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    煤礦選煤廠的配煤系統(tǒng)是一個(gè)非線性、時(shí)變和大滯后的過程，在其控制過程中，灰分度是一個(gè)非常重要的控制參數(shù)。目前常采用PID控制裝置，但這種PID控制適應(yīng)能力差，對(duì)高頻干擾非常敏感。而且由于灰分度是一個(gè)非線性時(shí)變參數(shù)，加上工作環(huán)境的隨機(jī)性，很難建立一個(gè)精確的數(shù)學(xué)模型。而模糊和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制是一種非線性控制方式，對(duì)無法取得數(shù)學(xué)模型或數(shù)學(xué)模型相當(dāng)粗糙的系統(tǒng)可以取得滿意的控制效果。

1、 控制對(duì)象分析及系統(tǒng)總體框架

    根據(jù)選煤廠的工藝流程和對(duì)配煤系統(tǒng)的分析，可以總結(jié)出配煤系統(tǒng)具有以下控制特性：

    （1）給煤機(jī)的給煤量與變頻器的頻率之間具有嚴(yán)重的非線性；

    （2）具有較大的時(shí)間滯后。由于在線測灰儀有一定的反應(yīng)周期以及給煤機(jī)轉(zhuǎn)速變化使給煤量變化后，要經(jīng)過皮帶的運(yùn)輸才能造成煤流量的變化，造成了時(shí)間滯后。

    （3）具有灰色性。煤倉中煤料的粒度、形狀、密度、含水量以及煤料與外套筒間的摩擦力等信息不能獲得，而這些因素對(duì)煤料出口的流量都有影響。

    （4）儲(chǔ)煤倉在發(fā)生堵倉、穿倉和空倉等情況下，給煤機(jī)擋板需要人工調(diào)節(jié)，對(duì)象特性發(fā)生變化。
 
    綜上所述，由于參配品種煤的灰分和煤量時(shí)刻變化、存在煤流運(yùn)輸滯后、灰分測量值存在檢測滯后等原因，我們?cè)趯?shí)際的配煤操作中不能簡單的按照上一章基于專家系統(tǒng)的煤配比的流量控制。究其原因主要在于：在配煤控制策略的專家推理中，專家知識(shí)只是基于各種淺層知識(shí)的推理，而不能充分利用蘊(yùn)涵在系統(tǒng)實(shí)時(shí)采樣數(shù)據(jù)中的不可測因素及其變化等隱含知識(shí)。因此在專家系統(tǒng)中對(duì)配煤流量的調(diào)節(jié)只能采取間斷調(diào)節(jié)，即當(dāng)煤流量變化顯著（如空倉或是堵倉時(shí)）再診斷調(diào)節(jié)。考慮以在線灰分儀的灰分或發(fā)熱量作為反饋參數(shù)，以產(chǎn)品煤的給煤量（可以實(shí)施細(xì)調(diào)）作為調(diào)節(jié)手段。由于裝車煤的質(zhì)量考核依據(jù)是各車皮平均采樣混合后的樣本的化驗(yàn)值，所以，累計(jì)灰分（發(fā)熱量）是裝車質(zhì)量的主要衡量標(biāo)準(zhǔn)。有了基于灰分的反饋控制，就不需要知道各煤倉確切的灰分、煤流量以及其它復(fù)雜因素，而達(dá)到上述要求。基于灰分反饋的系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。
 

2、選煤廠配煤工藝

    濟(jì)寧二號(hào)煤礦選煤廠為年處理原煤400萬噸的大型礦井選煤廠，洗煤工藝為入洗原煤采用混合跳汰,煤泥采用沉降離心機(jī)和壓濾機(jī)處理。主要產(chǎn)品包括：篩分原煤、塊精煤、末精煤和動(dòng)篩精煤和洗混煤。塊煤重介選矸系統(tǒng)為后來補(bǔ)充，300―50mm物料采用斜輪分選機(jī)分選，生產(chǎn)的塊精煤產(chǎn)品可作為塊煤單獨(dú)銷售，也可作為一般動(dòng)力煤銷售。選煤廠配煤裝車工藝系統(tǒng)如圖2所示（二號(hào)井選煤廠目前有539、540兩條裝車線，裝車工藝相同）。

圖2  選煤廠配煤裝車工藝

    濟(jì)寧二號(hào)煤礦選煤廠現(xiàn)有四個(gè)品種煤，分別存放于8個(gè)煤倉，它們分別是：3個(gè)原煤倉、2個(gè)洗末精煤倉、2個(gè)塊精煤倉、1個(gè)高灰精煤倉。其中，高灰精煤倉即將增建，本方案將其考慮在內(nèi)。

    火車裝車有兩條軌道，分別對(duì)應(yīng)539、540兩條裝車皮帶。每個(gè)原煤倉有4臺(tái)給煤機(jī)，2個(gè)供給539皮帶，另2個(gè)供給540皮帶；2個(gè)末精煤倉各配1個(gè)給煤機(jī)，分別供給兩條皮帶；2個(gè)塊精煤倉各配6臺(tái)給煤機(jī)，分別供給兩條皮帶；高灰精煤倉配有2臺(tái)給煤機(jī)，通過皮帶和溜槽（控制閘板）分別供給兩條皮帶。這樣每條皮帶各有14臺(tái)給煤機(jī)為之給煤。

3、影響配煤效果的工藝問題

    目前工藝條件下，配煤操作中存在著若干影響配煤效果的工藝問題：

    （1）通常配煤的灰分是時(shí)刻變化的，有些煤種（如原煤）的灰分的波動(dòng)范圍還較大。

    （2）各配煤倉的給煤量也是時(shí)刻變化的。無論是閘板調(diào)節(jié)或是變頻調(diào)節(jié)，對(duì)于同一開度或同一頻率，在不同的時(shí)刻，其煤量也可能是不同的。

    （3）灰分儀的瞬時(shí)值存在1分鐘左右的延遲，并且皮帶上煤流存在一定的傳輸時(shí)間，配煤系統(tǒng)存在較大的滯后。
     
    鑒于以上影響配煤效果的工藝問題，我們進(jìn)行了以下改進(jìn)措施：采用灰分反饋控制；煤量在線監(jiān)測；煤量采用變頻器調(diào)節(jié)方式。改造以后的配煤裝車工藝如3圖所示：

圖3  改造后的選煤廠配煤裝車工藝流程

參考文獻(xiàn)

1 李士勇.模糊控制.神經(jīng)控制和智能控制論. 哈爾濱市：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1998

2 章衛(wèi)國.楊向忠.模糊控制理論與應(yīng)用. 西安市：西北工業(yè)大學(xué)出版社，1999

3 張立明•人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的模型及其應(yīng)用•復(fù)旦大學(xué)出    版社，1992

作者簡介：

    王致杰，男，1964年生，山東省濰坊市人，1985年畢業(yè)于山東科技大學(xué)自動(dòng)化系，教授，博士，主要從事工業(yè)微機(jī)控制、模糊控制和網(wǎng)絡(luò)方面的研究。發(fā)表論文30篇，有多項(xiàng)科研成果。