尾煤压滤机控制系统的改造

1 问题分析

1.1 存在的问题

磨心坡选煤厂尾煤压滤机设计采用的是由入料泵提供过滤压力，过滤压力大小不仅是影响过滤速度的重要因素，也直接影响着压滤机的工况和分离效果。实际使用中发现仅靠增加过滤压力，改善脱水效果并不理想。因为，随着入料泵的入料压力增大，滤饼孔隙率逐渐减小，滤饼孔隙的饱和度逐渐降低;当滤饼的饱和度接近剩余饱和度时，滤饼水分基本不再下降;如果入料压力过大，会加剧设备部件磨损和导致设备发生故障。实现对2台尾煤压滤机的入料压力控制时，既不改变煤泥浓度，又能保证2台尾煤压滤机高效运行，具有非常重要的意义。

1.2 压滤机原理

尾煤压滤机的工作原理如图1所示。在液压缸作用下，所有滤板3在活动头板6和固定尾板6之间，沿主梁移动产生压紧力。相邻滤板3之间形成封闭的滤室，其周围为密封状态。矿浆通过入料泵以一定压力从尾板6中的人料孔1进入滤室，借助入料泵提供的能量，在过滤介质2侧形成压力差，实现固液分离。煤泥颗粒滞留在滤室内，滤液透过滤布4从滤板的导水孔中排出，直到滤液不再外流，完成过滤脱水过程。过滤脱水完成后，停止矿浆进入，并依次拉开滤板3，滤饼5自行脱落，由压滤机下部的运输设备运走，整个压滤循环结束。由此可知，固液分离过程是通过入料泵提供的压力能量完成，入料压力的大小直接影响煤泥脱水效果和产品质量，合理控制入料压力的大小是整个工作的关键。

1.3 入料压力控制

入料泵的人料压力是压滤机完成压滤循环的主要推动力。理论上讲，入料压力越大，压滤速度越快，但过高的入料压力容易造成设备加速磨损。从工作过程分析，滤室在入料初期还没有截留足够的物料，滤室的封闭性还不理想，应保持低压大流量，入料压力最好控制在0.11～0.12MPa之间。否则，会造成压滤机跑料现象，为后续的压滤、成饼以及卸饼带来不利的影响。随着滤室内的物料增多，入料压力可逐步增加，最后的压滤阶段入料压力以0.4 MPa为直不能超过0.5MPa，以免对压滤机滤板、机架等造成损坏，加大入料泵的磨损。

技改前尾煤压滤机的控制系统如图2所示。图中表明，磨心坡选煤厂原设计是通过搅拌桶下部的渣浆泵分别向尾煤压滤机供料。为了避免初始压力过大，故设计了压滤机的入料分流管路，并在分流管路上安装了调节阀，由该调节阀来控制压滤机的给料压力。这样，会造成渣浆泵打出的物料大部分返回到搅拌桶，造成无效能量消耗，并增加了入料时间，延长了压滤机整个脱水过程周期，直接影响着压滤机的处理效率和生产率。同时，由于磨心坡选煤厂所洗的原煤质量差，灰分在30%～40%之间，因此在洗选工序的介质(磁铁粉)损耗较大，煤泥中残存有大量损耗的介质。在压力调节过程中，含有大量介质的煤泥对阀门会产生很大的冲击，加速对浆液阀的磨损，并导致入料压力的不稳定。

1.4 煤泥性能要求

根据磨心坡选煤厂的煤泥粒度和泥化程度，在经过大量实验和压滤机实际运行验证后得知，磨心坡选煤厂的煤泥最佳过滤压力应在0.44～0.5MPa之间。原设计中，入料泵提供的入料压力为0.8MPa，尽管设计中采用有分流管分流来降压，但因分流阀磨损造成入料压力波动较大、稳定性差，产品质量受到影响。

1.5 运行成本

磨心坡选煤厂尾煤压滤机入料泵电机，采用50Hz、380V三相电压直接启动运行，开机后入料泵长期处于高速运转状态。为了控制入料压力，入料泵输出的部分物料经过分流管又返回搅拌桶，进入压滤机的煤泥量大大低于入料泵的实际输出，造成压滤机单次入料比理论入料时间要长(煤泥浓度在500g/L时，入料时间为40min)。这样，不但降低压滤机的工作效率。还因入料泵长期处于高速度运转状态，造成对泵的叶轮、前、后护板和入料泵出料管的加速磨损，缩短了更换周期(如泵类配件6个月更换一次，出料管9个月更换一次)，使电力成本和材料成本增加。

2 技改方案

2.1 控制系统的结构改造

通过对尾煤压滤机入料压力系统的分析，为了有效地控制尾煤压滤机的入料压力，减少入料泵的运行时间，提高压滤机的工作效率。拆除了入料分流阀和分流管。

2.2 引入PMW变频器

在改造后的尾煤压滤机控制系统中，为了降低入料泵的运转速度，稳定压滤机的入料压力，利用变频技术实现改变电压的频率调节电机的运行速度特点，将变频器引入尾煤压滤机的入料系统。这样，通过控制入料泵电机的工作频率，调节入料泵的运行速度，达到稳定入料泵的输出流量和输出压力的目的。进而，通过调节变频器的频率，保证尾煤压滤机入料压力处在0.4～0.5MPa之间的合理范围内。

2.3 实现远程控制

在改造后的尾煤压滤机控制系统中，为了对尾煤压滤机入料系统变频器进行更方便的操作和观察，增设了智能仪表(变频器远程控制器)来控制变频器。变频器远程控制器安装在尾煤压滤机现场，通过RS485网络通信协议，完成变频器远程控制器控制变频器的启动、停止、加速、减速、正反转，并实时显示变频器的工作频率、转速等运行状态信息。通过观察压滤机入料管上的压力表的压力，来调整变频器远程控制器上的加、减按钮，就可以实现尾煤压滤机入料压力的稳定。

3 技改效果

针对尾煤压滤机实际应用中电力成本和材料成本高、入料泵造成大量的无用功、入料时间过长、入料压力稳定性差等问题，通过对过滤压力和入料压力的分析，经过可行性方案论证，在不影响设备正常运行的前提下，改造了尾煤压滤机入料控制系统的结构，并将变频技术和远程控制应用到压滤机入料系统中，大大提高了尾煤压滤机的运行效果。

变频技术应用到尾煤压滤机入料控制系统后，尾煤压滤机从未出现入料压力不稳、入料效果差、压滤周期长等现象。2台入料泵只需20～35Hz的频率区间就能保证尾煤压滤机的入料压力稳定，入料泵配件和管道的磨损(泵类配件和管道更换周期延长了1倍)减轻，职工维护检修的工作量大大减少，每年可节约直接材料成本4万多元。采用变频技术后，入料泵排出的煤泥水全部进入压滤机，节省入料时间，提高了工作效率。改造后，入料时间由改造前的40min降低到20min，相当于把压滤机的处理能力提高了1/2倍，每年节约电力费用可达11.46万元。

4 结语

对入料泵的入料压力进行合理控制，是尾煤压滤机高效运行的保障。改进入料控制系统的结构，引入变频技术到尾煤压滤机入料系统，不仅能降低运行成本和创造经济效益，还能提高设备安全运行的可靠性。磨心坡选煤厂尾煤压滤机控制系统的成功改造，不仅改变了制约生产的被动局面，每年还可带来直接收益15万余元，有着显著的经济效益和社会效益。