自動化控制系統在洗煤設備上的應用與發展

河北冀中邯峰礦業有限公司武安云駕嶺礦 王娟

武安云駕嶺礦隸屬于河北冀中邯峰礦業有限公司，生產的無煙煤以低硫、低灰、高熱量而蜚聲中外，一直是冶金、化工、發電等行業企業的優質供方。主要品種有精粒煤、精小塊、精中塊、精大塊、精沫煤、中煤、煤沙和煤泥等。洗煤廠年原煤入洗能力超百萬噸。近年來，云駕嶺煤礦致力于中國式現代化企業建設，大力實施高質量發展戰略，堅持科技興礦、創新驅動，隨著生產科技水平的不斷提高，在采煤掘進和洗煤選礦工藝設備方面，自動化控制技術得到了廣泛應用。在信息技術和傳感技術的推動下，洗煤選煤設備的自動化控制將更加智能化和柔性化，自動化控制系統在洗煤設備上的應用研究永無止境。

一、機電自動化系統的基本組成

機電自動化是在原有的機電一體化技術的基礎上，融合自動控制技術對機電設備運行與控制方式的改進和提升。主要是通過一定的控制程序，使機電設備在無人或是少人操作的情況下，自動按照程序完成相應的操作內容。機電自動化設備除了比較基礎的機械系統和動力系統之外，還包括有傳感與檢測系統、控制系統、信息處理系統和執行機構等幾部分。

機械系統。機械系統是實現設備生產運行功能的基礎。主要由設備的地腳、機身、框架和傳動機構等組成，機械系統需要在保證其基本運行功能的同時，通過優化外形結構和用材用料以滿足自動化系統的安裝和使用要求。

動力系統。動力系統是機電設備的動力來源。通過電力動力源、燃油動力源等為設備提供動力，保證其具有足夠的動力維持啟停運行。洗煤廠的設備一般是以電能為動力源，包括電源、電動機、驅動電路、變頻器等。

傳感與檢測系統。傳感與檢測系統是控制系統的信息來源，由各種傳感器和各種儀表組成。用于實時檢測壓力、流量、速度、溫度等設備運行參數和環境參數，并將采集的參數信息以電信號的方式傳輸給控制系統。

信息處理系統。信息處理系統是控制系統核心，相當于機電設備的“大腦”，通過元件的搭配和組合，可對傳感與檢測系統傳遞過來的信息進行分析、判斷和處理，對執行機構發出指令。

執行機構。常見的執行機構主要包括電動、液壓、氣動等，是自動控制系統用于完成相應控制指令的運動部件。執行機構的方式應根據自動控制的對象合理選擇，以實現自動化控制下的機電設備實現高效運轉。

二、機電設備自動化控制的優勢

機電一體化進入到了自動化控制，是人類勞動工具進步又一次新的飛躍，機電設備自動化控制具有以下優勢：

第一是提高生產效率和產品質量。機電設備在統一程序的控制下能夠高效、準確地進行產品生產，既提高了機械設備的運行效率，又減少了人工操作出現的誤差。例如在選煤過程中，需要以絮凝劑的加藥量來保證循環水水質的穩定，實現絮凝劑制配添加的自動化控制。在上位機輸入所需濃度，機器就可以自動加水并攪拌完成配制，并由定量泵分配到每個加藥點，大大提高了準確性和工作效率。

第二是降低勞動強度。自動化控制系統可以使機電設備在無人或少人的狀態下自動運行生產，簡化了很多人工操作環節。不僅降低了人員的勞動強度，也可讓機械替代很多具有危險性的工作，改善了工人的工作環境，降低了人力資源成本。

第三是提高安全可靠性。自動化控制系統可以實時監控機械設備的各項運行參數，自動判斷和分析故障并進行故障報警，從而使操作人員及時發現故障停車檢修；還有很多自動控制系統具有自動保護功能，起到保護設備和避免事故發生的作用。

