气阀。整体拆除 TDS 智能干选机现有的因水汽及长期运行等原因已锈蚀严重的旧先导气管路和管件,更换 TDS 设备内部现有的镀锌管道为不锈钢管件,并在高压风进 TDS 吹喷电磁阀前的管路增加先导过滤阀。改进后 TDS 智能干选机高压风管道系统见图 5.图 5改进后 TDS 智能干选机高压风管道系统图4经济效益 改造后,TDS 智能干选机分选后矸中带煤率从2022 年平均 0.69%降到 0.40%,按照 2022 年全年排矸量 38 万 t 计算,多回收原煤 1102 t,按照原煤平均返厂价 625 元/t 计算,增加经济效益 68.875 万元。
13、同时,2 台 TDS 智能干选机每月比改造前少更换电磁阀 10 个,按单个电磁阀 4332 元计,每年可节约成本约 52 万元。5结语 通过对 TDS 智能干选机供风系统内设备设施的升级改造,提高了压风机供风效率,降低了电磁阀的损坏率,保证了 TDS 智能干选机供风环境的稳定性,提高了 TDS 智能干选机工作效率。压缩空气是影响TDS 智能干选机分选效果及电磁阀使用寿命的重要因素,在 生产过程中 必须保证稳 定 的 供 气 效 率 及质量。参考文献1李文儒,刘国超.TDS 智能干选机在东曲选煤厂的应用J.山西焦煤科技,2022,46(12):52-54.45山 西 焦 煤 科 技2023 年第 11 期
