濃縮與壓濾過程藥劑協(xié)同控制系統(tǒng)的研究與應(yīng)用.pdf

1、煤泥水處理作為選煤廠的一項(xiàng)重要工藝流程，直接關(guān)系到廠區(qū)的閉水循環(huán)指標(biāo)，同時(shí)也對(duì)選煤廠整體效率與生產(chǎn)指標(biāo)造成影響。濃縮與壓濾是煤泥水處理中的兩個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其目的就是為了實(shí)現(xiàn)煤泥水中細(xì)微顆粒與清水的分離，回收煤泥，清水循環(huán)利用。絮凝劑與助濾劑的添加主要是為了改變煤泥水微粒的表面電性，加速煤泥微粒絮團(tuán)的形成，加速沉淀，并提高脫水性能。本文針對(duì)成莊礦選煤廠原有絮凝劑與助濾劑藥劑添加裝置系統(tǒng)中添加量由人工設(shè)置或針對(duì)單個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行添加量控制的問題，沒

2、有兼顧濃縮與壓濾兩個(gè)相關(guān)環(huán)節(jié)的協(xié)同作用，造成藥劑添加不合理，造成藥劑的浪費(fèi)，為了解決上述問題，提出了針對(duì)濃縮與壓濾過程藥劑協(xié)同控制的研究。
　　通過對(duì)原有絮凝劑與助濾劑藥劑添加裝置的分析，現(xiàn)具有完善的藥劑溶液制備裝置與自動(dòng)添加裝置，藥劑添加量控制策略有待完善。系統(tǒng)利用原有的制備與添加裝置，藥劑添加量由協(xié)同系統(tǒng)求解所得。煤泥水處理過程作為一個(gè)典型的物化反應(yīng)過程，在濃縮與壓濾過程中藥劑添加量主要影響變量為入料濃度、入料流量、底流濃度、

3、溢流濃度、壓濾周期與煤泥餅水分，該過程具有強(qiáng)耦合、非線性、大滯后等特點(diǎn)，很難通過數(shù)學(xué)推導(dǎo)建立其模型，本文提出了通過BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)藥劑添加量進(jìn)行模型的建立，并通過APSO算法進(jìn)行最優(yōu)量求解的策略。
　　經(jīng)過對(duì)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)原理和推理算法的分析，基于煤泥水處理中變量影響關(guān)系，分別建立4×5×1結(jié)構(gòu)的絮凝劑添加模型與3×5×1結(jié)構(gòu)的助濾劑神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，并利用現(xiàn)場(chǎng)50組數(shù)據(jù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練。依據(jù)要實(shí)現(xiàn)目標(biāo)與現(xiàn)場(chǎng)工況建立藥劑添加優(yōu)化量最優(yōu)化模型，確

4、定優(yōu)化約束條件，選定PSO算法對(duì)藥劑最優(yōu)化模型進(jìn)行求解計(jì)算，并利用慣性權(quán)重值與粒子飛翔速度線性遞減的自適應(yīng)策略對(duì) PSO算法進(jìn)行改進(jìn)。在Matlab平臺(tái)對(duì)APSO算法進(jìn)行程序的設(shè)計(jì)與運(yùn)行。為了實(shí)現(xiàn)算法對(duì)優(yōu)化量的在線求解計(jì)算，通過Simulink仿真平臺(tái)利用S函數(shù)調(diào)用APSO程序，并通過OPC技術(shù)實(shí)現(xiàn)與PLC控制器的聯(lián)合運(yùn)行。
　　本系統(tǒng)選用AB1756-ControlLogix PLC為協(xié)同控制器，研華科技ACP4000作為上位機(jī)

5、，系統(tǒng)進(jìn)行硬件結(jié)構(gòu)的搭建，使用RSLogix5000進(jìn)行控制器程序的編寫，選用Matlab/Simulink作為APSO算法在線計(jì)算平臺(tái)。為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的交互，使用MSG功能模塊與原系統(tǒng)控制器進(jìn)行通訊，利用OPC接口技術(shù)實(shí)現(xiàn)控制器與Matlab、FTVIEW之間的數(shù)據(jù)通訊。系統(tǒng)通過現(xiàn)場(chǎng)傳感器采集工況數(shù)據(jù)，通過OPC技術(shù)反饋到Matlab的APSO算法相應(yīng)變量中，由算法在線對(duì)該工況下最優(yōu)藥劑添加量求解計(jì)算，將優(yōu)化藥劑量經(jīng)協(xié)同控制器返回給原藥

6、劑添加系統(tǒng)，之后原藥劑添加系統(tǒng)按優(yōu)化藥劑量執(zhí)行動(dòng)作，達(dá)到在線協(xié)同優(yōu)化的目的。
　　系統(tǒng)在成莊礦選煤廠運(yùn)行穩(wěn)定可靠，且通過對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行前后三個(gè)月的數(shù)據(jù)分析，煤泥生產(chǎn)總量也略有提高，同時(shí)噸煤泥PAC藥耗由2.453Kg/T降低到2.341Kg/T，噸煤泥PAM藥耗由0.182Kg/T降低到0.172Kg/T。藥劑消耗的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，由4.119降低到3.914。說明本系統(tǒng)不僅保證了煤泥水處理系統(tǒng)生產(chǎn)速率，同時(shí)降低了藥劑的消耗，提高了藥劑間的