焦化廠自動配煤控制系統的應用探究

劉傳勛

摘 要：本文主要對焦化廠自動配煤的特性和需求進行分析，指出配煤系統的具體組成，對自動配煤系統的實現進行重點介紹，分析設備運行中出現的典型故障并給出了具體的處理方案。焦化廠自動配煤控制系統具有精度高、安全穩定、全自動化的特性，能大幅降低配煤的成本。

關鍵詞：自動配煤系統；精度高；安全穩定

焦炭在很多領域具有還原劑、熱源與骨架的功能，生產焦炭的過程中通常將氣煤、肥煤、焦煤、瘦煤4種煤通過一定的配比合成混合煤后在焦爐中進行高溫煉焦。煉焦過程中配比的準確與否以及配料系統是否可靠將會直接影響到產品的質量。因此，提高焦炭的質量，對提高自動配煤系統的可靠性、穩定性、準確性至關重要，對社會效益和經濟效益有著非常大的貢獻。自動配煤系統具有非線性、時變、帶純滯后的特點。本文通過對這些特點進行分析，結合包鋼焦化廠自動配煤控制系統，介紹如何實現自動配煤系統。

1 自動配煤控制系統系統的組成及功能

1.1 自動配煤系統的組成

自動配煤系統主要由13個振動給煤機、用來稱重的13條小皮帶以及1條用來混料的大皮帶組成。控制任務由一套西門子S7-300PLC擔任，用WINCC組態系統來監控、操作和實現人機交互。稱重積算器進行PID控制，以保證配合煤的準確性。控制系統采取PCL技術。實時采集數據技術、工業上的網絡和組態技術等組成了一套相對比較完善的配煤系統。

自動配煤系統操作過程：啟動混料的大皮帶，同時以大皮帶的啟動作為信號啟動小皮帶，接著以小皮帶的啟動作為信號運行振動給煤機形成聯鎖。自動配煤系統包括稱重小皮帶13條和13套振動給煤機。自動配煤系統運行之前需要在組態上選擇需要啟動的小皮帶，同時輸入各個皮帶所需的配煤比信息。隨著自動配煤系統的開始運行，大皮帶起動同時選中的小皮帶隨之啟動，相對地，給煤機也開始工作。這時傳感器采集到的各種信號自動在積算器中計算，顯示出的數值就是實時煤量。將實時煤量與之前設定的煤量進行比較，其中的偏差即控制量，利用PID系統，輸入電流信號到給煤機整流裝置，通過對導通角的控制來改變整流輸出電壓和電流，以達到通過改變給煤機振幅來調節下煤量的目的。

自動配煤總控制系統的組成：

（1）PLC系統

PLC系統的主要功能為控制大小皮帶，以及給料機的啟停和聯鎖控制，接受和發送配煤現場的實際量設定量，以此達到控制模擬量的目的。

（2）稱重系統

稱重系統由兩部分組成：一部分是稱重小皮帶；另一部分是壓力傳感器，主要是采集小皮帶的運行速度和載煤壓力的信號，作為儀表計算器運算的數據支持。

（3）儀表積算器系統

儀表積算器系統的主要功能為分析運算實際設定量和現場實時量，并用PID系統維持兩個量穩定的同時準確跟蹤，是自動配煤系統的核心系統。

（4）振動給煤機系統

振動給煤機系統是自動配煤總控制系統工作的執行者，通過比較和運算輸出積算器接收到的現場采集信號來控制給煤機的整流觸發導通角，達到改變電壓和電流，最終控制振幅調整煤量的目的。

（5）WINCC監控畫面系統

WINCC監控畫面是系統運行情況最直觀的表現，并且所有的操作都是通過鼠標的點擊來實現。

1.2 自動配煤系統的主要功能

（1）對各個皮帶秤的流量進行實時監控和檢測。

（2）控制總的配料量和配比。

（3）控制系統按給定流量正常運作。

（4）用畫面顯示流程和配比量。

（5）對操作過程中的參數進行設置和改寫。

（6）防止安全隱患。

（7）對系統的配比精度進行評價。

（8）總結數據并打印報表。

1.3 設備的聯鎖關系

（1）混料大皮帶啟動是小皮帶和給煤機啟動的前提。

（2）在啟動時，小皮帶先于給煤機啟動；停止時，是給煤機先于小皮帶停止。

（3）混料大皮帶和小皮帶的校秤沒有聯鎖關系。

（4）正常工作時，一條小皮帶的流量偏差超過設定量一定時間，整個系統會自動停止運作。

1.4 設計

（1）PLC系統上位機由WINCC來實現監視、操作、趨勢、報表的功能，下位機是由STEP7來采集、運算、控制。

（2）操作上位機

①操作畫面

操作畫面的作用是在系統運行過程中進行監視和操作。操作方式有兩種，一種是解鎖，另一種是聯鎖。解鎖時，畫面可以通過單啟、單停按鈕對單一設備進行啟動和停止操作；聯鎖時，所有設備可以統一進行順啟、順停、同啟、同停的操作。單獨一套設備完全獨立地進行選中生產、報警和取消操作。啟動前需要確認一些功能是否啟動。單設備校秤沒有聯鎖控制，操作完成后需要確認復位。

②配料畫面

配料畫面主要用來監視煤量和水分配比，還有實際、設定、累積的總煤量。每次操作之前都需要復位校秤確認。

③綜合畫面

綜合畫面的作用是綜合了其他畫面的功能和顯示。

④趨勢畫面

趨勢畫面是一個描繪了各設備實際工作狀況和設定的煤量變化曲線。

⑤報表畫面

報表畫面的作用是匯報表的打印畫面。

2 出現的問題與解決方案

2.1 操作過程出現的問題

遠程控制給煤機時沒有聯鎖停止，造成了煤料將小皮帶掩埋的故障。

2.2 出現的問題分析

自動配煤系統正常工作時，當小皮帶停止，由于聯鎖關系使給煤機停止。設計中電源使用了交流電380V，輸送距離過遠，外加線圈與指示燈是并聯關系。因此當小皮帶停止，指示燈的電阻使得電位不能斷開，造成給煤機不能正常停止工作，導致煤料繼續下落掩埋皮帶。

3 解決問題的方案

拆掉指示燈，并且不與線圈組成并聯。這樣改進之后指示燈的影響便不再存在，使聯鎖結構有效產生，當小皮帶停止時給煤機也能及時停止工作。利用以上解決方法，使問題成功得到解決，故障不再發生。

4 結語

包鋼的系統是焦化廠自動配煤控制系統的典型應用，包括PLC系統、儀表積算器、現場稱重系統，并通過網絡連接實現信息的交互。本系統成功地應用于現場控制，精度高，穩定性好，功能全面，最主要的是操作簡便，在運行中取得了非常大的成功，創造了很高的經濟效益。

參考文獻

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