呂家坨洗煤廠密控系統(tǒng)改造分析

呂勇

【摘 要】目前的洗煤工藝中對合格介質(zhì)液密度的配比十分重視，可以說它是左右產(chǎn)品指標(biāo)的一個(gè)至關(guān)重要的因素，所以各洗煤廠對密度控制系統(tǒng)的精確度和可操控性要求比較高。論文論述并分析了呂家坨礦洗煤廠密度控制系統(tǒng)的運(yùn)行狀況和存在的問題，針對問題提出了合理可行的改造方案，同時(shí)根據(jù)相應(yīng)的改造方案對重要設(shè)備提出技術(shù)要求。

【Abstract】The current coal washing technology pays much attention to the proportion of the qualified medium liquid density. It can be said that it is a crucial factor controlling the products index， therefore， each coal washing plant has higher requirement on the accuracy and controllability of the density control system. This paper discusses and analyzes the operation status and existing problems of density control system of Lvjiatuo Coal Preparation Plant， and puts forward a reasonable and feasible reform plan for the problems， meanwhile， puts forward the technical requirements for important equipment according to the corresponding reform plan.

【關(guān)鍵詞】洗煤廠；密控系統(tǒng)；執(zhí)行機(jī)構(gòu)

【Keywords】coal washing plant； dense control system； executive agency

【中圖分類號(hào)】TD94 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-1069（2018）02-0185-02

1 引言

隨著國家經(jīng)濟(jì)改革的深入，企業(yè)為適應(yīng)市場競爭，必須進(jìn)一步提高產(chǎn)品的質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，提高全員工作效率。洗煤廠合格介質(zhì)液密度控制方面自動(dòng)化水平的高低對保證洗煤產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)效率有著極其重要的意義。

2 呂家坨洗煤廠密度控制系統(tǒng)簡介

呂家坨洗煤廠配置立輪（1.8、1.4兩個(gè)系統(tǒng)）、旋流器分選系統(tǒng)（旋流器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個(gè)系統(tǒng)）。目前使用的控制原理如下：

重介立輪、旋流器系統(tǒng)由呂家坨洗煤廠介質(zhì)庫提供配制的介質(zhì)（洗煤工配倉，經(jīng)923泵手動(dòng)添加，比重較低）進(jìn)1.8合格介質(zhì)倉（1.4合格介質(zhì)倉介質(zhì)由1.8分流提供）和旋流器三個(gè)系統(tǒng)的合格介質(zhì)倉，加介時(shí)，只有1.4系統(tǒng)可使用手動(dòng)添加執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其余全部為手動(dòng)瓦路。

呂家坨洗煤廠加水執(zhí)行機(jī)構(gòu)通過對比密度的實(shí)際值和給定值來進(jìn)行PID調(diào)解，如果測量密度大于設(shè)定密度值，加水閥打開，開始加水，降低合格介質(zhì)倉內(nèi)的懸浮液密度；如果測量值等于設(shè)定值加水閥保持開度不變；如果測量值小于設(shè)定值，加水閥關(guān)閉。如果倉位高需要調(diào)節(jié)分流板來提高比重，如果倉位較低則需要手動(dòng)加介。[1]

分流機(jī)構(gòu)通過調(diào)度員在上位機(jī)組態(tài)界面中人工輸入設(shè)定機(jī)構(gòu)開度值，機(jī)構(gòu)根據(jù)設(shè)定開度動(dòng)作。

3 呂家坨洗煤廠密控系統(tǒng)的運(yùn)行狀況總結(jié)

呂家坨洗煤廠密度控制系統(tǒng)沒有高密度介質(zhì)倉，加介管路添加高密度介質(zhì)極易堵塞，只能加低密度介質(zhì)，人工添加時(shí)間滯后，降低密度調(diào)節(jié)速度，加介機(jī)構(gòu)由于易損壞已經(jīng)改成手動(dòng)瓦路，未能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)添加介質(zhì)調(diào)整比重。

旋流器Ⅰ加水執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作頻率高，閥門易損壞，呂家坨洗煤廠技術(shù)人員調(diào)節(jié)程序后發(fā)現(xiàn)動(dòng)作頻率降低對洗煤生產(chǎn)有影響，機(jī)構(gòu)硬件與程序有矛盾。其他加水執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)行正常。

由于倉位顯示已損壞不能使用，無法保證司機(jī)對各介質(zhì)倉位的監(jiān)視；磁性物含量測定裝置未接入密控系統(tǒng)，懸浮液中含有較多的細(xì)粒煤泥時(shí)，無法及時(shí)檢測并排除，影響旋流器分選效果。以上因素導(dǎo)致分流機(jī)構(gòu)不能自動(dòng)運(yùn)行，開度調(diào)節(jié)靠調(diào)度室控制開度，密度調(diào)節(jié)速度慢。

