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本文作者：詹德寬作者單位：鐵法能源公司

自動(dòng)加藥系統(tǒng)的工作原理

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，聚丙烯酰胺溶解攪拌藥桶總加水量10m3，30min完成。加水到2m3攪拌器啟動(dòng)，斗式提升機(jī)開始上料。上料是均勻定量地把聚丙烯酰胺粉劑輸送到預(yù)混器，在預(yù)混器中，聚丙烯酰胺和旋轉(zhuǎn)水流混合，然后進(jìn)入攪拌桶。上藥的速度由PLC控制斗式提升機(jī)驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)。加水完成以后攪拌器繼續(xù)攪拌30min，聚丙烯酰胺就能充分溶解，配制好的0．2％（重量比）藥液放入聚丙烯酰胺藥劑池。當(dāng)儲(chǔ)料箱到低料位時(shí)，電容料位傳感器報(bào)警，提升機(jī)停止上料。為提高干粉的流動(dòng)性，儲(chǔ)料箱中有機(jī)械振動(dòng)裝置。斗式提升機(jī)的鏈條上有許多小料斗，固定容積的料斗在儲(chǔ)料箱中充滿，料斗升至提升機(jī)頂部最高點(diǎn)處翻轉(zhuǎn)料斗實(shí)現(xiàn)卸料。只要控制輸送鏈條的速度就能計(jì)量，斗式提升機(jī)是容積計(jì)量。儲(chǔ)料箱裝在地面上，最高點(diǎn)距離地面不超過800mm，方便工人上料。預(yù)混器中的干粉藥劑極易吸潮結(jié)塊，因此裝有螺旋破碎裝置。攪拌桶上的液位計(jì)有兩個(gè)作用，一是提供加水到位信號(hào)，PLC關(guān)閉進(jìn)水電動(dòng)閥；二是將配制好的藥液排放液位下降的速度反饋給PLC，PLC由此判斷過濾器堵塞的程度，嚴(yán)重時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。過濾器中的雜物需人工清除。聚丙烯酰胺藥劑池高液位時(shí)，攪拌桶不工作，中等液位時(shí)攪拌桶恢復(fù)工作，低液位時(shí)加藥泵不工作，且報(bào)警。高液位和中液位之間有10m3的空間，剛好能容下一桶配制好的聚丙烯酰胺溶液。

自動(dòng)加藥控制系統(tǒng)的組成及控制原理

1自動(dòng)加藥控制系統(tǒng)的組成及功能

自動(dòng)加藥控制系統(tǒng)由5部分組成，見圖2。（1）可編程控制器（PLC），是控制系統(tǒng)的核心。PLC可使系統(tǒng)配置靈活，可搭載多種基本單元、擴(kuò)展單元和擴(kuò)展模塊，組成不同I／O點(diǎn)和不同功能的控制系統(tǒng)。（2）主站。主站為電源空氣開關(guān)、模擬量模塊、光端機(jī)及隔離繼電器提供承載平臺(tái)，主站控制柜內(nèi)配置有DC24V電源。（3）上位機(jī)，可以是一臺(tái)或幾臺(tái)PC機(jī)。操控人員也可以使用上位機(jī)組態(tài)流程圖開啟和關(guān)閉任何設(shè)備和閥門。（4）廠級(jí)局域網(wǎng)。局域網(wǎng)的形成可以實(shí)現(xiàn)廠內(nèi)相關(guān)管理人員隨時(shí)隨地登陸組態(tài)軟件，監(jiān)視自動(dòng)加藥流水線的狀態(tài)。（5）遠(yuǎn)程控制站。屬主站控制柜的遠(yuǎn)程部件，以觸摸屏控制的形式來開啟和關(guān)閉流程中的設(shè)備。

2自動(dòng)控制系統(tǒng)控制原理

大平煤礦選煤廠煤泥水自動(dòng)加藥控制系統(tǒng)選用三菱可編程控制器（PLC），型號(hào)為FX2N－48MR－001。1個(gè)輸入擴(kuò)展模塊FX2N－16EX（擴(kuò)展16個(gè)輸入點(diǎn)），1個(gè)RS－485通訊用的擴(kuò)展板FX2N－485－BD，1個(gè)8通道模擬量輸入模塊FX2N－8AD，1個(gè)8通道模擬量輸出模塊FX2N－8DA；485通訊擴(kuò)展板用于和上位連接通訊。模擬量輸入模塊用于把現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)量信號(hào)傳給PLC，如流量、濃度、煤泥厚度等；模擬量輸出模塊用于控制現(xiàn)場(chǎng)的控制單元，如加藥泵等，觸摸屏作為現(xiàn)場(chǎng)的人機(jī)接口，可顯示流程、報(bào)警和各控制單元的狀態(tài)（如閥門的開關(guān)、流量、液位、濃度、煤泥厚度等和各種曲線圖等），還能通過觸摸屏設(shè)定參數(shù)，控制各設(shè)備的運(yùn)行。通過上位機(jī)能把每天各參數(shù)的運(yùn)行曲線保存打印，還可以在上位機(jī)上把各參數(shù)的運(yùn)行數(shù)據(jù)做成表格保存、打印，保存的天數(shù)取決于硬盤的容量，在上位機(jī)也能遠(yuǎn)程控制所有操作。

