煤機自動化控制系統(tǒng)改造方案

摘要本文針對東曲選煤廠原煤倉下給煤機手動給煤的缺點，提出對給煤機進行自動化改造是提高原煤配洗精度的關(guān)鍵。往復式給煤機通過采用PLC控制的方法，提高洗煤廠生產(chǎn)效率，實現(xiàn)遠程自動化控制。

關(guān)鍵詞給煤機；控制系統(tǒng)；改造

東曲選煤廠原煤倉下給煤機設(shè)備陳舊，一直采用就地手動控制，給煤機的啟停、給煤量的大小，均需現(xiàn)場操作人員控制，工人勞動強度較高，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)度人員無法及時全面的掌握整個生產(chǎn)系統(tǒng)的設(shè)備運行狀況，導致整個系統(tǒng)開車時間延長，同時，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。原煤倉下給煤機自動化控制改造有利于統(tǒng)一調(diào)度指揮，可有效縮短系統(tǒng)啟停時間，減少設(shè)備空載損耗，提高生產(chǎn)效率。同時，采用自動化控制系統(tǒng)可以減少現(xiàn)場操作人員，減輕工人勞動強度，進一步提高原煤配洗的精準度和自動化控制水平，是當前該廠發(fā)展面臨的最大挑戰(zhàn)，有助于該廠實現(xiàn)跨越式發(fā)展。

1控制系統(tǒng)現(xiàn)狀

原煤1號倉到4號倉的15臺給煤機原有控制方式均為就地直接啟動，不參與主洗系統(tǒng)的集中統(tǒng)一控制。給煤機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)，控制室司機將浮選液密度、介質(zhì)泵工作壓力、磁性物質(zhì)含量等各項參數(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。采用手動控制方式啟停采煤機基本依靠現(xiàn)場操作人員的經(jīng)驗來實現(xiàn)給煤量的控制，基本無法實現(xiàn)原煤精準入洗；同時，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，操作人員在運轉(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，存在安全隱患。從現(xiàn)場生產(chǎn)實際情況出發(fā)，綜合考慮機電設(shè)備精準控制的需求，更為重要的是現(xiàn)場操作人員的身心健康及人身安全，實現(xiàn)煤倉給煤機自動化控制是該廠當前發(fā)展的迫切要求。

2給煤機的自動化改造方案

根據(jù)現(xiàn)場生產(chǎn)過程中給煤機存在的諸多問題，通過給煤機加裝變頻器和可編程控制器PLC實現(xiàn)遠程自動化控制，具體的控制過程如下圖1所示。根據(jù)目前現(xiàn)場生產(chǎn)實際情況，原煤的入洗量主要由控制室根據(jù)實時情況通過電話通知現(xiàn)場操作人員進行調(diào)配，自動化改造完成后給煤量的控制由控制室掌握，實現(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，煤倉給煤機的給煤量調(diào)節(jié)可在控制室加裝變頻器增減速按鈕進行控制，使用可編程控制器PLC實現(xiàn)變頻器的啟停，同時，安裝頻率顯示儀監(jiān)測煤倉給煤機的實時運行情況。給煤機集中控制系統(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)，具備超強的過載能力，工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。核心工藝采用先進的絕緣柵雙極型晶體管作為主要的功率輸出器件，具有極高的運行可靠性，可滿足多種不同的功能；具有過電壓/欠電壓保護、變頻器過熱保護、電動機過熱保護等多種保護特性。給煤量的大小主要通過給煤機下部運輸皮帶安裝的電子秤反饋的煤量數(shù)據(jù)，通過單臺或多臺給煤機的頻率進行調(diào)整，通過改變電機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)給煤機的曲柄快慢實現(xiàn)給煤量的及時調(diào)整。選用可編程控制器PLC主要實現(xiàn)變頻器的啟停及給煤機的集中控制。將煤倉所有的給煤機參與主洗集中控制系統(tǒng)，提高設(shè)備遠程控制能力，減少現(xiàn)場操作人員的勞動強度。施耐德ModiconM340可靠性強，具有較強的抗電磁干擾的能力，更加適合洗煤廠這類復雜的工業(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)點變位時間；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實現(xiàn)了給煤機的集中控制，技術(shù)先進，運行可靠。自投入使用以來，整個系統(tǒng)運行狀態(tài)良好，控制程序簡單，便于日常維護。在原煤倉下新建配電室，并為給煤機新安裝了5套配電柜（4套使用1套備用）和1臺PC柜，更換了原煤1號倉到4號倉的15臺給煤機。集中控制系統(tǒng)將各個控制分站設(shè)置在單個配電點，構(gòu)成分散型控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，其最大優(yōu)勢是當某個獨立分站出現(xiàn)故障后不會導致整個生產(chǎn)系統(tǒng)發(fā)生癱瘓，進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)又具有獨立性的設(shè)備群。同時，各獨立控制分站具有自主的控制功能，當所屬區(qū)域設(shè)備發(fā)生故障后，能夠立即觸發(fā)故障保護，同步將故障信息上傳上位機，提高整個系統(tǒng)的響應(yīng)速度。同時，基于原煤倉下給煤機改造經(jīng)驗，積極總結(jié)，針對調(diào)度人員控制給煤量不精準的問題，在給煤機旁加裝工業(yè)（防爆）網(wǎng)絡(luò)攝像機，對給煤機的給煤量調(diào)節(jié)過程進行實時監(jiān)控，以確保給煤機穩(wěn)定、有效的運行。

3應(yīng)用效果

（1）節(jié)能效果顯著。單臺給煤機功率為3kW，本次合計改造15臺，總功率45kW。按每年12個月，每月30d，電費價格0.5元/(kW.h)計算，每年節(jié)電45×12×30×12=194400度，可節(jié)約電費194400×0.5=97200元，經(jīng)濟效益顯著。（2）給煤量通過控制室人員調(diào)節(jié)變頻器頻率來進行實時調(diào)節(jié)，多臺給煤機實現(xiàn)集中統(tǒng)一控制，一旦出現(xiàn)故障可實現(xiàn)聯(lián)鎖停車，可將對設(shè)備的損壞降到最低。同時，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)備額外的機械磨損。（3）實現(xiàn)給煤機遠程自動化控制。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)變頻器頻率進而實現(xiàn)對給煤機轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，減少了現(xiàn)場操作人員的勞動強度，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實現(xiàn)了給煤機的集中控制，給煤機的控制系統(tǒng)化繁為簡，設(shè)備運行更加穩(wěn)定可靠。根據(jù)現(xiàn)場煤倉庫存情況自動調(diào)控給煤機的給煤量，提高了原煤配洗效率，進而改善該廠的運營效益。自系統(tǒng)投入使用以來，經(jīng)過現(xiàn)場運行，整個系統(tǒng)運行良好，而且控制程序簡單，利于日常維護。

作者：郁洋 單位：東曲選煤廠機電車間