跳汰机床层自控系统中的浮标传感

跳汰机床层自控系统中的浮标传感编辑整理：唐山市三联高新矿山科技有限公司
来源：选煤技术费耕杨士忠
摘要跳汰司机的操作水平在很大程度上决定着跳汰选煤厂的生产技术指标，随着选煤技术自动化的发展，跳汰机的操作也渐从手工探杆探测，发展到以浮标传感器为代表的自动检测仪表控制。

就浮标传感与探杆探测而言，虽然两者“相貌”各异,却有紧密的内在联系。

本文拟结合TZX—I型跳汰机自控系统中浮标传感器在床层检测中的作用，并与现场经验相结合，介绍二者在探测床层中的相同作用与不同之处。

意在提高跳汰机操作人员的操作控制技术水平。

关键词跳汰机探杆探测浮标传感
1探杆探测与浮标传感的相关性
业内周知，一名好的跳汰司机手中的探杆在跳汰机操作的床层检测中，可以获取丰富的跳汰床层动态信息，概括起来大体可以探测出10个方面的现象：①床层物料分布是否均匀；②各产品的床层厚度；
③床层的松散程度；④风水量的大小；⑤进排气角开度的大小；⑥入料粒度大小；⑦入选煤质量的好坏；⑧表面水层厚度；⑨床层移动速度；⑩排料口堆积量的多少。

这些参数都是跳汰机生产过程中至关重要的操作控制依据。

平时跳汰操作者正是凭借手中的探杆与手中的感应，来完成调控风水及控制重物料层的实时排放。

然而，美中不足的是上述探测过程不仅是间断的，而且大都是定性的判断，很难得出准确的定量参数。

这就造成多年来，在跳汰选煤过程中一直存在人工操
作的产品质量的离散与不稳定性，以及跳汰选煤生产质量对操作者探杆探测技能的依赖性。

在跳汰机床层自控系统中，通常浮标传感器替代了手工探杆所探测的部分工作，究其内在结构，浮标是利用重力漂浮原理，主要对跳汰床层的重物料层进行检测，浮标在床层中的运动轨迹及相关参数包含了大量跳汰床层的动态信息，憾之目前人们对超低频电信号分离技术及跳汰床层数学模型研究水平所限，难以像人用探杆探测那样，用仪表告知人们很多跳汰床层的各类参数。

浮标传感器比探杆探测的主要优势在于它是连续测量，并且通过机—电转换，能较为准确地反映重物料层的厚度，完成跳汰机床层厚度自动检测。

综合而论，浮标传感有代替人工探杆探测跳汰重物料层之功绩，而尚不具备完全取代探杆之能力。

2浮标传感器与探杆探测的替代性
如前所述，浮标传感首先在对跳汰床层中重物料层的探测量化上，比手工探杆占具明显优势，故在生产现场，特别是老厂改造，当原跳汰机更新增加了自动化控制后，应指导司机及时将以前用手工探测重物料层厚度的操作，更新替代为观察浮标传感器及仪表，尽快将手工探杆探测值与仪表显示值产生量化对比，这样才能使司机适应熟悉由原手工探杆定性探测，到仪表的定量操作这一跨跃性变化。

在TZX—I型跳汰机床层自控系统中，着重解决了浮标传感器如实地反映重产物层在紧密状态时的厚度，且在一个跳汰周期内应保持这个信号不变这一工艺所需的技术关键问题。

也就是说，浮标传感向控制系统发送的床层重产物厚度信号，是在每个跳汰周期浮标落下去
时的位置信号，这样才能真实地反映重产物的厚度。

该系统浮标传感的这一检测功能不仅是手工探杆所无法比拟的，而且能准确无误地控制跳汰重物料层的排放。

另外，浮标传感还能定性地取代探杆，向司机提供有关跳汰床层松散度状况。

这是因为就跳汰床层松散度检测而言，我们认为从物料松散的原因仅仅是由于颗粒间垂直移动，从这一假说出发，如果将浮标看成是一块特殊的物料颗料置于床层，那么它在床层中随跳汰周期移动的幅值与脉动上升速率，可直观反映代表床层的松散状况
因为浮标传感基本上能替代手工探杆，反映上面2个重要跳汰床层参数，而且量化关系优于探杆定性探测，故应在生产中引导跳汰司机注意观察浮标传感器的变化情况。

调整跳汰自控系统的仪表参数，并减轻司机用探杆探测床层的劳动强度。

3浮标传感自身的技术性
可以说用探杆探测床层对“探杆”自身并无特殊要求，而用浮标传感，对浮标传感装置自身不但有着严格的技术要求，而且生产实际中对浮标装置的维护、调整是一项重要的工作。

诸如TZX—I型跳汰机床层自控系统，之所以能长期在生产现场应用，是和该系统中浮标传感装置有其较好的内在设计性能分不开的，从床层流体动力学角度看，该系统采用的浮标形状为双流线性，有利于减小水流阻力，同时不产生涡流，浮标在水平方向和垂直方向的阻力小，尤其是浮标下降过程，相对受到的阻力要比一般形状浮标小很多。

