自动化控制系统在洗煤设备上的应用与发展

河北冀中邯峰矿业有限公司武安云驾岭矿 王娟

武安云驾岭矿隶属于河北冀中邯峰矿业有限公司，生产的无烟煤以低硫、低灰、高热量而蜚声中外，一直是冶金、化工、发电等行业企业的优质供方。主要品种有精粒煤、精小块、精中块、精大块、精沫煤、中煤、煤沙和煤泥等。洗煤厂年原煤入洗能力超百万吨。近年来，云驾岭煤矿致力于中国式现代化企业建设，大力实施高质量发展战略，坚持科技兴矿、创新驱动，随着生产科技水平的不断提高，在采煤掘进和洗煤选矿工艺设备方面，自动化控制技术得到了广泛应用。在信息技术和传感技术的推动下，洗煤选煤设备的自动化控制将更加智能化和柔性化，自动化控制系统在洗煤设备上的应用研究永无止境。

一、机电自动化系统的基本组成

机电自动化是在原有的机电一体化技术的基础上，融合自动控制技术对机电设备运行与控制方式的改进和提升。主要是通过一定的控制程序，使机电设备在无人或是少人操作的情况下，自动按照程序完成相应的操作内容。机电自动化设备除了比较基础的机械系统和动力系统之外，还包括有传感与检测系统、控制系统、信息处理系统和执行机构等几部分。

机械系统。机械系统是实现设备生产运行功能的基础。主要由设备的地脚、机身、框架和传动机构等组成，机械系统需要在保证其基本运行功能的同时，通过优化外形结构和用材用料以满足自动化系统的安装和使用要求。

动力系统。动力系统是机电设备的动力来源。通过电力动力源、燃油动力源等为设备提供动力，保证其具有足够的动力维持启停运行。洗煤厂的设备一般是以电能为动力源，包括电源、电动机、驱动电路、变频器等。

传感与检测系统。传感与检测系统是控制系统的信息来源，由各种传感器和各种仪表组成。用于实时检测压力、流量、速度、温度等设备运行参数和环境参数，并将采集的参数信息以电信号的方式传输给控制系统。

信息处理系统。信息处理系统是控制系统核心，相当于机电设备的“大脑”，通过元件的搭配和组合，可对传感与检测系统传递过来的信息进行分析、判断和处理，对执行机构发出指令。

执行机构。常见的执行机构主要包括电动、液压、气动等，是自动控制系统用于完成相应控制指令的运动部件。执行机构的方式应根据自动控制的对象合理选择，以实现自动化控制下的机电设备实现高效运转。

二、机电设备自动化控制的优势

机电一体化进入到了自动化控制，是人类劳动工具进步又一次新的飞跃，机电设备自动化控制具有以下优势：

第一是提高生产效率和产品质量。机电设备在统一程序的控制下能够高效、准确地进行产品生产，既提高了机械设备的运行效率，又减少了人工操作出现的误差。例如在选煤过程中，需要以絮凝剂的加药量来保证循环水水质的稳定，实现絮凝剂制配添加的自动化控制。在上位机输入所需浓度，机器就可以自动加水并搅拌完成配制，并由定量泵分配到每个加药点，大大提高了准确性和工作效率。

第二是降低劳动强度。自动化控制系统可以使机电设备在无人或少人的状态下自动运行生产，简化了很多人工操作环节。不仅降低了人员的劳动强度，也可让机械替代很多具有危险性的工作，改善了工人的工作环境，降低了人力资源成本。

第三是提高安全可靠性。自动化控制系统可以实时监控机械设备的各项运行参数，自动判断和分析故障并进行故障报警，从而使操作人员及时发现故障停车检修；还有很多自动控制系统具有自动保护功能，起到保护设备和避免事故发生的作用。

三、洗煤设备自动化控制的技术应用与创新

我国煤炭行业经历了供给侧结构性改革的洗礼，在去产能的基础上求发展，开始寻求装备自动化控制技术“点”的突破，以求设备操作过程的灵活控制和提高运行效率。主要是从国外引进自动化系统的控制软件，对设备实行自主化进程控制和智能化自动控制。

全面建设中国式现代化的新征程已经开启，倡导"创新驱动、协调发展、绿色生态、开放共享，实现高质量发展"的新理念。对于洗煤企业而言，创新驱动就是加大新技术的开发和应用；协调发展就是通过优化一次能源的精加工流程，为清洁能源的发展做好基本支撑和补充；绿色生态就是生产流程的节能减排和碳中和；开放共享就是产品结构和煤炭质量更加符合国家建设和人民生活的需求；高质量发展就是要更加注重向科学技术要质量，向信息化、自动化和数字化要效益。

我国进一步加大了自动化控制核心技术自主研发的投入，在二级自动化监控软件，三级MES 自动化控制软件以及一些重要专业领域的管理控制系统的研制和应用上取得了可喜成就，在运行质量、管控水平和工作效能上逐渐超过了进口控制软件。自动化控制技术在煤炭洗选的高效生产上的应用也日臻成熟。例如重介质洗选过程的自动测控，可以很好地保证悬浮液在分选器中的密度稳定。

四、洗煤厂自动化控制技术的未来发展

对生产自动化整体流程的研究和优化，是洗煤厂自动化控制的发展方向。

研发更多自主知识产权的核心技术。我国在煤炭工业科技研究领域取得了许多历史性进步，但是由于起步晚、底子薄、缺人才、投入少等因素，总体技术实力与西方发达国家还有很大差距，核心技术的原创性较低。这也为我国的科研人员提供了更加广阔的创新和提升空间。技术创新是产业创新的基础，理论研究是技术创新之源泉。近年来，我国自主研发了大量的控制软件，说明我们的科研人员是有能力的。我们有产学研相结合的机制，有机电一体化的经验，有软硬件配套衔接的基础，有博采众长，勇于实践的拼搏精神，更有独立自主，自力更生的优良传统，一定能够自主研制出更多、更先进的自动化控制方面的核心技术。

提高整套控制系统的实时性和可靠性。优质无烟煤是云驾岭煤矿的主导产品，对整条产线系统的实时性和可靠性的要求很高。运算速度更快、实时诊断更准、实时布控更稳、实时处理更及时，是优化改善生产工艺的能力必然趋势。要加大计算机模拟仿真技术研究，通过采集最新数据，对各项数据进行综合分析并进行科学处理，最大限度地发挥出自动化控制技术实时、可靠、高效的优势。

数据挖掘和运用。凡是以可采集和可控制的物理参数做为控制对象的机电设备，从技术角度来讲，都是可以研究出相应的自动化控制系统并实现自动化控制应用的。通过改善设备控制平台系统的运行质量来实现洗煤生产全流程的自动化控制，数据的实时采集、分析和处理非常关键。数学模型的优化关系着生产各环节的自动控制，而实时参数支撑着数字模型的建立。在洗煤工艺技术研发中，数字模型和控制算法的广泛引入和采用对数据的运用越来越频繁，从而对数据的挖掘也越来越重要。

井下工作面

进入新时代，以计算机与微电子为基础的自动化控制技术逐渐与传统的机械化操作深度融合，使机电一体化进入到了自动化控制发展的新阶段。在煤炭洗选企业，设备的自动化控制，可使总线技术通过将现场仪表与控制系统的通讯，指示设备按照控制系统设定的程序和工艺参数安全运行，并对设备运行情况和工艺参数进行实时的监控、记录和自动保护。如此则保证了生产的连续高效和产品质量的持续稳定。为优质煤的回收率的稳定提高提供坚实的技术保障。