選煤廠質量及安全自動化升級改造

孫天虎 王金磊

摘 要：本文介紹了某選煤廠生產現狀，生產過程中存在的產品質量不穩定及自動化集控系統等存在的問題，并針對存在的問題進行了優化改造。通過改造穩定了產品的質量、提高精煤產率、分選效果明顯改善，同時提高了安全生產自動化技術程度、減輕了職工的勞動強度并給企業帶來巨大經濟效益。

關鍵詞：跳汰機控制系統；精煤灰分；安全生產自動化

0 引言

某選煤廠為用戶型選煤廠，入洗≤50㎜的原煤，設計年處理能力120萬噸。洗煤系統采用的是跳汰選煤，現有XD2232A型跳汰機兩臺，一開一備。單臺面積12 m2，單位面積處理量按14.42 t/m2.h，設計最大處理量為173 t/h，實際設計處理量為140 t/h。由于跳汰機的控制系統型號老舊，造成排料閘板反應遲鈍，產品質量波動幅度大。加之，部分工藝系統和設備已經無法滿足生產的要求。在工藝改造和擴建后，由于設備眾多，致使現場區域局促，環境復雜，崗位工的勞動強度大，存在一定的安全隱患。針對洗煤廠實際情況，從產品質量和安全生產入手進行改造。

1 存在的主要問題

1.1 跳汰機原控制系統落后、老化

原控制系統是由機前儀器儀表、機前控制系統、電氣開關柜3部分組成[1]。

機前儀器儀表從功能分為監控、測量、液壓系統及空氣調節系統的儀表和電動機等。

機前控制系統包括顯示面板和操作面板，顯示面板由發光二極管顯示控制系統的工作和狀態。操作面板利用按鈕來操縱跳汰機的控制系統，實現跳汰機控制。

電氣開關柜內置有跳汰機的各項控制和調節裝置，如：時間控制，顯示面板，操作面板，空氣調節器，排料調節器等。

跳汰機控制系統結構復雜、功能簡單、操作煩瑣，處理故障時間長，且排料閘板反應遲鈍，矸石帶煤嚴重，精煤灰分波動幅度大，已成為建設優質、高效選煤廠的瓶頸。急需在不改變跳汰機機體的機械結構基礎上，對其控制系統進行改造。

1.2 原生產集控系統及設備自動化存在問題

生產集控系統主要存在以下問題：參與集控的設備較少；配電系統設計簡單、落后；集控系統的設備狀態監測及保護缺失；工藝參數和工藝環節不能實現在線監測和自動控制；集控系統集中擺放的布局方式導致信號電纜線路長，布設混亂，不方便檢查和更換；部分早期電纜老化嚴重，但仍在使用，存在一定安全隱患；集控系統的主站及遠程分站的部分設備、配件已經停產，甚至淘汰，維護、更新困難。設備與工藝環節及網絡結構的不合理，自動化系統的可靠性不高，成為制約撤銷崗位工的瓶頸。

2 技術改造方案

2.1 跳汰機控制系統升級

改造后，跳汰機控制系統用的是專門為X系列篩下空氣室跳汰機研發、設計的TI-DK10系列跳汰機控制系統[2]。

2.1.1 系統硬件構成

由以Modicon PLC做為控制系統核心的控制單元，選用CP觸摸式彩色顯示控制屏做為人機界面，電源單元，其他電器元件及柜體等組成的硬件設備。

2.1.2 系統軟件構成

控制程序分別用以控制風閥系統、排料系統、穩風系統、周邊設備及故障報警的控制。風閥的控制包含6個空氣室，每個空氣室含2只電磁閥，根據更加合理的跳汰參數，以不同的跳汰分配動作。排料系統的控制根據收集的數據通過液壓站調節矸石段和中煤段的閘板開度，從而控制排料量。穩風系統的控制是系統接受信號及參數，經處理器運算后自動調節電磁閥以控制放風量，從而達到穩定風壓的目的。控制裝置通過接收集控室控制程序的指令，實現設備的自動啟車、停車及故障停車，并與相關設備進行閉鎖。當閉鎖設備出現故障停車時，跳汰機風閥系統自動放風，并能觸發系統報警。

