選煤廠質(zhì)量及安全自動化升級改造

孫天虎 王金磊

摘 要：本文介紹了某選煤廠生產(chǎn)現(xiàn)狀，生產(chǎn)過程中存在的產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定及自動化集控系統(tǒng)等存在的問題，并針對存在的問題進行了優(yōu)化改造。通過改造穩(wěn)定了產(chǎn)品的質(zhì)量、提高精煤產(chǎn)率、分選效果明顯改善，同時提高了安全生產(chǎn)自動化技術(shù)程度、減輕了職工的勞動強度并給企業(yè)帶來巨大經(jīng)濟效益。

關(guān)鍵詞：跳汰機控制系統(tǒng)；精煤灰分；安全生產(chǎn)自動化

0 引言

某選煤廠為用戶型選煤廠，入洗≤50㎜的原煤，設(shè)計年處理能力120萬噸。洗煤系統(tǒng)采用的是跳汰選煤，現(xiàn)有XD2232A型跳汰機兩臺，一開一備。單臺面積12 m2，單位面積處理量按14.42 t/m2.h，設(shè)計最大處理量為173 t/h，實際設(shè)計處理量為140 t/h。由于跳汰機的控制系統(tǒng)型號老舊，造成排料閘板反應遲鈍，產(chǎn)品質(zhì)量波動幅度大。加之，部分工藝系統(tǒng)和設(shè)備已經(jīng)無法滿足生產(chǎn)的要求。在工藝改造和擴建后，由于設(shè)備眾多，致使現(xiàn)場區(qū)域局促，環(huán)境復雜，崗位工的勞動強度大，存在一定的安全隱患。針對洗煤廠實際情況，從產(chǎn)品質(zhì)量和安全生產(chǎn)入手進行改造。

1 存在的主要問題

1.1 跳汰機原控制系統(tǒng)落后、老化

原控制系統(tǒng)是由機前儀器儀表、機前控制系統(tǒng)、電氣開關(guān)柜3部分組成[1]。

機前儀器儀表從功能分為監(jiān)控、測量、液壓系統(tǒng)及空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的儀表和電動機等。

機前控制系統(tǒng)包括顯示面板和操作面板，顯示面板由發(fā)光二極管顯示控制系統(tǒng)的工作和狀態(tài)。操作面板利用按鈕來操縱跳汰機的控制系統(tǒng)，實現(xiàn)跳汰機控制。

電氣開關(guān)柜內(nèi)置有跳汰機的各項控制和調(diào)節(jié)裝置，如：時間控制，顯示面板，操作面板，空氣調(diào)節(jié)器，排料調(diào)節(jié)器等。

跳汰機控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復雜、功能簡單、操作煩瑣，處理故障時間長，且排料閘板反應遲鈍，矸石帶煤嚴重，精煤灰分波動幅度大，已成為建設(shè)優(yōu)質(zhì)、高效選煤廠的瓶頸。急需在不改變跳汰機機體的機械結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，對其控制系統(tǒng)進行改造。

1.2 原生產(chǎn)集控系統(tǒng)及設(shè)備自動化存在問題

生產(chǎn)集控系統(tǒng)主要存在以下問題：參與集控的設(shè)備較少；配電系統(tǒng)設(shè)計簡單、落后；集控系統(tǒng)的設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測及保護缺失；工藝參數(shù)和工藝環(huán)節(jié)不能實現(xiàn)在線監(jiān)測和自動控制；集控系統(tǒng)集中擺放的布局方式導致信號電纜線路長，布設(shè)混亂，不方便檢查和更換；部分早期電纜老化嚴重，但仍在使用，存在一定安全隱患；集控系統(tǒng)的主站及遠程分站的部分設(shè)備、配件已經(jīng)停產(chǎn)，甚至淘汰，維護、更新困難。設(shè)備與工藝環(huán)節(jié)及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的不合理，自動化系統(tǒng)的可靠性不高，成為制約撤銷崗位工的瓶頸。

2 技術(shù)改造方案

2.1 跳汰機控制系統(tǒng)升級

改造后，跳汰機控制系統(tǒng)用的是專門為X系列篩下空氣室跳汰機研發(fā)、設(shè)計的TI-DK10系列跳汰機控制系統(tǒng)[2]。

2.1.1 系統(tǒng)硬件構(gòu)成

由以Modicon PLC做為控制系統(tǒng)核心的控制單元，選用CP觸摸式彩色顯示控制屏做為人機界面，電源單元，其他電器元件及柜體等組成的硬件設(shè)備。

