跳汰选煤过程的智能控制方法

摘要

该文研究用智能控制方式实现跳汰过程自动化的策略和实现方法.首先对影响跳汰分选效果的主要因素做了深入分析,得出床层的密度分布与产品质量密切相关,其正态分布的标准离差可反映出床层中的错配物含量的结论,提出跳汰过程的自动控制应以优化分层状态为目标的控制策略.作者分析了脉动水流特性、松散度和排料过程对分层状态的影响,为明确过程控制中的状态变量与控制要素奠定了基础.某些重要位置上沿床层深度方向的密度分布信息对跳汰过程控制至关重要,为此该文研究了获取床层状态信息的γ射线密度检测原理与技术,研制了以Cs137为射源的γ射线探测器及其后续处理电路,解决了计数可靠性、抗噪声干扰等关键问题,并应用于现场跳汰机.试验表明,用γ射线密度探测器能够真实地反映床层在不同深度的密度值,该信息与其它状态信息相结合,可以较准确地反映出跳汰机床层按密度分层的状态.跳汰过程中,可定量信息与不确定(模糊)信息共存,且多种因素间互相关联,一些关键参数无法用数学公式表征.对此作者研究了基于模糊推理的状态识别方法,提出了用密实期和松散期的密度差值表征床层松散度的方法;提出了基于密度均值、标准离差、原煤灰分及床层厚度等信息的跳汰机分层状态模糊评判方法.为了研究各状态参数之间的关系,设计了现场数据采集与记录系统,对床层在不同深度、不同时间段(密实期与松散期)的密度值、床层厚度、原煤灰分、给料速度、风阀操作参数等作了长时间记录,并辅以定时人工筛分浮沉实验.通过对大量现场数据记录的分析表明,跳汰机分层状态模糊评判方法具有较高的识别精度.在上述研究的基础上,进行了模拟跳汰机的实验室实验,从中得到了风阀操作制度对脉动水流特性的调节关系、脉动水流特性对床层松散状态的调节作用、床层松散度与分层状态的关系,从而建立了风阀操作制度与分层状态之间的关系链,为控制规则的制定提供了可靠依据.该文根据跳汰过程的特点,提出了专家控制系统的构成框架,研究了分层过程控制专家系统的知识获取、知识的表示与检索方法及推理机制,并根据分层状态、床层松散状态、给料速度信息和现场运行记录及定时人工筛分浮沉结果进行推理,建立了专家系统规则库,给出了具体的风阀操作参数的调节方法.同时从跳汰机综合控制的角度,对排料过程模糊控制方法做了改进性研究,提出了床层厚度期望值的自动修正方法;在此基础上,设计并实现了跳汰机总体协调控制系统.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1洁净煤技术和跳汰选煤

1.2跳汰选煤过程控制的研究现状

1.3跳汰过程智能控制策略

1.3.1工业过程的智能控制

1.3.2跳汰过程智能控制的策略

1.4控制策略的实现方案

1.5本文的创新之处

第二章跳汰选煤过程控制中需考虑的主要问题

2.1跳汰选煤过程概述

2.2床层分层状态和分选效果

2.2.1不同密度颗粒在床层中的分布规律

2.2.2分层状态对分选效果的影响

2.3影响分层状态的主要因素

2.3.1床层松散度对分层状态的影响

2.3.2脉动水流对分层状态的影响

2.3.3排料对分层状态的影响

2.4本章小结

第三章跳汰过程参数检测方法的研究

3.1跳汰过程参数测量的现状

3.2用γ射线密度探测器检测床层密度的原理与实践

3.2.1 γ射线床层密度探测器工作原理

3.2.2 γ射线探测系统

3.2.3 γ射线探测系统的实验室研究与现场应用

3.3床层松散度的测量

3.4其它信息的测量

3.5本章小结

第四章分层状态的识别方法研究

4.1分层状态信息的获取

4.1.1分层状态信息简述

4.1.2松散信息的获取方法

4.2基于历史数据分析的床层状态表征

4.2.1床层松散状态的表征

4.2.2床层分布状态的表征

4.2.3基于现场数据记录与处理的分层状态识别结果及与人工筛分浮沉结果的对照关系

4.3本章小结

第五章选煤过程状态参数间关系的实验室研究

5.1实验装置

5.1.1单室跳汰机的结构

5.1.2单室跳汰机的工作过程

5.2风水操作制度对脉动水流特性调节作用的实验研究

5.2.1不同跳汰频率下水流速度及加速度的变化

5.2.2跳汰频率相同进气期不同对水流速度及加速度的影响

5.2.3跳汰频率相同、进排气期比例变化对水流速度及加速度的影响

5.3风阀操作特性对床层松散的作用

5.4床层松散度与分层状态的关系研究

5.5本章小结

第六章建立于分层状态识别基础上的跳汰机分层过程控制专家系统

6.1产生式专家系统原理

6.2跳汰机分层过程控制专家系统的构造

6.2.1分层过程控制专家系统知识获取途径

6.2.2分层过程控制专家系统知识库的建立

6.2.3专家系统推理

6.3分层过程控制系统的实现

6.3.1数据库的建立及访问

6.3.2分层过程控制系统的软件框图

6.4本章小结

第七章跳汰选煤过程的协调控制

7.1本系统模糊排料控制的特点

7.1.1改进模糊排料控制问题的提出

7.1.2模糊排料系统给定值的修正方法

7.2跳汰选煤过程的协调控制

7.3现场运行情况

7.4本章小结

第八章结论与展望

参考文献

攻读博士学位期间的学术成果

致谢

论文独创性说明