摘  要： 結合兗州煤礦應用實踐，分析了跳汰機分選效果的影響因素，為操作和技改提供了依據。實現跳汰風閥參數的閉環控制，提高了原煤的分選質量。
關鍵詞： 跳汰機；床層；松散度；數控風閥；傳感器

　目前大多洗煤廠采用的主洗設備是跳汰機，其最核心的部分是自動排料系統和風閥控制系統。跳汰洗煤是指物料在垂直升降的變速水流中，按密度分選的過程。跳汰選煤過程復雜，其分選效果依據與跳汰機相配套的整個系統，其中主要是排料系統和風閥系統。排料系統的準確性影響著跳汰選煤的回收率；及時性制約著跳汰機的處理量；自動化程度的高低影響其工藝指標。風閥控制系統的結構和工作周期對水流的脈動特性有很大影響，直接影響到跳汰機的分選效果及生產能力。而跳汰過程中的主要影響因素為：按密度分層與松散度；松散形式與數控風閥；寬級別或不分級入選。
1 物料粒度和跳汰分層的關系
　跳汰分選是通過不同密度的物料顆粒在上下脈動的水流中，產生不同的速度進行換位分層。顆粒分層主要發生在上升期，上升初期物料顆粒所受合力的大小與顆粒本身所處的位置有關，決定了顆粒在該周期能否分層。在上升期，水為顆粒提供了主要動力，顆粒小的物料速度快，顆粒大的物料速度慢。而下降期重力是主要的影響因素，顆粒大的物料速度快，顆粒小的物料速度慢。分層之后相同粒度下，密度大的物料分布相對靠下；相同密度下粒度大的物料分布也相對靠下。形成了密度相同的物料在脈動后處于不同層次，而密度不同的物料又會處于同一層。
　實驗發現煤粒分層情況服從統計規律，因此可以建立數學模型，用統計的方法得到不同煤層的歸層能力及歸層系數，進而得到每次跳汰后煤粒的分層清晰度。通過研究跳汰次數和清晰度的關系，得到最佳跳汰次數[1]。


　根據以上數學模型知，分層清晰度可以判斷跳汰時煤炭的分層情況隨跳汰次數的變化情況[1]。

2 傳感器與床層檢測的關系
　跳汰過程離不開床層，床層是物料按密度分層的介質，而床層密度檢測方法很多，裝置基本上是浮標和傳感器。傳感器的作用反映了床層總厚度中輕重產物分界處的準確位置，等效于具有一定體積及密度的煤塊在床層中實際的運動狀況。它具有重要的意義，直接決定了信號檢測的準確與否。為了改善測量精度提出用γ射線輻射探測器檢測床層物料密度。

3 松散度與按密度分層的關系
　跳汰過程是周期性脈動過程，以保證一定的松散度范圍，松散度上限過大、過小對礦物按密度分層都不利。床層松散度一般定義為動篩跳汰機床層中空隙體積占床層總體積的百分數。
　床層中煤粒的松散和分層屬于矸石沉降過程。但沿床層高度的各個層面礦漿的密度和粒度組成不同，在相對上升水流的作用下，其擴展的高度也不同。當兩種物料密度存在差別，分層過程便能自動進行。兩種物料密度差值越大，越易實現密度分層，密度大的顆粒為了降低位能總是相對于密度小的顆粒向下運動。如果輕重物料的體積各占50%時，分層效果應該是最好的，但是實際上一般給料中重物料體積大多遠低于50%，這說明含重物料多的給料比含輕物料多的給料好選。在跳汰過程床層的出料端，床層的厚度會明顯增加且最上層的低密度級和最下層的高密度級已充分集中，達到分選的目的。因此只有保證物料在床層上的充分松散才能達到最佳分選效果。
4 松散形式與數控風閥的關系
　風閥控制系統即控制跳汰機的跳汰制度，包括風水制度、跳汰周期、跳汰頻率及跳汰的進氣期、膨脹期、排料期、休止期。其功能使得空氣室與風包、風機和大氣周期性的相連或隔絕，從而在跳汰室形成脈動水流使物料在床層上分層，最終達到分選的目的[3]。
　物料在跳汰過程中能讓分層得以實現的客觀條件是垂直升降的交變水流，每一個跳汰周期空氣室水位的波動狀態將隨著風閥參數的變化而變化，不合理的風閥參數將會導致形成不良的床層。采用γ射線輻射探測器檢測床層物料密度，根據密度值修改風閥參數。因此測出床層不同層次的密度就相當于找到了風閥參數和松散度之間的關系。即適當降低跳汰頻率，床層的松散度相應增大；隨著進氣期長度的增加，床層的松散度也相應增加，進氣期長度減少，松散度值也降低；排氣期與進氣期的比值須在一個合適的范圍內，比值太大會降低進氣時間，對松散不利；而比值太小會發生偏振[4]。
5 系統改進實現
　將排料系統和風閥控制系統結合起來形成跳汰機設備配套的電氣自動控制系統，實現對風閥參數的閉環控制實現自動排料，并實現在觸摸屏上設置給定值。通過γ射線輻射探測器檢測床層厚度輸入PLC經過智能化系統計算，由RS-485通信控制輸出變頻器頻率信號，調節排料電機的轉速，以達到穩定床層及時而連續均勻地排出重產物，保持穩定而合適的床層厚度[5]。
　通過水流特性對床層松散度與分層的作用及空氣室內水位的變化與風閥參數的對應關系，床層密度與風閥參數之間內在聯系的討論，提出了對選煤廠跳汰機分選效果的影響因素及解決辦法，為技改找準了位置，有利于改善跳汰機分選效果。更新改造后的控制系統滿足跳汰機的控制要求[6]，控制方式先進可靠，使得控制系統簡單，經濟適用，擴展維護方便，可靠性高。
參考文獻
[1] 楊威，韓清.跳汰分層的數學模型[J].科技咨詢導報，2007(2)：27-29.
[2] 李建民，安新.跳汰床層松散度的測量方法[J].華北工學院學報，2004，25(4)：303-305.
[3] 吳開興，曹占杰.跳汰機自動控制裝置的設計[J].選煤技術，2004(3)：37-39.
[4] 于春風，張天開.跳汰床層松散度模糊控制[J].選煤技術，2008(3)：53-56.
[5] 劉建，盧愛華.探索選煤廠原煤質量檢驗與控制[J].選煤技術，2001(04)：24-25.
[6] 劉學東.跳汰機自動控制系統的設計與實踐[J].河北工業科技，2004(5)：28-30.