3自動(dòng)加藥控制系統(tǒng)特點(diǎn)

（1）采用模塊化、集散型結(jié)構(gòu)，保證擴(kuò)展性、開放性和穩(wěn)定性；（2）所有操作都有手動(dòng)和自動(dòng)兩種方式；（3）各被控制對(duì)象和監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)都能在觸摸屏和上位機(jī)實(shí)時(shí)顯示，且能以表格或曲線形式存檔，能歷史查詢；（4）故障報(bào)警響應(yīng)準(zhǔn)確及時(shí)，能存檔查詢；（5）采用標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)，能與廠級(jí)公用系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)。

工業(yè)性試驗(yàn)結(jié)果

藥劑濃度與濃縮機(jī)入料、溢流、底流濃度呈現(xiàn)一定的關(guān)系，試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。（1）溢流濃度值與藥劑濃度值成反相關(guān)關(guān)系，即溢流濃度隨著藥劑濃度的升高而降低。而當(dāng)藥劑濃度大于等于0‰時(shí)，溢流濃度維持在0．5g／L，此時(shí)可視為循環(huán)水較清澈。（2）底流濃度值與藥劑濃度值成正相關(guān)關(guān)系。而當(dāng)藥劑濃度大于等于2．5‰時(shí)，底流濃度過高，易導(dǎo)致耙式濃縮機(jī)負(fù)荷過重，甚至導(dǎo)致洗煤生產(chǎn)中斷。（3）綜上試驗(yàn)結(jié)論，該選煤廠尾水處理所使用的絮凝劑濃度不宜超過2．5‰；再?gòu)臐饪s池入料濃度結(jié)果來看，當(dāng)濃度為2．0‰時(shí)，入料濃度最低，即尾水處理效率處在較高點(diǎn)。所以，該廠尾水處理所配制的絮凝劑理論濃度定為2．0‰。

技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益分析

（1）濃縮機(jī)濃縮效率提高10％以上，溢流中微細(xì)顆粒明顯減少，即使連續(xù)洗煤生產(chǎn)，溢流仍可保持清水狀態(tài)。同時(shí)，底流濃度、粒度的變化也為壓濾生產(chǎn)創(chuàng)造了有益的條件，有效提高了壓濾煤泥產(chǎn)量。（2）加藥系統(tǒng)改造前，聚丙烯酰胺粉劑由人工投加，而這一過程常由于粉劑不均勻造成結(jié)塊不能充分溶解，造成大約10％的浪費(fèi)；由于人工添加藥液量和添加時(shí)間的相對(duì)盲目性，投加聚丙烯酰胺藥液和凈水劑藥液，又造成大約20％的浪費(fèi)。綜合起來，聚丙烯酰胺浪費(fèi)了30％。而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化加藥以來，提升機(jī)的卸料斗可實(shí)現(xiàn)定量均勻的卸料，且PLC濁度計(jì)模塊可以較準(zhǔn)確的探測(cè)到洗水濃度，從而更準(zhǔn)確的判斷加藥時(shí)間和加藥量，杜絕了聚丙烯酰胺的浪費(fèi)。聚丙烯酰胺價(jià)格按12500元／t計(jì)，改造前每月聚丙烯酰胺耗用以平均8t計(jì)，年用聚丙烯酰胺96t，采用自動(dòng)加藥系統(tǒng)后，每年節(jié)省聚丙烯酰胺藥費(fèi)36萬元。（3）凈水劑以72t／月計(jì)，年用凈水劑864t，凈水劑浪費(fèi)了20％，凈水劑價(jià)格按1790元／t計(jì)，采用自動(dòng)加藥系統(tǒng)每年節(jié)省藥劑費(fèi)30．9萬元。（4）自動(dòng)控制及提高溶解藥效，不但節(jié)省藥劑的費(fèi)用，而且還能節(jié)約大概30％～40％的電能。平均節(jié)電按35％計(jì)算，現(xiàn)在每天用電450kW•h，電費(fèi)按0．6元／kW•h計(jì)算，則每年約節(jié)省電費(fèi)4萬元。（5）加藥系統(tǒng)現(xiàn)有兩名操作員，人員不減，但降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了系統(tǒng)的自動(dòng)化程度，便于系統(tǒng)的運(yùn)行、監(jiān)控及控制，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。

結(jié)論

（1）該絮凝劑自動(dòng)加藥系統(tǒng)設(shè)計(jì)新穎，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，在濃縮系統(tǒng)應(yīng)用中，實(shí)現(xiàn)對(duì)煤泥沉降速度和澄清水濁度的監(jiān)測(cè)和控制，加快了煤泥濃縮和沉淀效果。（2）據(jù)統(tǒng)計(jì)，煤泥水自動(dòng)加藥系統(tǒng)改造以后，每年可節(jié)約系統(tǒng)運(yùn)行各項(xiàng)費(fèi)用約70萬元；使用該系統(tǒng)19個(gè)月的時(shí)間，節(jié)約總額將與項(xiàng)目投資總額持平。（3）系統(tǒng)設(shè)計(jì)最優(yōu)化，配置簡(jiǎn)潔，性價(jià)比高，采用PLC和變頻器控制，系統(tǒng)全自動(dòng)化運(yùn)行無需人工操作。