自動化技術在備煤工藝中的創新應用

張澤平

【摘要】本文對備煤工藝中采用的自動化技術應用進行了分析和總結

【關鍵詞】DCS集控系統；自動化；創新；應用

一、引言

隨著高爐冶煉生產水平的提高，對焦炭質量的要求越來越高。焦化企業優化配煤工藝、確定合理配煤比、最大限度的降低焦炭成本、保證焦炭質量穩定和提高，是焦化企業進行研究開發的一大課題。輸配煤系統作為煉焦行業的基礎系統，只有采用先進自動化手段提高配煤的準確性、優化配煤工藝，實現焦爐配煤精確控制，才能保證焦炭生產中原料配煤的精確度，才能為順利生產高質量的焦炭創造條件。隨著宣鋼“二次跨越”技改焦化項目的開展，原備煤系統的電控+人工控制模式已不能滿足生產及質量的控制要求，經過綜合論證決定新備煤系統集中自控系統采用基于DCS集散控制系統及變頻控制備煤綜合自動化系統。

二、技術要求

備煤管理系統圍繞以上目標及安全生產的目的，利用先進的自控手段主要達到以下幾個目標：

1、采用DCS集散控制系統，實現輸配煤系統全過程的自動化控制。系統能夠按人工設定的配比實現精確配煤，并能夠進行自動和手動調節，淘汰人工跑盤，降低工人勞動強度。2、利用軟件編制計量稱重管理系統，有效防止計量累積誤差現象，提高配煤準確性，進而提高焦炭質量；系統設有防堵報警、不正常停車報警等實時報警功能，并且所有作業均留記錄，為事故分析、獎優罰劣提供依據，為領導決策提供數據支持。3、編制程序實現皮帶聯鎖，以降低硬件成本并且減少故障發生率。各條大皮帶配備拉線、跑偏、打滑、防撕裂等保護裝置，并且將狀態信號引進DCS系統，以利于監控及重要信號實現聯鎖。4、應用工業電視監控系統實現無人值守。

三、系統功能

目標確定后，經過對舊輸配煤的工藝流程及現有控制系統的深入分析研究，并認真分析了新輸配煤生產工藝流程及特點，詳細查閱了國內外有關的技術資料，結合我廠實際情況，確定了具體的實施方案。

1）自動控制調節系統采用ABB公司的AC800F 作為控制器，編程采用V8.1版本，在自動配煤控制方式上采用了PID+模糊控制的調節方式.給料系統由圓盤給料機、電子皮帶秤和定量自動調節系統組成，它借助電子皮帶秤和定量自動調節系統來調節圓盤電機的轉速從而實現自動配料。控制過程主要是通過電子配料皮帶秤對圓盤給料機輸送的物料進行計量，由DCS集控系統接收稱重信號和速度信號，經處理后轉化為累計值和瞬時流量，以4-20mA模擬電流信號傳送給PID調節器，PID調節器將該信號與內部設定值進行比較運算后，4-20mA模擬信號送給變頻器，再由變頻器去調節圓盤給料機的轉速，從而使得物料的流量和階段計量均保持在設定的范圍內，進面得到可靠的控制。儲配煤管理系統的運行具有程序自動控制系統，可對運行設備的遠程啟停和聯鎖，即逆煤流啟車，順煤流停車，通過編程實現，操作人員通過計算機的鼠標或鍵盤即可對輸配煤系統進行操作，高度體現了控制分散管理集中的原則，全系統實現了自動運行。2）技術人員在對皮帶秤原理深入研究的基礎上，利用AC800F系統工程師站所帶的FBD塊和ST語言成功編制了校零、校秤程序，并在操作站上畫出了校零、校秤的界面，經計算后確認校秤精度在廠家要求的5‰以內。配料皮帶秤自行編制校秤程序，不用廠家提供的二次儀表，減少了中間環節，有效的防止了計量累積誤差現象，不但提高配煤準確性，還達到降低工程成本并且減少日常維護量的目的。3）通過軟件編程實現報警。由于煤粘或水分大等原因，圓盤經常不下料，如果崗位工不能及時發現處理，將嚴重影響配煤精度。我們通過在軟件上想辦法，利用已經引到集控室的稱重信號，從圓盤開始運行算起，對應的小皮帶秤的累計流量小于一定值（經計算獲得），則顯示堵料并報警，便于崗位工及時處理。此舉不僅提高了配煤精度，而且降低了崗位工勞動強度，受到崗位工的熱烈歡迎。同時，由于現場設計是無人值守，如果皮帶因故障等原因不正常停車，而集控室不能及時發現，則會影響生產，造成生產事故。因此，我們利用現場引入的皮帶開停車信號和運行信號編寫了大皮帶和小皮帶不正常停車報警程序，使皮帶在非操作人員主觀停車的情況下，一旦發生停車則會報警，使操作人員及時發現并處理。由于整個系統的各種故障檢測完善，有效地保證了輸配煤系統安全、可靠運行并提高了配煤精度，所有報警都設有相應的聲報警。這些程序的編制不僅節約了大量資金，而且提高了配煤準確性和管理水平，減少了事故發生率，降低了崗位勞動強度，減少了工人數量，降低了管理成本和運行成本。4）由于硬件故障的不可預測性及維護成本相對較高，技術人員用軟件實現皮帶聯鎖。利用AC800F系統工程師站所帶的梯形圖成功編制了大皮帶聯鎖程序及大皮帶和小皮帶聯鎖程序，系統運行幾個月以來沒有發生一例因聯鎖而發生的線路故障。同時大皮帶配備拉線、跑偏、打滑、防撕裂等保護裝置，為皮帶無人值守提供條件。5）按皮帶長短安裝數量不等的攝像頭，組成工業電視監控系統。實現了全線無人值守全自動運行。

四、應用效果

該項目針對我廠備煤工藝，從構建自動配煤控制系統模型，程序編制，到配煤皮帶秤選型，系統安裝調試，配煤皮帶秤的標定、精度檢驗及皮帶聯鎖、現場監控，內容覆蓋了自動配煤系統的全過程，在考慮成本控制和實際生產維護方便的前提下，最大限度提高配煤皮帶秤稱量精度和控制準確度，是一套適合我廠生產實際的備煤自動化控制技術。自2008年3月15日投產以來，該控制系統可靠穩定，配煤準確率大有提高，使焦炭質量明顯提高。同時由于控制精度提高，我廠加大了價格較低的氣煤和弱粘煤的配量，減少了肥煤和焦煤配量，按當前各種煤的價格計算，新系08年4-7月份的平均噸配煤成本為1833.30元，舊系08年4-7月份的平均噸配煤成本為1842.48元，新系比舊系平均噸配煤成本下降9.18元，取得了較好的經濟效益。

五、結束語

該項目在我廠的成功開發應用，通過采用先進的自動化控制手段，提高了備煤工藝的整體控制水平，實現了質量與效益的最佳化，為同行業提高焦炭質量和降低生產成本探索出了新途徑，對于提高我國現有自動配料系統的精度及自動化程度，具有廣泛的現實指導意義。