摘  要： 結(jié)合兗州煤礦應(yīng)用實(shí)踐，分析了跳汰機(jī)分選效果的影響因素，為操作和技改提供了依據(jù)。實(shí)現(xiàn)跳汰風(fēng)閥參數(shù)的閉環(huán)控制，提高了原煤的分選質(zhì)量。
關(guān)鍵詞： 跳汰機(jī)；床層；松散度；數(shù)控風(fēng)閥；傳感器

　目前大多洗煤廠采用的主洗設(shè)備是跳汰機(jī)，其最核心的部分是自動排料系統(tǒng)和風(fēng)閥控制系統(tǒng)。跳汰洗煤是指物料在垂直升降的變速水流中，按密度分選的過程。跳汰選煤過程復(fù)雜，其分選效果依據(jù)與跳汰機(jī)相配套的整個系統(tǒng)，其中主要是排料系統(tǒng)和風(fēng)閥系統(tǒng)。排料系統(tǒng)的準(zhǔn)確性影響著跳汰選煤的回收率；及時性制約著跳汰機(jī)的處理量；自動化程度的高低影響其工藝指標(biāo)。風(fēng)閥控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作周期對水流的脈動特性有很大影響，直接影響到跳汰機(jī)的分選效果及生產(chǎn)能力。而跳汰過程中的主要影響因素為：按密度分層與松散度；松散形式與數(shù)控風(fēng)閥；寬級別或不分級入選。
1 物料粒度和跳汰分層的關(guān)系
　跳汰分選是通過不同密度的物料顆粒在上下脈動的水流中，產(chǎn)生不同的速度進(jìn)行換位分層。顆粒分層主要發(fā)生在上升期，上升初期物料顆粒所受合力的大小與顆粒本身所處的位置有關(guān)，決定了顆粒在該周期能否分層。在上升期，水為顆粒提供了主要動力，顆粒小的物料速度快，顆粒大的物料速度慢。而下降期重力是主要的影響因素，顆粒大的物料速度快，顆粒小的物料速度慢。分層之后相同粒度下，密度大的物料分布相對靠下；相同密度下粒度大的物料分布也相對靠下。形成了密度相同的物料在脈動后處于不同層次，而密度不同的物料又會處于同一層。
　實(shí)驗發(fā)現(xiàn)煤粒分層情況服從統(tǒng)計規(guī)律，因此可以建立數(shù)學(xué)模型，用統(tǒng)計的方法得到不同煤層的歸層能力及歸層系數(shù)，進(jìn)而得到每次跳汰后煤粒的分層清晰度。通過研究跳汰次數(shù)和清晰度的關(guān)系，得到最佳跳汰次數(shù)[1]。


　根據(jù)以上數(shù)學(xué)模型知，分層清晰度可以判斷跳汰時煤炭的分層情況隨跳汰次數(shù)的變化情況[1]。

2 傳感器與床層檢測的關(guān)系
　跳汰過程離不開床層，床層是物料按密度分層的介質(zhì)，而床層密度檢測方法很多，裝置基本上是浮標(biāo)和傳感器。傳感器的作用反映了床層總厚度中輕重產(chǎn)物分界處的準(zhǔn)確位置，等效于具有一定體積及密度的煤塊在床層中實(shí)際的運(yùn)動狀況。它具有重要的意義，直接決定了信號檢測的準(zhǔn)確與否。為了改善測量精度提出用γ射線輻射探測器檢測床層物料密度。

