浮选柱单位药剂量优选专家系统的构建与开发

【摘要】：浮选柱是分选细粒煤泥的一种有效分选设备,尤其对粒度为0.045mm以下的细粒煤泥有着比浮选机更好的分选效果。浮选柱受分选原理的影响,矿浆在柱内停留时间短,矿浆对各种干扰波动因素敏感。同时浮选柱内没有机械搅拌装置,这就使得要使浮选柱达到良好的分选效果,得到合格的满足用户要求的产品质量指标,必须要求有良好的自动控制系统来稳定影响浮选过程的工况,才能保证浮选柱的分选效果。同时现场煤质波动对于药剂添加制度提出了更为苛刻的挑战,传统的依靠干煤泥量进行药剂自动添加的策略无法满足现场工况的实际要求。专家系统控制理论与技术为解决这个问题提供了新思路。 专家系统控制理论是现代人工智能控制领域中的重要分支,适用于难以建立精确数学模型的复杂工业过程控制。传统的基于干煤泥量的自动加药无法适应煤质波动导致加药制度变化的情况,现场操作司机却在长期的生产实践中根据煤质变化往往能够总结出合理的加药制度。因此,借鉴专家系统理论与技术,设计开发浮选柱单位药剂量优选专家系统,以提高自动加药系统对煤质变化的适应性是论文的重要落脚点。 将浮选柱浮选过程稳定在一个良好的分选环境中是保证药剂添加效果进而获得合格精煤产品,提高产率的重要手段。论文分析了FCMC旋流微泡浮选柱的结构特点,通过实验研究了邢台矿选煤厂煤质的粒度特征、可浮性差异以及配比入浮的浮选效果。提出了首先进行浮选柱分选过程的稳定控制,然后在此基础上研究开发应对煤质波动的浮选柱单位药剂量优选专家系统。其中基于干煤泥量的药剂自动添加架构具有稳定控制和专家控制得以最终实现的双重作用。 为此首先设计了浮选柱入浮浓度、浮选柱液位闭环自动控制系统,使入浮浓度保持在易于浮选柱进行浮选的入浮浓度值；进行了相应的传感器、执行机构和控制器的选型和程序开发；设计的液位高度自动控制系统将超声液位计(液位测量装置)安装于浮选柱尾矿箱上部测量尾矿箱液位,间接得到浮选柱液位,避免了泡沫层影响测量装置精度的缺点；执行机构采用了电动调节阀,避免了执行机构可靠性差的缺点；对于冲洗水量进行了开环控制,控制值由人机界面输入；基于干煤泥量的自动加药控制系统采用了开环随动控制,也进行了相应的传感器、执行机构选型,同时给出了药剂添加的PLC程序设计架构和部分代码。 在稳定控制得以实现的前提下,依据专家控制系统理论与技术,构建了专家系统结构框图,采用基于规则的正向推理机制构建专家系统的知识库,同时对综合数据库进行了设计和构建。数据库中的数据主要分为两类数据,一类为传感器数据信息,通过综合数据库进行了存储,为后续的数据挖掘和知识发现进而形成新的专家规则提供了基础和支撑条件；另外一类为人工输入的人机交互数据,这类数据用于应对煤质变化情形下专家系统的推理,从而达到选择最佳单位药剂用量,保证浮选效果的目的。 选择可靠的硬件和软件平台,进行了浮选柱单位药剂量优选专家系统的开发,介绍了人机界面及功能实现。 本文设计开发的浮选柱单位药剂量优选专家系统的专家规则库还需要在现场生产中不断补充完善。在专家系统运行过程中,当无法找到和专家规则库相匹配的知识规则推论时,需要开发最近案例搜索模型以保证专家系统正常工作。