1、摘 要随着洗煤厂洗水闭路循环及环保要求的日益提高，絮凝剂在煤泥水处理中成为一项必不可少的辅助措施。针对张双楼洗煤厂洗煤系统煤泥水处理环节还主要靠工人配制和添加药剂。因此根据实际情况，研究开发絮凝剂自动配制和添加系统十分必要。本文介绍了国内外自动加药系统技术发展现状。通过对自动添加系统的检测环节、控制模式和控制策略进行分析，针对水处理工业中加药过程具有大时滞、非线性、难以建立精确的数学模型等特点，提出一种基于模糊逻辑控制的实现方法，讲述模糊控制器的原理和结构，设计一个两输入单输出的模糊控制器来实现控制过程中药量参数的实时控制。模糊控制器的设计主要由输入量的模糊化、模糊控制规则的生成、模糊判决三部
2、分组成。且用MATLAB软件实现模糊控制表的离线生成，并用MATLAB软件进行仿真检验设计的模糊控制器的性能。最终通过设计的模糊控制器，以期推动煤泥水处理系统在张双楼煤矿洗煤厂自动化水平的提高。关键词：张双楼； 模糊控制器； 煤泥水； 絮凝剂ABSTRACTAlong With the increasing enhance of closed water circuit for coal preparation plant and environmental protection requirement, flocculants is a necessary auxiliary measure
3、 in slime water treatment. And then its necessary to select the flocculants for melting and adding equipment. For Zhang Shuanglou coal washery coal slime water treatment system mainly by workers and adding medicament. So according to the actual situation, the research development of automatic dispen
4、sing and adding flocculant system is necessary.The paper introduces the developing situation of the auto adding control technique. By analyzing and studying the checking link, the controlling mode and control strategy on automatically adding system, in connection with some features such as long time
5、 lag, nonlinearity and modeling difficulties, it puts toward the fuzzy control method of auto adding process in slime water-dreamt. a fuzzy control method on the basis and discoursed principle and structure of the fuzzy controller and designs a fuzzy controller of two inputs and one output to contro
6、l on the parameters of flux online. The design of fuzzy contorller is consisted by fuzzification of inputs, making fuzzy control rules and defuzzification. The off line calculation of fuzzy control table is realized by MATLAB. Through the design of fuzzy controller, in order to promote the automatic
7、 dosing system in Zhang Shuanglou coal washery the improvement of automation level.Keywords：Zhang Shuanglou; fuzzy control; slime water; flocculent目 录1 绪论11.1论文的提出11.2研究现状和存在的问题11.2.1研究现状11.2.2存在问题21.3论文研究意义31.4本文的主要研究内容31.5本章小结42 模糊控制器的设计52.1模糊控制系统理论概述52.1.1模糊控制系统的组成62.1.2模糊控制系统的特点72.2模糊控制器的结构设计72.
8、3模糊语言变量的语言值分档和模糊子集的确定92.3.1模糊语言变量语言值分档的选取92.3.2语言变量论域的模糊子集的确定92.4量化因子及其确定方法102.5模糊子集隶属函数的确定及其表示方法102.5.1模糊子集隶属函数的确定102.5.2语言变量的赋值102.6模糊控制规则及算法的确定122.6.1模糊规则122.6.2算法结构132.7模糊判决142.8模糊控制器的实现142.9本章小结153 加药模糊系统控制动态仿真163.1模糊控制策略的实现163.1.1模糊控制表的离线生成163.1.2由模糊控制工具箱生成的控制表163.1.3模糊控制器输出精确值即反模糊举例243.2本章小结2
