摘要：随着科技的发展，各行各业都在推进智能化建设。智能化是在信息采集和自动化建设基础上诞生的更为先进的技术。随着网络技术的进步和设备性能的提高，选煤行业也具备了智能化建设的条件。文章介绍了选煤厂自动化和选煤厂信息化的各个子系统，阐述了各自的发展阶段和智能化投资所需的条件。指出智能化系统不仅可以提高效率，提高核心竞争力，还可以进一步优化生产系统结构。智能化建设是产业发展的趋势。
0简介
煤炭是我国主要能源之一，是国民经济的重要支柱之一。随着科技的发展和进步，煤炭行业在自动化、信息化方面有了很大的进步。在设备可靠性方面，新建的选煤厂在生产运行的前三年很少出现设备问题选煤系统钢结构，设备维护成本很低。如果设备按照要求正常生产，就能保证设备良好的生产状态，说明设备的可靠性已经达到了一定的水平：在信息化方面，SQL、ORACLE等数据库软件在选煤厂已经得到广泛的应用，大多数选煤厂也已经注意到生产数据的重要性，养成了良好的存储习惯，并根据大量的数据进行了一定的分析；在自动化方面，主流控制系统都具备以太网网络通讯功能，大、中、小型控制器都具备网络功能，所有生产设备都可以轻松纳入整个控制系统：在网络方面，我们已经进入网络信息时代，万物互联，信息交互实时可靠，选煤企业一直存在的“消息壁垒”和“信息孤岛”问题都有了成熟的解决方案。物联网技术、云平台技术，特别是网络通讯速度的提高，为数据的实时性提供了一定的保障。对于工艺环节相对固定的选煤厂，智能化生产可以提高产品的分选精度和生产效率，节能降耗；对于工艺环节相对复杂、可能工序繁多的选煤厂，随着洗煤工艺的积累，才有可能催生出更优的洗煤工艺。系统的智能化就像在系统上装了一个永不疲倦的人脑，主动感知、分析如何让系统更加优化。
1.选煤生产系统组成
选煤厂生产系统始于原煤进厂，终于成品煤洗选装车，设备流程如图1所示。
选煤生产系统首先要按照洗选产品的要求对原煤进行化验，确定原煤配比及分选指标，然后根据分选指标进行原煤分选生产。生产过程中定期取样按要求对原煤及产品指标进行化验。分选后的原煤落入产品仓，然后进行产品计量装车。
2.选煤自动化系统
2.1 原煤配煤系统
给煤机采用变频电机驱动，采用变频器给电机供电，改变变频器输出电压的频率，可以改变给煤机的给煤速度，从而改变给煤机的给煤量。为了控制给煤机的给煤量，需要对每台给煤机的给煤量进行检测。由于给煤机给煤后，煤会落在皮带输送机上，因此可以在皮带输送机的输送带上安装电子皮带秤，实时检测给煤量。然后PLC将检测到的实时煤流量与预先设定的煤流量形成闭环。这样就可以精确控制给煤量，从而完成选煤厂的定制化生产要求。目前，该配煤系统已在多家选煤厂应用，基本达到了预期效果。
2.2 煤质检测系统
测试部分自动化目前可实现自动定位、自动取样、自动制样等功能。自动定位由自动图像识别系统实现；自动取样由控制器驱动至取样点，调整位置后，取样机构取样；自动制样通过传送带、锤式破碎机、分样机进行。从制样到分样、测试的自动化环节目前尚无成熟的解决方案。
2.3 供配电系统
各配电回路均配置智能断路器和智能综合保护器。智能断路器具有就地分合闸/远程分合闸功能选煤系统钢结构，远程分合闸功能可接入PLC系统；智能综合保护器具有过压、欠压、过载、短路、漏电、遥信、用电量显示、故障显示、过载额定电流、过压、欠压、漏电电流可调等功能，并通过通讯接入PLC系统；可在上位机界面实时控制配电回路，同时可查看线路检测状态。现有的选煤厂很少配置智能断路器，基本是检修人员需要对设备进行检修时，都会通知电气人员到配电室分闸相应设备断路器，电气人员长时间工作。
2.4集中控制系统
为每台设备设计二次控制回路，配合PLC采集必要的设备控制信号并控制设备的启停，通过编程定制设备的启停方式及规则。控制方式常见有三种：①通过就地控制箱按钮启停（或通过现场触摸屏启停）；②通过上位机就地启停；③通过上位机集中启停。现有的选煤厂基本都采用集中控制系统，三种控制方式并存，虽然编程有差异，但系统架构完整。
2.5 密度控制系统
重介质选煤工艺流程中必备环节主要涉及的选煤设备有旋流器、浅槽重介分选机、斜轮重介分选机、立轮重介分选机等。通过检测悬浮液的密度和悬浮液的磁性含量，根据分选指标来调节合格介质桶和泵的水调节量以及导流执行器下弧形筛的开度。PLC对密度、磁性含量、压力、加水阀门开度、导流执行器开度等数据进行采集，并编制程序控制加水阀门和导流执行器开度，保证悬浮液的密度和煤泥含量在合格范围内。现有的重介质选煤厂基本都配备了密度控制系统，很多选煤厂直接将密度控制系统和集控系统集成到一个PLC系统中。
2.6浮选自动加药系统
