重介选煤以其较高的分选精度、易于实现自动控制等优点正在成为我国选煤中的主导选煤方法。目前密度控制在重介选煤过程获得了广泛的应用,但密度控制属于中间变量控制,对于选煤用户而言,精煤灰分指标合格与否才是最重要的,因此精煤灰分作为衡量选煤产品的质量指标,一方面可以保障选煤用户对产品质量的要求,同时也是保证选煤技术和经济效益最大化的根本保证,因此如何实现精煤灰分闭环控制属于选煤过程控制的研究热点问题之一。文献综述表明:选煤灰分控制针对跳汰选煤工艺居多,对本论文研究有借鉴意义。煤炭部八五期间重点课题:末煤重介分选系统产品质量在线测控的研究中,采用基于PID的灰分控制效果形成了比较明显的振荡,在人工干预下,进行灰分控制效果反而要好于自动控制。原因在于两点,第一对于选煤过程灰分的统计过程特性研究不够,事实上,选煤生产过程中,精煤灰分具有随机波动性,以某一灰分定值来进行自动控制是不符合灰分自身随机波动的客观规律的,第二是控制算法不恰当,众所周知,选煤过程从灰分回控密度到调整跳汰分选均属于典型的非线性、大惯性、大滞后过程,且不是简单的单输入单输出过程,采用简单的PID是无法获得满意-效果的。为此论文针对选煤过程灰分波动的统计特性,提出了基于统计过程控制的重介选煤灰分闭环控制新思路,针对选煤过程的大惯性和大滞后特性,借鉴专家系统和模糊控制理论与技术,展开重介选煤过程灰分闭环控制的研究和探索,以期在本论文研究中能有所突破。论文分析了影响重介选煤精煤灰分的系统参数,采用了精煤灰分回控悬浮液密度的控制思路,即灰分设定值作为控制目标,通过调控悬浮液密度以达到灰分设定要求的总方案。实现上述总方案,关键在于两个方面,第一就是选煤过程灰分的随机波动特性,同时精煤灰分的检测对于控制至关重要。第二就是密度控制高效与否对灰分回控的影响极大,必须实现密度的合理控制,灰分回控才有实现的可行性。论文分析了现有精煤灰分在线测试仪的结构、特点及影响因素,提出了保证精煤灰分测试精度的一系列措施,针对精煤灰分的随机波动特性,论文在介绍统计过程控制理论的基础上,提出运用统计过程控制(SPC)理论对灰分在线值进行处理和判断:通过分析选择使用SPC中单值-极差(X-MR)控制图进行质量控制管理,先利用MR控制图对灰分在线值数据进行处理以消除误差,再建立以灰分设定值为中心线的XSD控制图,将灰分在线值实测点录入控制图中进行过程受控判断。重介选煤灰分回控的手段是对重介悬浮液密度进行调节来实现的,因此重介悬浮液密度控制系统的完善与否以及调整幅度大小都是实现灰分回控的关键,论文简要介绍了现有密控系统的特点与不足,同时开发了基于PID+模糊控制复合控制系统的重介悬浮液密度自动控制系统,实现了密度的高精度控制,同时自动补水和自动分流无扰切换,扩大了密度调控范围,为灰分回控奠定了坚实基础。针对成庄双系统的互扰动特性,考虑液位差对系统的耦合作用并对其进行解耦设计,改进和优化了单密度控制策略,在成庄选煤厂近一年的运行表明,该优化系统获得了较好的工业应用效果。从控制意义上讲,灰分控制系统的数学模型较为复杂。论文通过对灰分自动控制系统的特性分析,提出了基于专家规则和SPC的复合闭环模糊控制系统。构建了灰分控制系统的框架与模型,给出了控制模型的思路和步骤,解决了本控制系统中的控制重点和难点,为真正意义上实现精煤灰分控制奠定了基础。论文在现场传感器和执行机构的合理配置与优化下、进行了 PLC程序设计以及WINCC软件上位组态开发,构建了成庄选煤厂灰分自动控制系统。上述系统在工业现场进行了工业性试验,初步工业试验表明:控制系统可以实现灰分闭环控制,控制过程基本没有出现大幅震荡,灰分控制稳定,稳定在统计过程控制的以灰分设定值为中心线的XSD控制图内,密度调整合理,取得了较好的预期效果。