給煤機自動化控制系統改造工藝

郁 洋

（東曲選煤廠機電車間，山西 太原 030200）

東曲選煤廠原煤倉下給煤機設備陳舊，一直采用就地手動控制，給煤機的啟停、給煤量的大小，均需現場操作人員控制，工人勞動強度較高，加之選煤廠生產系統環節較多，相互聯絡不便，調度人員無法及時全面的掌握整個生產系統的設備運行狀況，導致整個系統開車時間延長，同時，很多設備處于空轉狀態，易產生不必要的設備損耗和電耗，對整個洗煤系統的統一調度產生不利影響。原煤倉下給煤機自動化控制改造有利于統一調度指揮，可有效縮短系統啟停時間，減少設備空載損耗，提高生產效率。同時，采用自動化控制系統可以減少現場操作人員，減輕工人勞動強度，進一步提高原煤配洗的精準度和自動化控制水平，是當前該廠發展面臨的最大挑戰，有助于該廠實現跨越式發展。

1 控制系統現狀

原煤1號倉到4號倉的15臺給煤機原有控制方式均為就地直接啟動，不參與主洗系統的集中統一控制。給煤機的啟停主要通過控制室與現場操作人員通過電話聯絡，控制室司機將浮選液密度、介質泵工作壓力、磁性物質含量等各項參數調節設置完成后，通過電話通知現場操作人員啟停給煤機。采用手動控制方式啟停采煤機基本依靠現場操作人員的經驗來實現給煤量的控制，基本無法實現原煤精準入洗；同時，原煤倉作業環境陰暗潮濕，對常年工作的操作人員身心健康產生不利影響。夜班生產時，操作人員在運轉的設備旁通過調節圓環鏈節數調節煤量時，存在安全隱患。從現場生產實際情況出發，綜合考慮機電設備精準控制的需求，更為重要的是現場操作人員的身心健康及人身安全，實現煤倉給煤機自動化控制是該廠當前發展的迫切要求。

2 給煤機的自動化改造方案

根據現場生產過程中給煤機存在的諸多問題，通過給煤機加裝變頻器和可編程控制器PLC實現遠程自動化控制，具體的控制過程如下圖1所示。

根據目前現場生產實際情況，原煤的入洗量主要由控制室根據實時情況通過電話通知現場操作人員進行調配，自動化改造完成后給煤量的控制由控制室掌握，實現集中控制，可以省掉現場人工給煤的環節。具體執行過程是，煤倉給煤機的給煤量調節可在控制室加裝變頻器增減速按鈕進行控制，使用可編程控制器PLC實現變頻器的啟停，同時，安裝頻率顯示儀監測煤倉給煤機的實時運行情況。給煤機集中控制系統改造完成后具有集控、就地兩種工作方式，集控、就地兩種方式可在現場控制箱上進行切換。

圖1 自動控制結構圖

變頻器選用MICROMASTER 440型，該型變頻器采用高性能的矢量控制技術，具備超強的過載能力，工業應用領域廣泛。核心工藝采用先進的絕緣柵雙極型晶體管作為主要的功率輸出器件，具有極高的運行可靠性，可滿足多種不同的功能；具有過電壓/欠電壓保護、變頻器過熱保護、電動機過熱保護等多種保護特性。給煤量的大小主要通過給煤機下部運輸皮帶安裝的電子秤反饋的煤量數據，通過單臺或多臺給煤機的頻率進行調整，通過改變電機轉速調節給煤機的曲柄快慢實現給煤量的及時調整。

選用可編程控制器PLC主要實現變頻器的啟停及給煤機的集中控制。將煤倉所有的給煤機參與主洗集中控制系統，提高設備遠程控制能力，減少現場操作人員的勞動強度。施耐德ModiconM340可靠性強，具有較強的抗電磁干擾的能力，更加適合洗煤廠這類復雜的工業環境；反應速度較快，PLC將傳統意義上的機械觸電繼電器替換為內部自定義的輔助繼電器，有效節省了節點變位時間；操作方式相對簡便，PLC控制技術通過簡潔的指令、直觀的控制程序完成現場操作，有效避免現場作業人員誤操作帶來的損失。施耐德ModiconM340實現了給煤機的集中控制，技術先進，運行可靠。自投入使用以來，整個系統運行狀態良好，控制程序簡單，便于日常維護。

在原煤倉下新建配電室，并為給煤機新安裝了5套配電柜（4套使用1套備用）和1臺PC柜，更換了原煤1號倉到4號倉的15臺給煤機。集中控制系統將各個控制分站設置在單個配電點，構成分散型控制系統結構，其最大優勢是當某個獨立分站出現故障后不會導致整個生產系統發生癱瘓，進一步提高了控制系統的可靠性，尤其適宜空間布置上較為分散、各生產環節又具有獨立性的設備群。同時，各獨立控制分站具有自主的控制功能，當所屬區域設備發生故障后，能夠立即觸發故障保護，同步將故障信息上傳上位機，提高整個系統的響應速度。

同時，基于原煤倉下給煤機改造經驗，積極總結，針對調度人員控制給煤量不精準的問題，在給煤機旁加裝工業（防爆）網絡攝像機，對給煤機的給煤量調節過程進行實時監控，以確保給煤機穩定、有效的運行。

3 應用效果

（1）節能效果顯著。單臺給煤機功率為3kW，本次合計改造15臺，總功率45kW。按每年12個月，每月30d，電費價格0.5元/(kW.h)計算，每年節電45×12×30×12=194400度，可節約電費194400×0.5=97200元，經濟效益顯著。

（2）給煤量通過控制室人員調節變頻器頻率來進行實時調節，多臺給煤機實現集中統一控制，一旦出現故障可實現聯鎖停車，可將對設備的損壞降到最低。同時，變頻器調速范圍較廣，操作簡便，故障率低，可有效降低設備額外的機械磨損。

（3）實現給煤機遠程自動化控制。由控制室根據皮帶秤的顯示量大小，結合配煤比例，通過調節變頻器頻率進而實現對給煤機轉速的調節，減少了現場操作人員的勞動強度，提高作業人員的安全系數。

4 結論

通過本次系統的優化改造，施耐德ModiconM340實現了給煤機的集中控制，給煤機的控制系統化繁為簡，設備運行更加穩定可靠。根據現場煤倉庫存情況自動調控給煤機的給煤量，提高了原煤配洗效率，進而改善該廠的運營效益。自系統投入使用以來，經過現場運行，整個系統運行良好，而且控制程序簡單，利于日常維護。