9、54 自动添加系统的设计与主要设备选型264.1自动加药系统的设计依据及工艺流程264.1.1设计依据264.1.2自动加药系统的工艺流程264.2电气部分的选型274.2.1选择驱动泵的电动机274.2.2变频器的选型284.2.3 .PLC的选型284.2.4浓缩机浊度检测装置选型304.3本章小结315 模糊控制器PLC实现及Simulink仿真325.1 PLC控制实现325.2建立仿真模型326 结论及展望34参考文献35翻译部分36英文原文36中文译文41致 谢45 中国矿业大学2014届本科生毕业设计 第52页1 绪论1.1论文的提出中国是世界煤炭生产和消费大国，在一次能源生产和
10、消费结构当中煤炭分别占76%和69%在今后相当长的时期内煤炭仍占主导地位。大量的高灰高硫煤炭未经洗选就作为商品煤利用，其中80%以上的煤直接用于燃烧，二氧化硫、碳氧化物（一氧化碳、二氧化碳）、烟尘等污染物排放较多，形成了酸雨危害1。而选煤是国际上公认的实现煤炭高效、洁净利用的首选方案，对促进煤炭需求和环境的协调发展将起重要作用。张双楼煤矿年产量为2.4Mt/a。于04年建设洗煤厂06年投入运行，入洗能力与之相当。张双楼洗煤厂采用湿法选煤，湿法选煤工艺中，洗1t原煤大约需要35吨水，通过分析煤质资料可见：-0.25mm煤泥含量13.76%，原生煤泥量比较大，因此产生大量的煤泥。在洗煤过程中煤泥水
11、若得不到有效的处理就得外排，即浪费资源又污染环境。作为世界人均占有水资源较少的国家，我国被联合国列为世界最贫水的13个国家之一2，因此，节约用水发展绿色循环经济，走科学发展的道路具有十分重要意义。具体到选煤厂来说，实现洗水复用和闭路循环是保护环境和节约水资源的一项重要措施。选煤厂实现洗水复用和闭路循环，絮凝剂的添加是一个关键的环节，它加速煤泥水的沉降。目前，煤泥水处理中使用最多的是聚丙烯酰胺，于是用于溶解和投加絮凝剂的设备在煤泥水处理中的应用就越来越普遍。由于国内配药设备正处在研发阶段，而进口设备价格昂贵，所以张双楼洗煤厂靠人工来配投药剂。但人工加药存在如下问题：1.药剂不能做到准确、均匀、及
12、时添加，造成药剂污染和浪费，投入药剂不能充分凝聚作用人工加药费时、费力，劳动强度大3。2.缺乏对煤泥水水质变化的监控，影响了煤泥水处理效果。这些问题不仅影响到水质的处理结果，而且还造成了资金的浪费。因此本论文就絮凝剂溶液的合理使用的重要性，着重对添加模式进行研究，采用PLC和模糊控制技术来实现絮凝剂溶液的自动添加，以实现煤泥水处理加药全面自动化。1.2研究现状和存在的问题1.2.1研究现状国外自60年代开始研制各种自动加药装置，加拿大、芬兰、瑞典、前苏联均有该方面的报道。70年代载流荧光分析系统的研制成功，为研究在线浮选自动加药控制系统提供了更好的条件。自动加药系统在浮选工艺中国内外都得到广泛
13、的应用，尤其在金属矿浮选中自动加药系统技术已相当成熟。自动控制加药系统的出现及应用，在计算机以及先进的控制仪表、计量装置的支持下很快得以实现。以国外这方面的应用为例：美国纳尔科公司最先推出了以荧光有机酸盐作为示踪剂的连续自动加药系统，其主要通过测得药剂中按比例配入的示踪剂的浓度来间接测得药剂的浓度，再通过自控系统启动加药泵，从而实现了对循环水中药剂浓度的自动检测和控制管理。日本栗田公司和美国大湖公司等则以比例式自动控制方式即通过循环系统的补充水或排污水量的流量比例信号，经信号转换器后来调节计量泵进行自动加药。虽然不够准确，但方便易行，在茂名乙烯、大亚湾核电站等循环水系统中得到使用。选煤厂煤泥水
14、处理的药剂配制和投加在国外如美国、日本、澳大利亚、德国等，均有成型的自动配制和投加设备4。与国外相比，我国的混凝投药控制技术一直都比较落后，在相当长的一段时间内采用的都是原始的人工控制方式。随着检测技术、控制理论应用化和智能技术的发展，目前正迈向自动控制、智能控制阶段。手动操作阶段完全是依赖操作员的经验，经过实验判断加药量，进行人工加药。人工控制方法，都难以追随水质水量等因素的变化，对投药量进行及时准确的调节。投药的准确性不仅取决于操作人员的技术与经验，而且和操作人员的责任心有很大关系，工人的劳动强度也较大。由于投药控制技术落后，严重影响了水处理的质量，也造成药剂的较大浪费。自动控制阶段主要采
15、用计算机和可编程逻辑器件，辅以人工调节，进行自动投药控制。自动投药控制，先后改进使用了多种控制方式，但还没有一种固定的模式，不同的投药控制方法各有优缺点，还没有哪一种方法可以彻底取代其他方法。国内研究加药系统自动控制始于80年代后期，进入90年代特别是近几年在加药系统自动控制方面进行研究的科研院所及企业越来越多，但国内最初研究的加药自动控制的控制原理多为简单的PID调节控制电机，在实际应用中，由于被控对象的延迟时间长，干扰因素多，故控制系统的稳定性及自我调节能力差，易产生超调或振铃现象，控制效果不理想。近年来，已将交流变频技术运用到火电厂加药系统控制中，在此基础上，研究人员针对加药系统自身的特点，提出了不少新的控制策略，如：将改进PID控制，以及新型智能控制用于加药控制系统中，解决了一些电厂的实际问题，取得了较满意的调节效果。然而加药控制过程时变性强，很容易造成系统不稳定，特别是模型易发生突变，且干扰易出现在控制通道，进而使得控制系统设计很困难，因此，如何对其进行调节并达到预期的控制效果仍有很长的路要走。