3 松散度與按密度分層的關(guān)系
　跳汰過程是周期性脈動過程，以保證一定的松散度范圍，松散度上限過大、過小對礦物按密度分層都不利。床層松散度一般定義為動篩跳汰機(jī)床層中空隙體積占床層總體積的百分?jǐn)?shù)。
　床層中煤粒的松散和分層屬于矸石沉降過程。但沿床層高度的各個層面礦漿的密度和粒度組成不同，在相對上升水流的作用下，其擴(kuò)展的高度也不同。當(dāng)兩種物料密度存在差別，分層過程便能自動進(jìn)行。兩種物料密度差值越大，越易實(shí)現(xiàn)密度分層，密度大的顆粒為了降低位能總是相對于密度小的顆粒向下運(yùn)動。如果輕重物料的體積各占50%時，分層效果應(yīng)該是最好的，但是實(shí)際上一般給料中重物料體積大多遠(yuǎn)低于50%，這說明含重物料多的給料比含輕物料多的給料好選。在跳汰過程床層的出料端，床層的厚度會明顯增加且最上層的低密度級和最下層的高密度級已充分集中，達(dá)到分選的目的。因此只有保證物料在床層上的充分松散才能達(dá)到最佳分選效果。
4 松散形式與數(shù)控風(fēng)閥的關(guān)系
　風(fēng)閥控制系統(tǒng)即控制跳汰機(jī)的跳汰制度，包括風(fēng)水制度、跳汰周期、跳汰頻率及跳汰的進(jìn)氣期、膨脹期、排料期、休止期。其功能使得空氣室與風(fēng)包、風(fēng)機(jī)和大氣周期性的相連或隔絕，從而在跳汰室形成脈動水流使物料在床層上分層，最終達(dá)到分選的目的[3]。
　物料在跳汰過程中能讓分層得以實(shí)現(xiàn)的客觀條件是垂直升降的交變水流，每一個跳汰周期空氣室水位的波動狀態(tài)將隨著風(fēng)閥參數(shù)的變化而變化，不合理的風(fēng)閥參數(shù)將會導(dǎo)致形成不良的床層。采用γ射線輻射探測器檢測床層物料密度，根據(jù)密度值修改風(fēng)閥參數(shù)。因此測出床層不同層次的密度就相當(dāng)于找到了風(fēng)閥參數(shù)和松散度之間的關(guān)系。即適當(dāng)降低跳汰頻率，床層的松散度相應(yīng)增大；隨著進(jìn)氣期長度的增加，床層的松散度也相應(yīng)增加，進(jìn)氣期長度減少，松散度值也降低；排氣期與進(jìn)氣期的比值須在一個合適的范圍內(nèi)，比值太大會降低進(jìn)氣時間，對松散不利；而比值太小會發(fā)生偏振[4]。
5 系統(tǒng)改進(jìn)實(shí)現(xiàn)
　將排料系統(tǒng)和風(fēng)閥控制系統(tǒng)結(jié)合起來形成跳汰機(jī)設(shè)備配套的電氣自動控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對風(fēng)閥參數(shù)的閉環(huán)控制實(shí)現(xiàn)自動排料，并實(shí)現(xiàn)在觸摸屏上設(shè)置給定值。通過γ射線輻射探測器檢測床層厚度輸入PLC經(jīng)過智能化系統(tǒng)計算，由RS-485通信控制輸出變頻器頻率信號，調(diào)節(jié)排料電機(jī)的轉(zhuǎn)速，以達(dá)到穩(wěn)定床層及時而連續(xù)均勻地排出重產(chǎn)物，保持穩(wěn)定而合適的床層厚度[5]。
　通過水流特性對床層松散度與分層的作用及空氣室內(nèi)水位的變化與風(fēng)閥參數(shù)的對應(yīng)關(guān)系，床層密度與風(fēng)閥參數(shù)之間內(nèi)在聯(lián)系的討論，提出了對選煤廠跳汰機(jī)分選效果的影響因素及解決辦法，為技改找準(zhǔn)了位置，有利于改善跳汰機(jī)分選效果。更新改造后的控制系統(tǒng)滿足跳汰機(jī)的控制要求[6]，控制方式先進(jìn)可靠，使得控制系統(tǒng)簡單，經(jīng)濟(jì)適用，擴(kuò)展維護(hù)方便，可靠性高。
參考文獻(xiàn)
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