監視：用編程軟件來對觸摸屏進行布置并編制可操作、監視跳汰機運行狀態的人機互動界面程序。具有監視和控制作用。以動畫形式表現控制過程，離散點以ON/OFF標示，設置各種參數及數據顯示，顯示棒圖、容器圖、趨勢圖及各種儀表狀態。顯示各種報警動作并可以進行報表、報警信息打印。

控制：通過觸摸屏調節人機互動界面中設備的參數來改變PLC內部的狀態及存儲器中的數值，從而實現跳汰機的過程控制。主界面如圖1所示。

人機界面的其它操作畫面還有：風閥控制系統，矸石段排料操作系統，中煤段排料操作系統，液壓站系統控制畫面等。

2.2 安全生產自動化改造

安全生產自動化改造包括設備控制改造、設備狀態檢測、報警與保護改造；工藝參數檢測與自動控制等方面[3]。

2.2.1 設備控制改造

（1）保留崗位工的工作崗位所涉及的生產設備，其余未控設備皆進行集控改造。

（2）設備的基本集控點位為帶電、集中/就地、返回和開停控制。

（3）將閘板、閥門、翻板、卸煤器等設備改為電動機械操作后實施集控，并配置相應的位置和限位開關。

（4）對風、水、煤泥等管道閥門配置閥位測量反饋和開度調節裝置。

2.2.2 設備狀態監測、報警與保護

（1）對22kW以上的電機，大功率破碎機，重要的循環水泵等設備，監測運動狀態，并增加監測、報警、保護及記錄。

（2）對所有斗式提升機、膠帶輸送機、刮板輸送機實施打滑、跑偏、堆煤、急停等保護，并根據電流變化對設備進行監測、判斷和保護。

（3）在所有供配電室、主電纜線路等處設置煙霧測量裝置，提供自動報警和保護。

2.2.3 工藝參數監測與自動控制

（1）對配電室的供電參數進行監測、記錄與報警。

（2）增加倉位監測儀表，實現各煤倉倉位的連續或高位監測和報警。

（3）對集中水池、循環水池、清水池等進行液位連續或高低位監測和報警。

3 效果評價

如圖2所示，為進行改造效果驗證，在入洗原煤質量相對穩定的情況下，將跳汰機控制系統升級前后的精煤灰分進行對比可以看出，跳汰機控制系統改造后，精煤灰分穩定在7.5-8.5之間，矸石帶煤也維持在4 %以下，滿足了用戶要求，也給企業帶來巨大的經濟效益，降低了洗煤成本。

通過提高安全生產自動化水平，減少現場的安全隱患，提高了工作人員的工作效率，降低了企業的運營成本，也為企業進一步減員提效奠定了堅實的基礎。

4 結語

選煤廠工藝系統的合理與否，直接影響選煤廠的產品質量和整個系統的平衡，尤其是跳汰機控制系統的的可靠度，是保證產品質量、經濟效益的關鍵環節。同時通過提高安全生產自動化水平，使得選煤廠在安全生產、工藝與質量控制、設備運行、自動化技術裝備和人員合理配備等方面有顯著提升，不僅提高了經濟效益和市場競爭力，而且具有重大的現實意義。

參考文獻：

[1]王正剛.跳汰機控制系統的升級改造[J]. 煤質技術，2008（11）：64-65.

[2]屈浩.TI-DK10系列跳汰機控制系統的開發與應用[J].煤炭工程，2001（08）：14-17.

[3]楊正軻，王東才，趙瑞飛，于立軍.南屯煤礦選煤廠安全生產自動化技術改造[G].2011年“天山重工杯”全國機電企業工藝年會暨第五屆機械工業節能減排工藝技術研討會論文集，2011：354-361.