煤泥重介分选控制系统 |
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| 申请号 | CN202310560245.9 | 申请日 | 2023-05-17 | 公开(公告)号 | CN116493146A | 公开(公告)日 | 2023-07-28 |
| 申请人 | 山西天地王坡煤业有限公司; 中煤科工集团唐山研究院有限公司; | 发明人 | 申迎松; 马强; 闫小板; 郭晋强; 李鹏波; 王炎红; 宋志兵; 李建国; 郭鹏; 柴兆赟; 张燕飞; 肖峰; 靳学永; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及自动控制技术领域，提出了 煤 泥重介分选控制系统，包括重介质旋流器，重介质旋流器的入煤口设置有 密度 检测模 块 ，重介质旋流器的加介口与合格介质桶的出口连通，合格介质桶的入口设置有加 水 管道和加介管道，加水管道和加介管道上均设置有流量调节 电路 ，其特征在于，流量调节电路包括依次连接的串行转并行芯片U4和DAC芯片U1，串行转并行芯片U4的串行数据输入端与主控芯片连接，串行转并行芯片U4的并行输出端分别与DAC芯片U1的数字输入端连接，DAC芯片U1的片选端与主控芯片连接，DAC芯片U1的模拟输出端用于接入电动调节 阀 的控制端。通过上述技术方案，解决了 现有技术 中煤泥重介分选控制精细化程度低的问题。 | ||||||
| 权利要求 | 1.煤泥重介分选控制系统，包括重介质旋流器，所述重介质旋流器的入煤口设置有密度检测模块，所述重介质旋流器的加介口与合格介质桶的出口连通，所述合格介质桶的入口设置有加水管道和加介管道，所述加水管道和所述加介管道上均设置有流量调节电路(1)，其特征在于，所述流量调节电路(1)包括依次连接的串行转并行芯片U4和DAC芯片U1，所述串行转并行芯片U4的串行数据输入端与主控芯片连接，所述串行转并行芯片U4的并行输出端分别与所述DAC芯片U1的数字输入端连接，所述DAC芯片U1的片选端与主控芯片连接，所述DAC芯片U1的模拟输出端用于接入电动调节阀的控制端。 |
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| 说明书全文 | 煤泥重介分选控制系统技术领域[0001] 本发明涉及自动控制技术领域，具体的，涉及煤泥重介分选控制系统。 背景技术[0002] 重介质旋流器是一种结构简单，无运动部件和分选效率高的选煤设备。在重介质旋流器分选过程中，入选原煤和悬浮液以一定压力沿切线方向给入旋流器，形成强有力的旋涡流；液流从入料口开始沿旋流器内壁形成一个下降的外螺旋流；在旋流器轴心附近形成一股上升的内螺旋流；由于内螺旋流具有负压而吸入空气，在旋流器轴心形成空气柱；入料中的精煤随内螺旋流向上，从溢流口排出，矸石随外螺旋流向下，从底流口排出。重介质旋流器的分选精度会受入选原煤和悬浮液参数的影响，目前，现有重介质旋流器控制精细化程度不够，并不能保证达到最好的分选效果。 发明内容[0003] 本发明提出煤泥重介分选控制系统，解决了相关技术中的煤泥重介分选控制精细化程度低的问题。 [0004] 本发明的技术方案如下：所述流量调节电路包括依次连接的串行转并行芯片U4和DAC芯片U1，所述串行转并行芯片U4的串行数据输入端与主控芯片连接，所述串行转并行芯片U4的并行输出端分别与所述DAC芯片U1的数字输入端连接，所述DAC芯片U1的片选端与主控芯片连接，所述DAC芯片U1的模拟输出端用于接入电动调节阀的控制端。 [0006] 所述光耦U7的第一输入端与主控芯片连接，所述光耦U7的第二输入端接地，所述光耦U7的第一输出端通过电阻R38连接电源15V，所述光耦U7的第二输出端接地，[0007] 所述光耦U7的输出端接入所述运放U3B的同相输入端，所述光耦U7的输出端还与二极管D3的阳极连接，所述二极管D3的阴极与所述运放U3B的反相输入端连接，所述运放U3B的输出端作为所述进料电机调速电路的输出端，接入进料电机驱动器，[0008] 所述电阻R17的第二端与所述电阻R18的第一端串联，所述电阻R17的第一端连接电源15V，所述电阻R18的第二端接地，所述电阻R17的第二端连接所述二极管D3的阳极，[0009] 所述电阻R20的第二端与所述电阻R19的第一端串联，所述电阻R20的第一端连接电源15V，所述电阻R19的第二端接地，所述电阻R20的第二端连接所述二极管D3的阴极，[0010] 所述电容C6的第一端与所述二极管D3的阴极连接，所述电容C6的第二端接地。 [0011] 进一步，还包括磁性物质检测电路，所述磁性物质检测电路包括依次连接的检测探头、放大电路、整流电路和相位补偿电路，所述相位补偿电路包括运放U6D，所述运放U6D的反相输入端通过电阻R12连接所述整流电路的输出端，所述运放U6D的同相输入端通过电容C4连接所述整流电路的输出端，所述运放U6D的同相输入端通过电阻R10接地，所述运放U6D的输出端通过电阻R13反馈连接至所述运放U6D的反相输入端，所述运放U6D的输出端作为所述磁性物质检测电路的输出，接入主控单元。 [0012] 进一步，所述放大电路包括运放U6A，所述运放U6A的反相输入端通过电阻R16连接检测探头的输出端，所述运放U6A的同相输入端通过电阻R21接地，所述运放U6A的输出端通过电阻R11反馈连接至所述运放U6A的反相输入端，所述运放U6A的输出端作为所述放大电路的输出，接入所述整流电路的输入端。 [0013] 进一步，所述整流电路包括依次连接的运放U6B和运放U6C，所述运放U6B的反相输入端通过电阻R6连接所述放大电路的输出，所述运放U6B的同相输入端接地，所述运放U6B的输出端与二极管D1的阳极连接，所述二极管D1的阴极通过电阻R7反馈连接至所述运放U6B的反相输入端， [0014] 所述二极管D1的阴极连接至所述运放U6C的同相输入端，所述运放U6C的输出端反馈连接至所述运放U6C的反相输入端，所述运放U6C的输出端作为所述整流电路的输出端，接入所述相位补偿电路。 [0015] 进一步，所述运放U6C和所述相位补偿电路之间还设置有滤波电路，所述滤波电路包括电阻R14和电容C3，所述电阻R14的第一端与所述运放U6C的输出端连接，所述电阻R14的第二端通过电容C3接地，所述电阻R14的第二端作为所述滤波电路的输出，接入所述相位补偿电路。 [0016] 本发明的工作原理及有益效果为： [0017] 本发明中通过在重介质旋流器的入煤口设置密度检测模块，能够实时检测入选原煤密度，并根据入选原煤密度调节合格介质桶的加水流量和加介流量，从而调节重介悬浮液的浓度，以更好的匹配入选原煤的分选需求。 [0018] 以加水管道的流量调节为例，流量调节电路的工作原理为：主控芯片输出流量设定值到串行转并行芯片U4，串行转并行芯片U4输出并行数字信号到DAC芯片U1，DAC芯片U1的模拟输出端输出模拟电流信号到电动调节阀的控制端，控制电动调节阀的开度。其中，DAC芯片U1将流量设定值直接转换为电流信号输出，无需设置中间转换电路，简化了电路结构；主控单元输出一路串行信号，经串行转并行芯片U4转换后接入DAC芯片U1，节约了主控单元的IO资源。附图说明 [0019] 下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。 [0020] 图1为本发明中流量调节电路原理图； [0021] 图2为本发明中进料电机调速电路原理图； [0022] 图3为本发明中磁性物质检测电路原理图； [0023] 图中：1流量调节电路，2进料电机调速电路，3磁性物质检测电路。 