電氣自動化和過程控制在松河選煤廠的應用

【摘要】電氣自動化的運用是現代化建設最基本的設計理念，電氣自動化體系是呈現該理念的核心機制。本文分析了松河選煤廠中電氣自動化以及過程控制的應用，充分的考慮到各個系統環節的有效結合，以提升松河選煤廠的整體質量指標與最終效益。

【關鍵詞】電氣自動化;過程控制;松河選煤廠

前言

隨著電子訊息技術的不斷發展，各個行業對自動化控制的需求日益增大，對我國的電氣自動化技術推進也有著很大的幫助。現階段，電氣自動化技術已被廣泛的應用于各個領域。松河井田中的煤炭資源是我國最稀缺的主焦煤，也是冶金化工以及電力工業的重要能源之一。其在西部大開發與西電東送中有著主要的地位，但是以現階段貴州煤炭的開采技術以及選煤廠總體系統不能滿足于現代化的進程。為了保障產品的質量和有效的回收資源，重介分選體系的重介懸浮液比重一定要相當穩定，并對混合桶的液位進行嚴控。

一、企業概況

松河選煤廠是一座大型礦井選煤廠，工藝系統完善，有原煤準備、淺槽排矸、重介質旋流器分選、浮選、壓濾、濃縮等一體化的生產體系。自動化以及過程控制應用較多，比如全廠的設備集中控制、淺槽自動排矸與重介懸浮液密度自控、各類流量、密度、壓力、溫度、灰分的測量。集中控制系統是使用一整套的可編程序控制器為主機，對全廠的各臺設備進行按時序的自動開關、聯鎖以及監控。淺槽排矸系統簡單、操作便捷以及處理能力大。為了能夠保障產品的質量及有效的資源回收，重介分選系統的重介懸浮液比例務必穩定，對混合桶的液位也必須強化控制。在粗煤泥分選系統，保障TBS分選機機的密度穩定對提升精煤的回收率有很大的幫助。

二、生產系統的全方位集中控制

設計本著設備可靠性高、技術先進的原則進行配置。確定集控系統PLC采用美國羅克韋爾公司生產的AB ControlLogix系列PLC，主控制器選用1756-L63 CPU模塊。在主廠房低壓配電室內設置PLC控制主站，內裝PLC可編程序控制器主機及相應系列的通訊模塊。在產品倉、原煤倉變配電室設立PLC控制分站。為增加控制系統的可靠性，PLC控制分站與PLC控制主站之間采用冗余ControlNet工業現場控制網絡進行通訊鏈接，各控制站之間的通訊介質為同軸電纜。通過上述鏈接為整個工藝系統設備的控制構成一套完整的系統。上位機與PLC之間的數據鏈接采用Ethernet網絡來實現，以實現全廠設備的集中監視、控制和管理。上位機互為冗余熱備，上位監控計算機可將生產系統中的工藝參數、生產數據、設備運行狀況等生產信息進行加工處理和篩選，將重要信息送到計算機管理網絡上，以實現生產信息全廠共享。從而實現全廠生產系統統一的生產調度、指揮與集中管理?？刂品绞椒譃橛虚]鎖的集中程序控制方式（含集中自動程序控制及集中帶閉鎖單機手動控制）和無閉鎖的單機就地控制方式，轉換方式為上位監視畫面選擇。其中集中程序控制方式用于正常生產，就地控制用于維修和調試運行。當采用集中自動程序控制方式時，所有設備由計算機監控系統統一安排，按照一定的啟動或停車順序及聯鎖邏輯進行自動控制;當使用集中帶閉鎖單機手動控制模式時，設備由操作員在操作員站上進行手動啟停;當設備需要維護、檢修時，可轉為單機就地控制模式。以順序控制、單機集中控制模式進行控制時，控制系統提供設備的聯鎖保護。三種控制方式可在上位機上實現自由轉換。通過對采集的工藝參數進行處理，自動形成工藝參數的工況歷史曲線，與控制指標所做出的報警線相比較，如遇“超限”則實時報警，及時調控有關參數。該系統還可以準確診斷現場設備及保護開關的故障地點，故障種類，故障發生時間，了解故障排除情況，故障種類包括監測電機線圈溫度、軸承溫度、現場停車按鈕按下、離心機油壓、膠帶機拉繩急停、失速、跑偏、打滑、撕裂、煙霧、溜槽堵塞等各種故障。利用上位機的顯示器模擬系統的工藝流程，顯示系統中每臺設備的工作狀態及運行參數、啟動次數等。通過對主要生產過程參數（如各桶（倉）料位、密度值、皮帶秤瞬時運量、累計運量、主要自控閥門開度、主要設備運行電流及電機溫度等）進行實時的在線檢測，以多種方式（如數字顯示、趨勢圖、柱狀圖等）顯示出來，使調度指揮人員隨時掌握現場設備的工作狀態及系統各類相關參數的變化情況。