三、洗煤設備自動化控制的技術應用與創新

我國煤炭行業經歷了供給側結構性改革的洗禮，在去產能的基礎上求發展，開始尋求裝備自動化控制技術“點”的突破，以求設備操作過程的靈活控制和提高運行效率。主要是從國外引進自動化系統的控制軟件，對設備實行自主化進程控制和智能化自動控制。

全面建設中國式現代化的新征程已經開啟，倡導"創新驅動、協調發展、綠色生態、開放共享，實現高質量發展"的新理念。對于洗煤企業而言，創新驅動就是加大新技術的開發和應用；協調發展就是通過優化一次能源的精加工流程，為清潔能源的發展做好基本支撐和補充；綠色生態就是生產流程的節能減排和碳中和；開放共享就是產品結構和煤炭質量更加符合國家建設和人民生活的需求；高質量發展就是要更加注重向科學技術要質量，向信息化、自動化和數字化要效益。

我國進一步加大了自動化控制核心技術自主研發的投入，在二級自動化監控軟件，三級MES 自動化控制軟件以及一些重要專業領域的管理控制系統的研制和應用上取得了可喜成就，在運行質量、管控水平和工作效能上逐漸超過了進口控制軟件。自動化控制技術在煤炭洗選的高效生產上的應用也日臻成熟。例如重介質洗選過程的自動測控，可以很好地保證懸浮液在分選器中的密度穩定。

四、洗煤廠自動化控制技術的未來發展

對生產自動化整體流程的研究和優化，是洗煤廠自動化控制的發展方向。

研發更多自主知識產權的核心技術。我國在煤炭工業科技研究領域取得了許多歷史性進步，但是由于起步晚、底子薄、缺人才、投入少等因素，總體技術實力與西方發達國家還有很大差距，核心技術的原創性較低。這也為我國的科研人員提供了更加廣闊的創新和提升空間。技術創新是產業創新的基礎，理論研究是技術創新之源泉。近年來，我國自主研發了大量的控制軟件，說明我們的科研人員是有能力的。我們有產學研相結合的機制，有機電一體化的經驗，有軟硬件配套銜接的基礎，有博采眾長，勇于實踐的拼搏精神，更有獨立自主，自力更生的優良傳統，一定能夠自主研制出更多、更先進的自動化控制方面的核心技術。

提高整套控制系統的實時性和可靠性。優質無煙煤是云駕嶺煤礦的主導產品，對整條產線系統的實時性和可靠性的要求很高。運算速度更快、實時診斷更準、實時布控更穩、實時處理更及時，是優化改善生產工藝的能力必然趨勢。要加大計算機模擬仿真技術研究，通過采集最新數據，對各項數據進行綜合分析并進行科學處理，最大限度地發揮出自動化控制技術實時、可靠、高效的優勢。

數據挖掘和運用。凡是以可采集和可控制的物理參數做為控制對象的機電設備，從技術角度來講，都是可以研究出相應的自動化控制系統并實現自動化控制應用的。通過改善設備控制平臺系統的運行質量來實現洗煤生產全流程的自動化控制，數據的實時采集、分析和處理非常關鍵。數學模型的優化關系著生產各環節的自動控制，而實時參數支撐著數字模型的建立。在洗煤工藝技術研發中，數字模型和控制算法的廣泛引入和采用對數據的運用越來越頻繁，從而對數據的挖掘也越來越重要。

井下工作面

進入新時代，以計算機與微電子為基礎的自動化控制技術逐漸與傳統的機械化操作深度融合，使機電一體化進入到了自動化控制發展的新階段。在煤炭洗選企業，設備的自動化控制，可使總線技術通過將現場儀表與控制系統的通訊，指示設備按照控制系統設定的程序和工藝參數安全運行，并對設備運行情況和工藝參數進行實時的監控、記錄和自動保護。如此則保證了生產的連續高效和產品質量的持續穩定。為優質煤的回收率的穩定提高提供堅實的技術保障。