本系统是浮选机、浮选柱等浮选选煤设备必备的系统。根据煤质的不同，药剂基本按干煤泥定量投加原则投加。浮选选煤药剂主要有捕收剂和起泡剂，根据煤质的不同试验，两种药剂按一定的质量比投加。PLC系统通过检测来料浓度、流量，编制程序控制药剂的定量投加。常规的定量投加设备是计量泵，也可以用普通泵加流量计投加。有的选煤厂也采用人工微调投加药剂，或采用远程人工定量的方式投加药剂，实现自动投加的选煤厂比较少。
2.7浓缩罐自动加药系统
煤泥水中煤泥的沉降是利用药剂加速的。根据进料煤泥水成分不同，药剂的投加基本按照干煤泥定量投加的原则进行。所用药剂主要有絮凝剂和混凝剂，根据所检测的煤质不同，两种药剂按一定比例投加。PLC系统对进料煤泥水的浓度、流量、浊度进行检测，编制程序控制药剂的定量投加。常规的定量投加设备为计量泵，也可以采用普通泵与流量计组合进行定量投加。同样，实行自动投加的选煤厂也比较少。
2.8设备运行状态监控系统
选煤设备种类较多，主要分为给料设备、筛分设备、破碎设备、分选设备、脱水设备、浓缩设备、压滤设备、磁选设备、除铁设备、输送设备、泵、风机等，基本又可分为振动设备、固定设备、旋转设备。选煤厂中的电动机基本为鼠笼型异步电动机，主要检测电动机的轴温、定子线圈温度；泵、振动设备主要检测振动位移幅值、速度幅值、加速度幅值、横向偏移、纵向偏移、振动幅值等。选煤厂采购大型电动机时，要求厂家预埋铂电阻监测电机温度，其他检测方式尚未采用。选煤厂离线振动检测技术目前已成熟，但急需在线实时振动检测技术。
2.9 定量加样系统
一般采用小型PLC加电子秤完成定量装车，电子秤称量质量，PLC控制卸车闸门，定量装车通过编程实现，有一定的精度误差，结算以实际质量为准。我国煤炭装车水平参差不齐，作业方式也不尽相同，一般选煤厂都会设立地磅房，采用人工装车、手工计价。这些方式自动化程度低，工作人员不易了解现场作业状况，不利于实时管理，进而影响企业的经济效益。
3.选煤信息系统
3.1 煤质检测数据系统
煤质检测需要通过筛选、浮选试验，获得原煤和产品煤的产率、灰分、水分、硫分、挥发分、粘结指数等数据。同时还要检测选煤生产中每个必经工序环节的数据，如浮选精矿、浮选尾矿、磁选尾矿等，凡是涉及到成分变化的环节都应尽可能有数据支持。
3.2 设备状态数据系统
状态数据是设备的非电气监测数据，是需要对设备状态进行监测，以保证设备正常运行的信息。例如电机设备的温度监测、泵设备的振动监测、筛分设备的偏移监测、压力设备的压力监测等。这类数据就像设备的医生一样随时监测设备状态。目前选煤厂很少监测这类信息。
3.3 电气线路数据系统
设备电源及控制回路数据监控主要有启动、停止、集中/就地按钮信号监控、空气开关信号监控、综合保护数据监控、软起动器数据监控、变频器数据监控等。该类数据对设备进行电气保护和控制的状态。选煤厂对此类信息进行采集，除空气开关自动分合闸很少使用外，其他信息基本都有。
3.4 仪表数据系统
工艺设计中的桶、池液位检测仪表，筒仓检测的料位仪表，密度仪表，磁性仪表，流量计，压力仪表，导流执行器，加水调节阀，闸门开度仪表，以及跑偏、拉绳、积煤、堵转、温度、烟雾、撕裂等输送带保护，提供了工艺需求数据，还有设计安全的防护仪表，目前选煤厂基本都具备检测这类信息的能力。
3.5 药物添加数据系统
选煤厂药剂主要涉及浮选系统需要加入的捕收剂、起泡剂，浓缩池需要加入的絮凝剂、混凝剂，需要监测药剂的实时使用量、累计使用量以及药剂箱内现有的药剂投加量，这些数据是保证药剂系统正常运行所必需的，大部分选煤厂没有监测这些数据，仅靠人工判断。
4 智能选煤系统
智能化选煤系统建立在完善的自动化系统和完善的信息系统之上，自动化系统和信息系统运行在日益完善、高速的网络技术铺就的信息高速公路上，通过数据分析技术，将信息系统提供的大量信息进行整合分析，进而决定自动化系统的执行，而不是依靠人的命令。选煤厂智能化生产系统框图如图2所示
例如，实时提供原煤质量检测数据，对最佳原煤配比进行智能决策，确定系统所能支持的最优选别量，调整所需的分选密度，进而调整加水阀和导流执行器的开度，调整各给料泵的频率等，形成一套智能决策系统。系统中某一时刻的可调环节在数据的分析决策下，会形成一个相对固定的参数，并随着数据信息的实时变化而变化。
自动化和信息化系统相当于人的身体和感觉神经系统，智能化相当于在自动化和信息化上加了人的大脑，自动化执行，信息收集传输，大脑分析决策，生产系统需要人工确定的是生产指标和生产量，这样智能化系统才能按照最佳效果自动完成生产任务。
智能系统在实现智能化的基础上，利用现有的网络发布、云平台技术开发、移动APP开发、大数据分析挖掘等技术，将任何需要的数据信息以友好的方式呈现给最终用户。