目前重介密度控制系統(tǒng)為歐姆龍CS1G系列PLC，存在元件老化、過時(shí)，備件補(bǔ)充困難的問題。

針對以上情況呂家坨洗煤廠制定了以下改造方案。

4 改造方案

①重新設(shè)計(jì)介質(zhì)庫加介倉的配料方式，把原有介質(zhì)庫兩個(gè)介質(zhì)倉用途分工，1#倉用來配倉為2#倉提供高密度介質(zhì)，2#倉設(shè)計(jì)為高密度介質(zhì)倉，加循環(huán)泵在介質(zhì)庫打小循環(huán)，同時(shí)配備上料泵在合格介質(zhì)倉需要時(shí)為合格介質(zhì)倉加介。并為每個(gè)系統(tǒng)（立輪1.4、1.8兩系統(tǒng)以及旋流器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個(gè)系統(tǒng)）重新加裝加介執(zhí)行機(jī)構(gòu)，使高密度介質(zhì)能夠按要求進(jìn)入各系統(tǒng)合格介質(zhì)倉（要求組態(tài)界面可以調(diào)節(jié)加介機(jī)構(gòu)開度）。

②把加水執(zhí)行機(jī)構(gòu)位置改到上料泵入料管上（目前加水執(zhí)行機(jī)構(gòu)安裝在各介質(zhì)倉上方），方便快速調(diào)節(jié)密度值。各倉配置倉位計(jì)，參與密度調(diào)節(jié)的自動(dòng)控制。

③為每個(gè)系統(tǒng)（立輪1.4、1.8兩系統(tǒng)以及旋流器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個(gè)系統(tǒng)）重新加裝磁性物含量監(jiān)測裝置，以方便洗煤工監(jiān)測合格介質(zhì)中的細(xì)粒煤泥量，當(dāng)磁性物含量測定達(dá)不到要求時(shí)，能及時(shí)提醒洗煤工及時(shí)調(diào)節(jié)分流機(jī)構(gòu)開度。

④對立輪1.4系統(tǒng)以及旋流器Ⅲ系統(tǒng)，分別加裝一套壓差式密度計(jì)與現(xiàn)場原有阿姆德爾密度計(jì)并聯(lián)使用，并在組態(tài)界面中同步加入壓差式密度計(jì)和密度信號(hào)選擇按鈕，以便在洗煤過程中通過密度選擇按鈕的狀態(tài)來選擇使用兩種密度計(jì)中的一種密度信號(hào)。（此項(xiàng)裝置安裝目的是為實(shí)驗(yàn)淘汰放射性密度計(jì)）

⑤重新設(shè)計(jì)制作重介密度自動(dòng)化控制系統(tǒng)包括：硬件設(shè)計(jì)安裝，軟件編程。自動(dòng)控制系統(tǒng)硬件使用西門子S7-300PLC及配套設(shè)備，要求洗煤工操作室安裝上位機(jī)一套，并要求上位機(jī)通過組態(tài)軟件設(shè)計(jì)形象、直觀利于洗煤工操作的組態(tài)界面。通過可靠的通訊方式與和PLC（可編程控制器）進(jìn)行通訊。便于洗煤工對各介質(zhì)倉液位、磁性物含量、密度、各機(jī)構(gòu)的開度的監(jiān)視和控制，同時(shí)對調(diào)度室原有密控界面進(jìn)行改造，與洗煤工操作室新界面一致，起到監(jiān)視的作用，并有報(bào)警提示功能。同時(shí)組態(tài)軟件能自動(dòng)繪制各系統(tǒng)密度曲線，并有保存密度曲線的功能，最少保存一周。為每個(gè)系統(tǒng)（立輪1.4、1.8兩系統(tǒng)以及旋流器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個(gè)系統(tǒng)）重新選擇加水、加介、分流執(zhí)行機(jī)構(gòu)和倉位監(jiān)測裝置，加介、分流執(zhí)行機(jī)構(gòu)的具體位置需設(shè)計(jì)方現(xiàn)場確定。其中加介、加水閥和液位計(jì)必須選用進(jìn)口設(shè)備；分流機(jī)構(gòu)建議使用箱式擋板結(jié)構(gòu)。

