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本文作者：詹德寬作者單位：鐵法能源公司

自動加藥系統(tǒng)的工作原理

系統(tǒng)結構如圖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，斗式提升機開始上料。上料是均勻定量地把聚丙烯酰胺粉劑輸送到預混器，在預混器中，聚丙烯酰胺和旋轉水流混合，然后進入攪拌桶。上藥的速度由PLC控制斗式提升機驅動輪的轉速來調(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。當儲料箱到低料位時，電容料位傳感器報警，提升機停止上料。為提高干粉的流動性，儲料箱中有機械振動裝置。斗式提升機的鏈條上有許多小料斗，固定容積的料斗在儲料箱中充滿，料斗升至提升機頂部最高點處翻轉料斗實現(xiàn)卸料。只要控制輸送鏈條的速度就能計量，斗式提升機是容積計量。儲料箱裝在地面上，最高點距離地面不超過800mm，方便工人上料。預混器中的干粉藥劑極易吸潮結塊，因此裝有螺旋破碎裝置。攪拌桶上的液位計有兩個作用，一是提供加水到位信號，PLC關閉進水電動閥；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，嚴重時發(fā)出報警信號。過濾器中的雜物需人工清除。聚丙烯酰胺藥劑池高液位時，攪拌桶不工作，中等液位時攪拌桶恢復工作，低液位時加藥泵不工作，且報警。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。

自動加藥控制系統(tǒng)的組成及控制原理

1自動加藥控制系統(tǒng)的組成及功能

自動加藥控制系統(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、擴展單元和擴展模塊，組成不同I／O點和不同功能的控制系統(tǒng)。（2）主站。主站為電源空氣開關、模擬量模塊、光端機及隔離繼電器提供承載平臺，主站控制柜內(nèi)配置有DC24V電源。（3）上位機，可以是一臺或幾臺PC機。操控人員也可以使用上位機組態(tài)流程圖開啟和關閉任何設備和閥門。（4）廠級局域網(wǎng)。局域網(wǎng)的形成可以實現(xiàn)廠內(nèi)相關管理人員隨時隨地登陸組態(tài)軟件，監(jiān)視自動加藥流水線的狀態(tài)。（5）遠程控制站。屬主站控制柜的遠程部件，以觸摸屏控制的形式來開啟和關閉流程中的設備。

2自動控制系統(tǒng)控制原理

大平煤礦選煤廠煤泥水自動加藥控制系統(tǒng)選用三菱可編程控制器（PLC），型號為FX2N－48MR－001。1個輸入擴展模塊FX2N－16EX（擴展16個輸入點），1個RS－485通訊用的擴展板FX2N－485－BD，1個8通道模擬量輸入模塊FX2N－8AD，1個8通道模擬量輸出模塊FX2N－8DA；485通訊擴展板用于和上位連接通訊。模擬量輸入模塊用于把現(xiàn)場的測量信號傳給PLC，如流量、濃度、煤泥厚度等；模擬量輸出模塊用于控制現(xiàn)場的控制單元，如加藥泵等，觸摸屏作為現(xiàn)場的人機接口，可顯示流程、報警和各控制單元的狀態(tài)（如閥門的開關、流量、液位、濃度、煤泥厚度等和各種曲線圖等），還能通過觸摸屏設定參數(shù)，控制各設備的運行。通過上位機能把每天各參數(shù)的運行曲線保存打印，還可以在上位機上把各參數(shù)的運行數(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，在上位機也能遠程控制所有操作。

3自動加藥控制系統(tǒng)特點

（1）采用模塊化、集散型結構，保證擴展性、開放性和穩(wěn)定性；（2）所有操作都有手動和自動兩種方式；（3）各被控制對象和監(jiān)控數(shù)據(jù)都能在觸摸屏和上位機實時顯示，且能以表格或曲線形式存檔，能歷史查詢；（4）故障報警響應準確及時，能存檔查詢；（5）采用標準網(wǎng)絡，能與廠級公用系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)。

工業(yè)性試驗結果

藥劑濃度與濃縮機入料、溢流、底流濃度呈現(xiàn)一定的關系，試驗結果如表1所示。（1）溢流濃度值與藥劑濃度值成反相關關系，即溢流濃度隨著藥劑濃度的升高而降低。而當藥劑濃度大于等于0‰時，溢流濃度維持在0．5g／L，此時可視為循環(huán)水較清澈。（2）底流濃度值與藥劑濃度值成正相關關系。而當藥劑濃度大于等于2．5‰時，底流濃度過高，易導致耙式濃縮機負荷過重，甚至導致洗煤生產(chǎn)中斷。（3）綜上試驗結論，該選煤廠尾水處理所使用的絮凝劑濃度不宜超過2．5‰；再從濃縮池入料濃度結果來看，當濃度為2．0‰時，入料濃度最低，即尾水處理效率處在較高點。所以，該廠尾水處理所配制的絮凝劑理論濃度定為2．0‰。

技術經(jīng)濟效益分析

（1）濃縮機濃縮效率提高10％以上，溢流中微細顆粒明顯減少，即使連續(xù)洗煤生產(chǎn)，溢流仍可保持清水狀態(tài)。同時，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塊不能充分溶解，造成大約10％的浪費；由于人工添加藥液量和添加時間的相對盲目性，投加聚丙烯酰胺藥液和凈水劑藥液，又造成大約20％的浪費。綜合起來，聚丙烯酰胺浪費了30％。而實現(xiàn)自動化加藥以來，提升機的卸料斗可實現(xiàn)定量均勻的卸料，且PLC濁度計模塊可以較準確的探測到洗水濃度，從而更準確的判斷加藥時間和加藥量，杜絕了聚丙烯酰胺的浪費。聚丙烯酰胺價格按12500元／t計，改造前每月聚丙烯酰胺耗用以平均8t計，年用聚丙烯酰胺96t，采用自動加藥系統(tǒng)后，每年節(jié)省聚丙烯酰胺藥費36萬元。（3）凈水劑以72t／月計，年用凈水劑864t，凈水劑浪費了20％，凈水劑價格按1790元／t計，采用自動加藥系統(tǒng)每年節(jié)省藥劑費30．9萬元。（4）自動控制及提高溶解藥效，不但節(jié)省藥劑的費用，而且還能節(jié)約大概30％～40％的電能。平均節(jié)電按35％計算，現(xiàn)在每天用電450kW•h，電費按0．6元／kW•h計算，則每年約節(jié)省電費4萬元。（5）加藥系統(tǒng)現(xiàn)有兩名操作員，人員不減，但降低了勞動強度，提高了系統(tǒng)的自動化程度，便于系統(tǒng)的運行、監(jiān)控及控制，延長設備的使用壽命。

結論

（1）該絮凝劑自動加藥系統(tǒng)設計新穎，運行穩(wěn)定可靠，在濃縮系統(tǒng)應用中，實現(xiàn)對煤泥沉降速度和澄清水濁度的監(jiān)測和控制，加快了煤泥濃縮和沉淀效果。（2）據(jù)統(tǒng)計，煤泥水自動加藥系統(tǒng)改造以后，每年可節(jié)約系統(tǒng)運行各項費用約70萬元；使用該系統(tǒng)19個月的時間，節(jié)約總額將與項目投資總額持平。（3）系統(tǒng)設計最優(yōu)化，配置簡潔，性價比高，采用PLC和變頻器控制，系統(tǒng)全自動化運行無需人工操作。