具体实施方式[0024] 下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都涉及本发明保护的范围。 [0025] 本实施例煤泥重介分选控制系统包括重介质旋流器，重介质旋流器的入煤口设置有密度检测模块，重介质旋流器的加介口与合格介质桶的出口连通，合格介质桶的入口设置有加水管道和加介管道，加水管道和加介管道上均设置有流量调节电路，如图1所示，流量调节电路包括依次连接的串行转并行芯片U4和DAC芯片U1，串行转并行芯片U4的串行数据输入端与主控芯片连接，串行转并行芯片U4的并行输出端分别与DAC芯片U1的数字输入端连接，DAC芯片U1的片选端与主控芯片连接，DAC芯片U1的模拟输出端用于接入电动调节阀的控制端。 [0026] 本实施例中通过在重介质旋流器的入煤口设置密度检测模块，能够实时检测入选原煤密度，并根据入选原煤密度调节合格介质桶的加水流量和加介流量，从而调节重介悬浮液的浓度，以更好的匹配入选原煤的分选需求。 [0027] 以加水管道的流量调节为例，流量调节电路的工作原理为：主控芯片输出流量设定值到串行转并行芯片U4，串行转并行芯片U4输出并行数字信号到DAC芯片U1，DAC芯片U1的模拟输出端输出模拟电流信号到电动调节阀的控制端，控制电动调节阀的开度。其中，DAC芯片U1将流量设定值直接转换为电流信号输出，无需设置中间转换电路，简化了电路结构；主控单元输出一路串行信号，经串行转并行芯片U4转换后接入DAC芯片U1，节约了主控单元的IO资源。 [0028] 进一步，如图2所示，还包括进料电机调速电路，进料电机调速电路包括光耦U7、电阻R17、电阻R18、电阻R20、电阻R19、二极管D3、电容C6和运放U3B， [0029] 光耦U7的第一输入端与主控芯片连接，光耦U7的第二输入端接地，光耦U7的第一输出端通过电阻R38连接电源15V，光耦U7的第二输出端接地， [0030] 光耦U7的输出端接入运放U3B的同相输入端，光耦U7的输出端还与二极管D3的阳极连接，二极管D3的阴极与运放U3B的反相输入端连接，运放U3B的输出端作为进料电机调速电路的输出端，接入进料电机驱动器， [0031] 电阻R17的第二端与电阻R18的第一端串联，电阻R17的第一端连接电源15V，电阻R18的第二端接地，电阻R17的第二端连接二极管D3的阳极， [0032] 电阻R20的第二端与电阻R19的第一端串联，电阻R20的第一端连接电源15V，电阻R19的第二端接地，电阻R20的第二端连接二极管D3的阴极， [0033] 电容C6的第一端与二极管D3的阴极连接，电容C6的第二端接地。 [0034] 当入选原煤密度增加时，底流固体排出量增加，但底流口的排放能力有限，会将一部分中等密度的煤颗粒和重介质挤向溢流口排出，使实际分选密度升高。本实施例中，通过调节进料电机的速度来解决这一问题。 [0035] 具体工作原理为：向进料电机驱动器输出不同占空比的PWM控制信号，调节进料电机驱动器中功率管的开通或关断时间，从而调节进料电机驱动器输出到电机两端的电压频率，调节电机转速。当主控芯片检测到入选原煤密度增加时，增加PWM控制信号的占空比，从而提高进料电机速度。图2中，主控芯片输出的PWM1信号经光耦U7隔离之后，输出PWM1_1信号接入进料电机驱动器，用于避免电机侧的干扰信号进入主控芯片。 [0036] 同时，理想的PWM1_1信号要求上升沿或下降沿尽量陡峭，为接近理想信号波形，本实施例对PWM1_1信号的波形进行矫正，避免PWM1_1信号波形的拖尾。其中，电阻R17和电阻R18组成分压电路，电阻R20和电阻R19组成分压电路，运放U3B构成电压比较器，通过设置电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R19的阻值，保证二极管D3导通，这样，电容C6两端的电压接近PWM1_1信号电压，且有一定的延迟，当PWM1_1信号下降沿到来时，PWM1_1信号下降到小于电容C6两端，运放U3B的输出即跳变为低电平，即在运放U3B的输出端得到陡峭的下降沿信号PWM1_2。 [0037] 进一步，还包括磁性物质检测电路，如图3所示，磁性物质检测电路包括依次连接的检测探头、放大电路、整流电路和相位补偿电路，相位补偿电路包括运放U6D，运放U6D的反相输入端通过电阻R12连接整流电路的输出端，运放U6D的同相输入端通过电容C4连接整流电路的输出端，运放U6D的同相输入端通过电阻R10接地，运放U6D的输出端通过电阻R13反馈连接至运放U6D的反相输入端，运放U6D的输出端作为磁性物质检测电路的输出，接入主控单元。 [0038] 当重介悬浮液中磁性物质含量(铁矿)增加时，会发生过度的浓缩，影响分选效果，因此，本实施例设置了磁性物质检测电路，用于实时检测重介悬浮液中磁性物质含量，当含量过高时，适当增加煤泥含量，以保证重介悬浮液的稳定性。 [0039] 其中，检测探头用于将磁性物质含量转换为电信号输出，并依次经放大电路放大、整流电路整流后，转换为直流信号接入主控芯片，实现主控芯片对磁性物质含量的准确读取。检测探头的输出信号经放大、整流之后会产生相位延迟，本实施例通过添加相位补偿电路实现相位补偿，进一步提高信号检测的准确性。 [0040] 相位补偿电路的工作原理为：电容C4、电阻R10、电阻R12、电阻R13和运放U6D构成反相比例放大电路，本实施例中，电阻R12和电阻R13的阻值相等，因此，电路增益始终为1。通过调节电容C4和电阻R10的大小，可以对运放U6D的输出电压相位进行连续调节，从而实现相位补偿功能。 [0041] 进一步，如图3所示，放大电路包括运放U6A，运放U6A的反相输入端通过电阻R16连接检测探头的输出端，运放U6A的同相输入端通过电阻R21接地，运放U6A的输出端通过电阻R11反馈连接至运放U6A的反相输入端，运放U6A的输出端作为放大电路的输出，接入整流电路的输入端。 [0042] 运放U6A的电阻R16、电阻R11构成反相比例放大电路，用于对检测探头的输出信号进行放大。 [0043] 进一步，如图3所示，整流电路包括依次连接的运放U6B和运放U6C，运放U6B的反相输入端通过电阻R6连接放大电路的输出，运放U6B的同相输入端接地，运放U6B的输出端与二极管D1的阳极连接，二极管D1的阴极通过电阻R7反馈连接至运放U6B的反相输入端，[0044] 二极管D1的阴极连接至运放U6C的同相输入端，运放U6C的输出端反馈连接至运放U6C的反相输入端，运放U6C的输出端作为整流电路的输出端，接入相位补偿电路。 [0045] 当运放U6A的输出信号CZ大于零时，运放U6B输出小于零，二极管D1截止，运放U6A的输出信号CZ依次经电阻R6、电阻R7接入运放U6C的同相输入端，运放U6C构成电压跟随器，运放U6C的输出端输出电压为CZ；当运放U6A的输出信号CZ小于零时，运放U6B输出大于零，二极管D1导通，运放U6B和电阻R6、电阻R7构成反相比例放大电路，设置电阻R6和电阻R7的阻值相等，这样，运放U6B的放大倍数为‑1，运放U6B的输出电压＝‑CZ，运放U6C构成电压跟随器，运放U6C的输出端输出电压为‑CZ。通过上述过程，将运放U6A输出的正负信号转换为正信号。 [0046] 进一步，如图3所示，运放U6C和相位补偿电路之间还设置有滤波电路，滤波电路包括电阻R14和电容C3，电阻R14的第一端与运放U6C的输出端连接，电阻R14的第二端通过电容C3接地，电阻R14的第二端作为滤波电路的输出，接入相位补偿电路。 [0047] 电阻R1和电容C3构成一阶低通滤波电路，对运放U6C输出的电压信号进行滤波，滤除其中的高频信号，同时，提高了信号的稳定性。 |
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