关键词：自动配煤；PLC；煤质稳定
引言
案例分析：某选煤厂为年入洗能力1000万t的大型现代化选煤厂。通过近年来的工业性运行，末煤洗选系统存在以下问题：一是由于井下煤质波动较大，末煤产品灰分差异较大，且通过人工控制给煤机实现配煤，使得配煤可靠度和精度无法得到保证；二是配煤系统设备故障率高，而任何设备故障均可造成系统停车，尤其是长距离皮带运行故障，更是极大地影响了选煤厂的日常工作。因此，非常有必要对自动化配煤技术进行研究应用，以提升洗选系统的自动化水平。
1自动配煤控制系统的结构与功能
(1)实现配煤系统设备开、停车及保护的集中控制。通过该系统与中央集控可实现配煤设备的自动开、停车及闭锁控制,并可实现就地操作与系统自动操作的集中切换。(2)调度室确定配煤比例后,在操作室可进行配煤参数设定,并可通过配煤系统实现手动和自动配煤。(3)配煤自动化系统可与调度室上位机(集控主机)实现数据计算、记录及上级网络的接口等功能。控制系统的结构分6个部分:检测装置,主电气回路控制屏,变频器控制柜,d、PLC控制柜,e、PID调节器,f、现场操作柱。分述如下:（1）检测装置。采用CCG系列核子秤,为配煤系统的检测系统。核子秤是配煤系统的眼睛,负责对高、低硫煤的准确称量。由核源、电离室、工控机组成。（2）主电气回路控制屏。安装配置开关、中间继电器、接触器、保护装置等器件。
2研究内容
2.1系统架构
选煤厂自动化配煤系统包括上位机、交换机、PLC、灰分仪、皮带秤、数据采集仪、摄像仪以及温度振动一体化传感器。上位机分别放置在山上集控室及装车站集控室，负责数据图像的显示、处理；交换机放置在数据采集仪放置在皮带主驱动附件，负责采集各传感器的数据。系统整体构架设计图1所示。系统分为三层设计，上层为应用层，由工控机、视频综合平台、网络硬盘录像机、电视墙等组成，设备放置在山上集控室，完成数据显示、画面上墙切换的功能。中间层为传输层，由光电交换机、数据采集仪、光缆分线盒组成，设备放置在各配电室，实现数据的传输。下层为设备层，由矿用光纤摄像仪和矿用一体化温度振动采集传感器组成，分别放置在皮带的机头机尾、皮带主驱动的滚筒和减速器上，实现视频采集和振动温度信号检测。
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图1系统整体架构图
2.2程序设计
储装运车间皮带多为50米~60米长的大型皮带，皮带的特点是运送煤炭多，传动速度快，所以皮带系统运行的稳定决定了整个储装运车间生产任务的完成情况。在这些大型皮带中，安装了四大保护系统，分别为跑偏、打滑、堵塞、拉绳。在编写PLC程序时，四大保护信号的程序不是简单的引用硬件逻辑点，而是在程序中分别进行处理。（1）皮带跳动。在皮带打滑程序中，增加了皮带的丢保护功能，即如果在上位选择丢保护功能（N152_71信号），即使发生皮带打滑，也不会使皮带停止；皮带运行时因为皮带过长同时负载不停变化，从而使皮带产生跳动，为了避免皮带因发生跳动而停止的情况发生，在程序中通过时间继电器P1和设备运行触点（N152_47信号）过滤掉皮带运行时的跳动问题。（2）路径设备启动储装运车间按客户需求，会出现开启不同的皮带进行各种煤炭配比的情况。目前有100多种不同开启设备的方法，为了实现在上位软件中达到一键启停设备的目的，设置对路径中所属设备按顺序进行集中启停。在PLC程序中按每个按键的功能，把所有设备首先按照逆煤流的顺序进行排序，同时需要确定每个功能的启动设备，并进行启动排序，这样就最终确定了每台设备的启动路径。确定好每个功能的设备和启动顺序及路径后，需要考虑每台设备功率大小和启动时间，如果单台电机功率太大，就需要在程序中延长电机的启动时间，同时需要延迟下一台电机的启动时刻，这样才能减少电机的快速启动对电网的冲击，并对电机进行保护。
3配煤控制方式
配煤系统设备顺序开、停车及保护等操作,主要由PLC集控系统或就地人工操作来实施。采用就地人工操作时,操作人员根据现场显示和指导来实施。配煤自动化控制系统有就地和集中两种方式。采用就地控制的目的有两个:一是为了在自动控制完成前用于配煤操作(调试用);二是自动配煤系统发生故障时,可用手动控制,保证生产的顺利进行。(1)就地控制方式。在试验或集控系统故障时,可通过现场操作柱确定设备的运行方式为就地或连锁,用欧陆调节器设定各煤种的给煤量,仍可自动调节给煤量,进行配煤。(2)集中控制方式。调度室集控主机运行集中程序,由现场的欧陆调节器设定各煤种的煤量,PLC计算开车台数,欧陆调节器对其中任意一台给煤机自动进行频率调整。频率控制参数通过现场总线传给变频器进行远程频率的调节。从而实现给煤量的自动调节。集控主机故障时,现场配煤系统可运行自动配煤控制策略。当现场操作柱对部分设备设定为就地状态时,自动配煤只对处于集中状态的设备进行控制。生产过程中,当就地/集中方式切换时,当时应没有扰动的:当采用计算机进行就地/集中控制时,由于频率参数数据储存在计算机内,就地/集中无扰切换容易实现;当采用操作柱进行就地控制、计算机进行自动控制时,计算机通过读取调节器工作参数可实现就地/集中无扰切换。LC控制变频给煤机的过程如下:当变频给煤机故障时,PLC自动启动一台现场操作柱选择开关在集中位置而没有运行的给煤机;如果其他设备都集中运行在工频状态,PLC自动将一台工频设备转变为变频运行状态。配煤自动化控制系统通过PLC的粗调和PID的微调,可以对整个配煤系统自设定、自整定,从而达到配煤系统的稳定性。
4现场实施及结论
本项目从2016年8月开始实施，于2018年11月完成了对现有末煤系统的自动化改造，通过编制PLC和上位机组态软件实现了对现场设备（给煤机和插板）自动控制，完成了对现有煤炭产品进行自动化配煤改造，有效实现了自动配煤，配煤精度可以达到目标灰分值的±1%（取一个小时的平均值）。说明通过自动配煤，能够使得目标煤量灰分波动小，煤质稳定，有效提高了商品煤的品质，同时在配煤过程中，加大了对劣质煤的使用，降低了精煤的使用率，产生了一定的经济效益。
结语
选煤厂实现电气自动化改造后，完善了监测、监视功能，提高了电气系统运行的可靠性，解决了人工操作所存在的各类隐患，使设备的开机率明显提高，故障率明显减少。显著提高选煤厂的现代化装备和管理水平，实现工艺参数动态管理，提高了管理者指挥生产时的准确性和科学性，减少决策失误，从而提高了整个洗煤厂的经济效益。该系统在同类型选煤厂中有很好的实用价值和推广价值。
参考文献
[1]王绍定.矿用小绞车[M].北京：煤炭工业出版社，2017.
[2]程局山.矿山机械[M].徐州：中国矿业大学出版社，2017.
[3]段海霞工.介休洗煤厂配煤自动化控制系统分析[J].矿自动化,2016
论文作者:陈世涛
论文发表刊物:《中国电业》2019年20期
论文发表时间:2020/3/10
标签：皮带论文; 设备论文; 系统论文; 操作论文; 上位论文; 选煤厂论文; 现场论文; 《中国电业》2019年20期论文;