这样浮标在床层中处于一准仿自由状态。

其次，浮标的安装
高度要适当，过高过低安装都会影响浮标传感检测的准确性，及浮标传感附加重力误差。

浮标自身密度也要根据分选密度而定，一般低于分选密度0.1～0．5左右，以保浮标在重产物之上。

诚然，浮标传感装置在生产中已部分取代了探杆探测，但开发新型传感装置完全取代人工探杆检测床层，却是一个长期且难度较大的课题，为此，人们还要借助于人工探杆与人体生物神经感应机理，不断涉足与其相关的边缘学科，采用新技术、新工艺，为其服务。

同时，尚需在跳汰选煤的基础理论、数量分析等研究方面付出巨大的努力。

4结语
浮标传感与人工探杆在现阶段内，其同服务于跳汰选煤生产，而在跳汰机床层自控系统中，浮标传感取代人工探杆起到了重要作用。

鹤岗选煤厂跳汰机增加自控系统后，注意总结与探索浮标传感与人工探杆探测的内在规律，使跳汰司机渐渐习惯于用浮标传感装置取代手中的探杆，完成跳汰机的优化控制及仪表操作，使自控仪表长期有效地发挥了较好的作用。

自1994年开始使用TZX—I型跳汰机床层自控系统以来，年增效益达206万元。

作者单位：杨士忠（鹤岗矿务局选煤厂黑龙江省154100）
费耕（唐山三联科技河北省063000）
跳汰机自动排料控制系统的研究
摘要：跳汰机排料是跳汰机控制的一个主要部分，直接决定着跳汰选煤的效率以及精煤产率。

在分析、研究跳汰机自动排料的基本原则和要求的基础上，提出了改进的自动排料控制系统，分析了具体结构和实现方法。

关键词：跳汰机；自动排料
1 跳汰机自动排料的基本准则
排料是跳汰机的一个重要环节，跳汰机的排料系统包含：矸石和中煤由排料口排出，精煤由溢流堰排出跳汰机。

设跳汰机的给料量为Q，洗选后得到的矸石量为Qg、中煤量为Qz、精煤量为Qj，则三者之间的关系Q=Qg+Qz+Qj（1）
设跳汰机排料系统的排料量为矸石Qpg、中煤Qpz、精煤Qpj，同样存在以下关系Q=Qpg+Qpz+Qpj（2）
跳汰选煤过程中，物料的进给和洗选产品的排出是连续进行的，给料和排料是一个动态的平衡过程。

理想情况下，跳汰机合理的排料应该满足Qg=Qpg，Qz=Qpz，Qj=Qpj。

如果矸石量Qg和Qpg、中煤量Qz和Qpz、精煤量Qj和Qpj三者之间任何一部分发生偏差而不一致，三者之间的动态平衡就会破坏，产品产生相互污染、混杂，得不到纯净的物料。

因此，跳汰机排料应遵循的原则：排料量与跳汰产生的各产品的数量应该完全相等，不多排不少排，产生多少就排多少，而不是强制控制一定的排料量。

跳汰机的排料装置应该能满足这一要求。

如果跳汰机的排料装置不能满足以上条件，其自动控制系统无论如何先进，
跳汰机的排料也不会有好的结果。

由于跳汰按密度分选，其分选密度的分界线决定了各自产品的数量，因此理想的排料应该是跳汰产品按分选密度正确分离，这要求自动排料系统中，排料的分界线始终稳定在所需要的分选密度上，即排料高度和分选密度深度是同一分界线，这样才能得到完全按分层结果的理想产品。

2 跳汰机自动排料装置的基本要求
实际上，跳汰机实现排料的结构是2个高度，即闸门的下沿和溢流堰上沿。

由于溢流堰的上沿和闸门的下沿之间存在着一定的高度差，使得产品的分离线与分选密度线不一致，从而引起分层后的产品出现不可避免的混杂。

如图1所示，h0为理想的分离密度线，h1和h2分别为密度低于和高于h0的分离密度线。

最理想情况是，跳汰机排料时溢流堰的上沿和排料闸门的下沿都从h0处分离产品，但实际上很难做到这一点。

一般情况是，床层上升时重产物密度线h1以上的物料被上升水流带过溢流堰，混入到轻产物中，床层下降时轻产物密度线h2以下的物料又被下降水流带入到排料口，混入到重产物中。

跳汰机在排料过程中，重产物的高度h0是我们必须确定的参数，它反映了重产物的厚度，即产品的分离高度。

在排料过程中，高度h0还应该保持相对的稳定，不能出现变动，即保证前期的分层状态不变，床层不能出现紊乱。

由于跳汰过程是一个连续的工作过程，其排料也应当是连续进行的，而且物料在水平方向的移动是靠水流的移动来完成的，因此跳汰机的排料方向最好与水平移动方向一致，排放速度也应该相等。

在跳汰机的排料过程中，还应防止排空、塌陷和阻
滞现象的发生，这样才能保证高度h0的连续稳定，保证跳汰选煤的洗选效果。

因此，跳汰机的自动排料装置应该具有以下功能：
（1）灵敏准确地检测出床层重产物高度；
（2）控制和保护好前期的分层状态；
（3）保证排料过程的连续进行。

为完成以上功能，跳汰机的自动排料装置应由检测和控制两部分组成。

检测部分的任务是检测重产物状况，现在广泛使用的是浮标检测。

控制部分装置的具体要求是：排放速度要与床层的运动速度相适应，排料时不产生瞬时局部塌陷和瞬时排空现象，避免破坏床层的稳定，保证排料过程的连续进行，而且一定要做到排出的重产物是从床层的最低层连续地排取的，以保证排料达到尽可能有的纯净。