⑥密控軟件設(shè)計(jì)要求。a控制要求實(shí)現(xiàn)通過密度計(jì)測量的密度值與密度給定值的比較自動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)動(dòng)作。加水閥通過PID進(jìn)行控制，如果測量密度大于設(shè)定密度值，加水閥打開，開始加水，降低進(jìn)入泵內(nèi)的懸浮液密度；如果測量值等于設(shè)定值加水閥保持開度不變；如果測量值小于設(shè)定值，加水閥關(guān)閉，這時(shí)需要調(diào)節(jié)分流閥來進(jìn)行控制。b分流機(jī)構(gòu)既受密度控制又受介質(zhì)桶內(nèi)液位控制。若介質(zhì)桶內(nèi)液位高于80%，那么分流機(jī)構(gòu)全開，減少進(jìn)入到介質(zhì)桶內(nèi)的水量，起到控制介質(zhì)桶液位的目的，待介質(zhì)桶內(nèi)液位低于70%時(shí)，分流機(jī)構(gòu)開始受密度控制；若介質(zhì)桶內(nèi)液位低于35%時(shí)，則分流機(jī)構(gòu)全關(guān)，防止介質(zhì)桶內(nèi)液位過低，等到介質(zhì)桶內(nèi)液位高于40%的時(shí)候，分流機(jī)構(gòu)再次受密度控制。特殊情況，如果設(shè)定值大于測量值0.01g/cm3，則分流機(jī)構(gòu)開40%。c要求密控系統(tǒng)測量精度在0.01-0.005g/cm3。

⑦加介、加水、分流機(jī)構(gòu)除具備以上自動(dòng)狀態(tài)的同時(shí)，都設(shè)半自動(dòng)狀態(tài)和手動(dòng)狀態(tài)，在半自動(dòng)狀態(tài)下可在上位機(jī)組態(tài)界面中人工輸入設(shè)定機(jī)構(gòu)開度值，機(jī)構(gòu)根據(jù)設(shè)定開度動(dòng)作。在手動(dòng)狀態(tài)下，由洗煤工通過現(xiàn)場按鈕箱控制機(jī)構(gòu)開度。

⑧另外加水、加介管路上除配有執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制開度外，還要加裝手動(dòng)閥門方便機(jī)構(gòu)損壞時(shí)的手動(dòng)控制。

5 主要設(shè)備技術(shù)要求

①密度控制系統(tǒng)應(yīng)以獨(dú)立PLC 控制為核心， PLC可編程序控制器應(yīng)選用德國西門子（SIEMENS）S7-300PLC及模擬量，數(shù)字量輸入、輸出模板，它具有防塵、抗震等功能，輸入輸出通道采用光電隔離，能有效抑制干擾，提高整個(gè)系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。

②執(zhí)行機(jī)構(gòu)及倉位計(jì)應(yīng)有以下要求：

加介、加水閥：使用美國TYCO-F20執(zhí)行機(jī)構(gòu)或德國AUMA部分回轉(zhuǎn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其中加水閥部分程序編制時(shí)，要求保證密度曲線平滑的同時(shí)，保證加水閥不能頻繁動(dòng)作。

分流執(zhí)行機(jī)構(gòu)：使用箱式擋板結(jié)構(gòu)。

液位計(jì)：使用西門子妙聲力液位計(jì)，并配遙控器和液位顯示儀表，其中液位顯示儀表接外部報(bào)警設(shè)備。

③磁性物含量檢測裝置基本要求：測量范圍：0—1000g/L。測量精度：±1%。輸出信號(hào)：4—20mA。

④工控機(jī)。要求洗煤工操作室安裝上位機(jī)一套，并要求上位機(jī)通過組態(tài)軟件設(shè)計(jì)形象、直觀利于洗煤工操作的組態(tài)界面。通過可靠的通訊方式與和PLC（可編程控制器）進(jìn)行通訊。便于洗煤工對各介質(zhì)倉液位、磁性物含量、密度、各機(jī)構(gòu)的開度的監(jiān)視和控制，同時(shí)對調(diào)度室原有密控界面進(jìn)行改造，與洗煤工操作室新界面一致，起到監(jiān)視的作用，并有報(bào)警提示功能。同時(shí)組態(tài)軟件能自動(dòng)繪制各系統(tǒng)密度曲線，并有保存密度曲線的功能，最少保存一周。

⑤壓差式密度計(jì)基本要求：測量范圍：0～5g/cm3；測量精度：0.001g/cm3；輸出信號(hào)：4～20mA。

⑥信號(hào)電纜全部采用屏蔽電纜，銅屏蔽層，并留有檢修備用芯。

6 結(jié)語

“ 科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力 ” ，而自動(dòng)化技術(shù)又是新技術(shù)革命的前沿陣地，設(shè)計(jì)合理，運(yùn)行可靠地自動(dòng)化系統(tǒng)將成為企業(yè)內(nèi)部的信息高速公路，是實(shí)現(xiàn)企業(yè)高速運(yùn)行不可缺少的手段，同時(shí)，也是一個(gè)企業(yè)發(fā)展必不可少的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)和立足市場的有效保障，因此我們要充分認(rèn)識(shí)自動(dòng)化系統(tǒng)的重要性，抓好企業(yè)的自動(dòng)化建設(shè)。

【參考文獻(xiàn)】

【1】王亞峰.屯蘭選煤廠數(shù)字化建設(shè)方案的探討[J]. 山西焦煤科技，2013（10）：45-46.