煤機(jī)自動(dòng)化控制系統(tǒng)改造方案

摘要本文針對東曲選煤廠原煤倉下給煤機(jī)手動(dòng)給煤的缺點(diǎn)，提出對給煤機(jī)進(jìn)行自動(dòng)化改造是提高原煤配洗精度的關(guān)鍵。往復(fù)式給煤機(jī)通過采用PLC控制的方法，提高洗煤廠生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)化控制。

關(guān)鍵詞給煤機(jī)；控制系統(tǒng)；改造

東曲選煤廠原煤倉下給煤機(jī)設(shè)備陳舊，一直采用就地手動(dòng)控制，給煤機(jī)的啟停、給煤量的大小，均需現(xiàn)場操作人員控制，工人勞動(dòng)強(qiáng)度較高，加之選煤廠生產(chǎn)系統(tǒng)環(huán)節(jié)較多，相互聯(lián)絡(luò)不便，調(diào)度人員無法及時(shí)全面的掌握整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的設(shè)備運(yùn)行狀況，導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)開車時(shí)間延長，同時(shí)，很多設(shè)備處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)，易產(chǎn)生不必要的設(shè)備損耗和電耗，對整個(gè)洗煤系統(tǒng)的統(tǒng)一調(diào)度產(chǎn)生不利影響。原煤倉下給煤機(jī)自動(dòng)化控制改造有利于統(tǒng)一調(diào)度指揮，可有效縮短系統(tǒng)啟停時(shí)間，減少設(shè)備空載損耗，提高生產(chǎn)效率。同時(shí)，采用自動(dòng)化控制系統(tǒng)可以減少現(xiàn)場操作人員，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，進(jìn)一步提高原煤配洗的精準(zhǔn)度和自動(dòng)化控制水平，是當(dāng)前該廠發(fā)展面臨的最大挑戰(zhàn)，有助于該廠實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展。

1控制系統(tǒng)現(xiàn)狀

原煤1號(hào)倉到4號(hào)倉的15臺(tái)給煤機(jī)原有控制方式均為就地直接啟動(dòng)，不參與主洗系統(tǒng)的集中統(tǒng)一控制。給煤機(jī)的啟停主要通過控制室與現(xiàn)場操作人員通過電話聯(lián)絡(luò)，控制室司機(jī)將浮選液密度、介質(zhì)泵工作壓力、磁性物質(zhì)含量等各項(xiàng)參數(shù)調(diào)節(jié)設(shè)置完成后，通過電話通知現(xiàn)場操作人員啟停給煤機(jī)。采用手動(dòng)控制方式啟停采煤機(jī)基本依靠現(xiàn)場操作人員的經(jīng)驗(yàn)來實(shí)現(xiàn)給煤量的控制，基本無法實(shí)現(xiàn)原煤精準(zhǔn)入洗；同時(shí)，原煤倉作業(yè)環(huán)境陰暗潮濕，對常年工作的操作人員身心健康產(chǎn)生不利影響。夜班生產(chǎn)時(shí)，操作人員在運(yùn)轉(zhuǎn)的設(shè)備旁通過調(diào)節(jié)圓環(huán)鏈節(jié)數(shù)調(diào)節(jié)煤量時(shí)，存在安全隱患。從現(xiàn)場生產(chǎn)實(shí)際情況出發(fā)，綜合考慮機(jī)電設(shè)備精準(zhǔn)控制的需求，更為重要的是現(xiàn)場操作人員的身心健康及人身安全，實(shí)現(xiàn)煤倉給煤機(jī)自動(dòng)化控制是該廠當(dāng)前發(fā)展的迫切要求。