三、過程控制系統

1.重介質洗選過程自動測控

重介選煤的關鍵要求就是，懸浮液在分選機中的密度一定要保證穩定，且計算機的控制應利用安全可靠的傳感器即刻連續的把工藝流程中的相關密度以及設定值進行一定的比對，再送入執行機制中進行相關的調節，這樣比人工測量密度再進行相應的增加更要精確、及時且先進，能很好的保障產品煤質量及提高整體洗選效率。采用先進適用的檢測和控制技術，實現重介質洗選處理工藝中重介質懸浮液密度的自動跟蹤控制，降低重介質添加原料的損耗及生產成本，改善崗位工的勞動環境。其過程自動測控系統主要實現懸浮液密度、重介洗選入料混合桶液位、稀介質桶液位的在線檢測及控制。該廠的重介質懸浮液密度控制系統與集控系統合2為1，不設單獨密度控制室，與其它傳統的集控、密控各自獨立的系統相比精簡了環節，減少操作人員，降低了生產成本。重介質洗選過程由程序自動控制，操作人員僅需輸入給定密度即可。在重介質洗選過程中，重介質懸浮液的密度是直接影響產品質量的主要工藝參數，因此在重介質密度的控制回路中，我們選擇重介質懸浮液密度為被控變量。為了提高測量精度，取其一定時間間隔內的平均測量結果作為測量值?？紤]到控制回路具有一定的時滯和隨機非線性特征，采用PID控制算法，根據重介質懸浮液密度的當前測量值以及工藝給定值，計算生成重介質懸浮液密度控制的輸出值，再由重介質懸浮液密度控制系統調節相應的自動補水閥門，從而實現有效控制重介質懸浮液的密度，最終達到調節產品質量的目的。

2.絮凝劑制配添加控制系統

為保證選煤廠循環用水水質的穩定，降低藥耗，改善崗位工的勞動環境。確?；炷?、反應、沉淀、壓濾工藝達到最佳效果。在耙式濃縮機混凝處理工藝中投藥量的控制環節中設有絮凝劑制配添加控制系統。本系統設有自動和就地手動控制方式，可方便快捷的完成絮凝劑的按比例制配。通過上位機輸入需要的藥劑濃度，由程序自動控制加水及攪拌，合格的藥劑儲存到儲液桶，再由定量泵分配到各個加藥點。

3.篩網沉降離心機扭矩自動控制

篩網沉降離心機是選煤廠重要的末煤脫水設備，設備復雜且價格高，控制、保護環節較多。實現該設備效率最大化是選煤廠提效的關鍵，將扭矩或電流作為被控量，運用PID算法，計算出入料泵輸出頻率調節入料量的大小，從而實現了扭矩或電流的閉環控制，提高了效率。

4.TBS密度控制過程

入料煤泥通過入料井切向進入TSS分選機，同時在一股上升擾動水流的作用下形成一個干擾床層。為實現設備的高效運行，系統設計時采用一個反饋控制回路以實現分選槽體內干擾床層的平均相對密度的穩定。通過兩個壓差密度探頭檢測床層的實際分選密度，然后根據測得的床層密度，密度探頭向主廠房PLC控制器發送一個4-20mA的電流信號，PLC將床層實際密度與分選密度設定值進行比較，如果實際密度高于分選密度設定值，控制系統將控制執行機構打開底流排料閥排料;相反，如果實際密度低于分選密度設定值，控制系統將控制執行機構關閉底流閥。運用logix5000的PID控制模塊，將密度作為被控量，計算出底流閥開度，實現TSS產品質量的穩定。

四、前景

要管好并用好當下的控制系統，未來會隨著生產的需求逐漸的擴展運用。隨著傳感器技術的快速發展，逐漸的健全浮選的自動化控制。利用現場的水分計、液位、密度、傳感器等，再運用微機促使壓濾流程呈現最優化。且還應使一個選煤廠在入洗原煤質量的波動狀態下最大化的提升產品的合格產率，就務必要及時的掌握入選原煤的質量，這樣就一定要具備可連續并精確監控煤質的安全可靠性傳感器，探究且構建選煤廠的工業數學模型。確立合理有效的控制方案，這樣選煤廠的整體進程監控才有可能會實現，才能最大化的提升合格產品的最終生產效率，不過因為選煤廠的環境與條件比較惡劣，自動化的安全性與可靠性至今還是最關鍵的問題，隨著科學技術的持續發展，相信實現選煤廠的整體過程監控不會等的太久。

五、結語

電氣自動化技術可以減小工作人員的勞動強度，并提升過程控制的精確度以及便捷程度，還可以在很大的程度上縮減危險操作的風險?，F階段松河選煤廠也已經實現了重介質懸浮液密度自動化控制和全廠的設施裝置集中化控制、全方位集中監視等多類自動化控制技術，且獲取了非常好的應用成果。未來，想要更好的發展我國的電氣自動化，那么國內的各類企業單位都應該關注品牌、市場、技術以及服務全方面下功夫。

參考文獻

[1]只升昊.探究我國電氣自動化行業的現狀與發展[J].科學中國人，2014（25）.

[2]翟豪杰.電氣自動化工程控制系統的現狀及其發展趨勢[J].華人時刊（中旬刊），2012（12）.

[3]李文.探討對電氣自動化控制設備可靠性的認識[J].金山，2013（4）.

作者簡介：吳江（1978—），男， 大學本科，助理工程師，貴州松河煤業發展有限責任公司選煤廠機電副廠長。