2給煤機(jī)的自動(dòng)化改造方案

根據(jù)現(xiàn)場生產(chǎn)過程中給煤機(jī)存在的諸多問題，通過給煤機(jī)加裝變頻器和可編程控制器PLC實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)化控制，具體的控制過程如下圖1所示。根據(jù)目前現(xiàn)場生產(chǎn)實(shí)際情況，原煤的入洗量主要由控制室根據(jù)實(shí)時(shí)情況通過電話通知現(xiàn)場操作人員進(jìn)行調(diào)配，自動(dòng)化改造完成后給煤量的控制由控制室掌握，實(shí)現(xiàn)集中控制，可以省掉現(xiàn)場人工給煤的環(huán)節(jié)。具體執(zhí)行過程是，煤倉給煤機(jī)的給煤量調(diào)節(jié)可在控制室加裝變頻器增減速按鈕進(jìn)行控制，使用可編程控制器PLC實(shí)現(xiàn)變頻器的啟停，同時(shí)，安裝頻率顯示儀監(jiān)測煤倉給煤機(jī)的實(shí)時(shí)運(yùn)行情況。給煤機(jī)集中控制系統(tǒng)改造完成后具有集控、就地兩種工作方式，集控、就地兩種方式可在現(xiàn)場控制箱上進(jìn)行切換。變頻器選用MICROMASTER440型，該型變頻器采用高性能的矢量控制技術(shù)，具備超強(qiáng)的過載能力，工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。核心工藝采用先進(jìn)的絕緣柵雙極型晶體管作為主要的功率輸出器件，具有極高的運(yùn)行可靠性，可滿足多種不同的功能；具有過電壓/欠電壓保護(hù)、變頻器過熱保護(hù)、電動(dòng)機(jī)過熱保護(hù)等多種保護(hù)特性。給煤量的大小主要通過給煤機(jī)下部運(yùn)輸皮帶安裝的電子秤反饋的煤量數(shù)據(jù)，通過單臺(tái)或多臺(tái)給煤機(jī)的頻率進(jìn)行調(diào)整，通過改變電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)給煤機(jī)的曲柄快慢實(shí)現(xiàn)給煤量的及時(shí)調(diào)整。選用可編程控制器PLC主要實(shí)現(xiàn)變頻器的啟停及給煤機(jī)的集中控制。將煤倉所有的給煤機(jī)參與主洗集中控制系統(tǒng)，提高設(shè)備遠(yuǎn)程控制能力，減少現(xiàn)場操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。施耐德ModiconM340可靠性強(qiáng)，具有較強(qiáng)的抗電磁干擾的能力，更加適合洗煤廠這類復(fù)雜的工業(yè)環(huán)境；反應(yīng)速度較快，PLC將傳統(tǒng)意義上的機(jī)械觸電繼電器替換為內(nèi)部自定義的輔助繼電器，有效節(jié)省了節(jié)點(diǎn)變位時(shí)間；操作方式相對簡便，PLC控制技術(shù)通過簡潔的指令、直觀的控制程序完成現(xiàn)場操作，有效避免現(xiàn)場作業(yè)人員誤操作帶來的損失。施耐德ModiconM340實(shí)現(xiàn)了給煤機(jī)的集中控制，技術(shù)先進(jìn)，運(yùn)行可靠。自投入使用以來，整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)良好，控制程序簡單，便于日常維護(hù)。在原煤倉下新建配電室，并為給煤機(jī)新安裝了5套配電柜（4套使用1套備用）和1臺(tái)PC柜，更換了原煤1號(hào)倉到4號(hào)倉的15臺(tái)給煤機(jī)。集中控制系統(tǒng)將各個(gè)控制分站設(shè)置在單個(gè)配電點(diǎn)，構(gòu)成分散型控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，其最大優(yōu)勢是當(dāng)某個(gè)獨(dú)立分站出現(xiàn)故障后不會(huì)導(dǎo)致整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)發(fā)生癱瘓，進(jìn)一步提高了控制系統(tǒng)的可靠性，尤其適宜空間布置上較為分散、各生產(chǎn)環(huán)節(jié)又具有獨(dú)立性的設(shè)備群。同時(shí)，各獨(dú)立控制分站具有自主的控制功能，當(dāng)所屬區(qū)域設(shè)備發(fā)生故障后，能夠立即觸發(fā)故障保護(hù)，同步將故障信息上傳上位機(jī)，提高整個(gè)系統(tǒng)的響應(yīng)速度。同時(shí)，基于原煤倉下給煤機(jī)改造經(jīng)驗(yàn)，積極總結(jié)，針對調(diào)度人員控制給煤量不精準(zhǔn)的問題，在給煤機(jī)旁加裝工業(yè)（防爆）網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，對給煤機(jī)的給煤量調(diào)節(jié)過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，以確保給煤機(jī)穩(wěn)定、有效的運(yùn)行。

3應(yīng)用效果

（1）節(jié)能效果顯著。單臺(tái)給煤機(jī)功率為3kW，本次合計(jì)改造15臺(tái)，總功率45kW。按每年12個(gè)月，每月30d，電費(fèi)價(jià)格0.5元/(kW.h)計(jì)算，每年節(jié)電45×12×30×12=194400度，可節(jié)約電費(fèi)194400×0.5=97200元，經(jīng)濟(jì)效益顯著。（2）給煤量通過控制室人員調(diào)節(jié)變頻器頻率來進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，多臺(tái)給煤機(jī)實(shí)現(xiàn)集中統(tǒng)一控制，一旦出現(xiàn)故障可實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖停車，可將對設(shè)備的損壞降到最低。同時(shí)，變頻器調(diào)速范圍較廣，操作簡便，故障率低，可有效降低設(shè)備額外的機(jī)械磨損。（3）實(shí)現(xiàn)給煤機(jī)遠(yuǎn)程自動(dòng)化控制。由控制室根據(jù)皮帶秤的顯示量大小，結(jié)合配煤比例，通過調(diào)節(jié)變頻器頻率進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對給煤機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，減少了現(xiàn)場操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高作業(yè)人員的安全系數(shù)。

4結(jié)論

通過本次系統(tǒng)的優(yōu)化改造，施耐德ModiconM340實(shí)現(xiàn)了給煤機(jī)的集中控制，給煤機(jī)的控制系統(tǒng)化繁為簡，設(shè)備運(yùn)行更加穩(wěn)定可靠。根據(jù)現(xiàn)場煤倉庫存情況自動(dòng)調(diào)控給煤機(jī)的給煤量，提高了原煤配洗效率，進(jìn)而改善該廠的運(yùn)營效益。自系統(tǒng)投入使用以來，經(jīng)過現(xiàn)場運(yùn)行，整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行良好，而且控制程序簡單，利于日常維護(hù)。

作者：郁洋 單位：東曲選煤廠機(jī)電車間