2.1.2 系統(tǒng)軟件構(gòu)成

控制程序分別用以控制風閥系統(tǒng)、排料系統(tǒng)、穩(wěn)風系統(tǒng)、周邊設(shè)備及故障報警的控制。風閥的控制包含6個空氣室，每個空氣室含2只電磁閥，根據(jù)更加合理的跳汰參數(shù)，以不同的跳汰分配動作。排料系統(tǒng)的控制根據(jù)收集的數(shù)據(jù)通過液壓站調(diào)節(jié)矸石段和中煤段的閘板開度，從而控制排料量。穩(wěn)風系統(tǒng)的控制是系統(tǒng)接受信號及參數(shù)，經(jīng)處理器運算后自動調(diào)節(jié)電磁閥以控制放風量，從而達到穩(wěn)定風壓的目的。控制裝置通過接收集控室控制程序的指令，實現(xiàn)設(shè)備的自動啟車、停車及故障停車，并與相關(guān)設(shè)備進行閉鎖。當閉鎖設(shè)備出現(xiàn)故障停車時，跳汰機風閥系統(tǒng)自動放風，并能觸發(fā)系統(tǒng)報警。

監(jiān)視：用編程軟件來對觸摸屏進行布置并編制可操作、監(jiān)視跳汰機運行狀態(tài)的人機互動界面程序。具有監(jiān)視和控制作用。以動畫形式表現(xiàn)控制過程，離散點以O(shè)N/OFF標示，設(shè)置各種參數(shù)及數(shù)據(jù)顯示，顯示棒圖、容器圖、趨勢圖及各種儀表狀態(tài)。顯示各種報警動作并可以進行報表、報警信息打印。

控制：通過觸摸屏調(diào)節(jié)人機互動界面中設(shè)備的參數(shù)來改變PLC內(nèi)部的狀態(tài)及存儲器中的數(shù)值，從而實現(xiàn)跳汰機的過程控制。主界面如圖1所示。

人機界面的其它操作畫面還有：風閥控制系統(tǒng)，矸石段排料操作系統(tǒng)，中煤段排料操作系統(tǒng)，液壓站系統(tǒng)控制畫面等。

2.2 安全生產(chǎn)自動化改造

安全生產(chǎn)自動化改造包括設(shè)備控制改造、設(shè)備狀態(tài)檢測、報警與保護改造；工藝參數(shù)檢測與自動控制等方面[3]。

2.2.1 設(shè)備控制改造

（1）保留崗位工的工作崗位所涉及的生產(chǎn)設(shè)備，其余未控設(shè)備皆進行集控改造。

（2）設(shè)備的基本集控點位為帶電、集中/就地、返回和開停控制。

（3）將閘板、閥門、翻板、卸煤器等設(shè)備改為電動機械操作后實施集控，并配置相應的位置和限位開關(guān)。

（4）對風、水、煤泥等管道閥門配置閥位測量反饋和開度調(diào)節(jié)裝置。

2.2.2 設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測、報警與保護

（1）對22kW以上的電機，大功率破碎機，重要的循環(huán)水泵等設(shè)備，監(jiān)測運動狀態(tài)，并增加監(jiān)測、報警、保護及記錄。

（2）對所有斗式提升機、膠帶輸送機、刮板輸送機實施打滑、跑偏、堆煤、急停等保護，并根據(jù)電流變化對設(shè)備進行監(jiān)測、判斷和保護。

（3）在所有供配電室、主電纜線路等處設(shè)置煙霧測量裝置，提供自動報警和保護。

2.2.3 工藝參數(shù)監(jiān)測與自動控制

（1）對配電室的供電參數(shù)進行監(jiān)測、記錄與報警。

（2）增加倉位監(jiān)測儀表，實現(xiàn)各煤倉倉位的連續(xù)或高位監(jiān)測和報警。

（3）對集中水池、循環(huán)水池、清水池等進行液位連續(xù)或高低位監(jiān)測和報警。

3 效果評價

如圖2所示，為進行改造效果驗證，在入洗原煤質(zhì)量相對穩(wěn)定的情況下，將跳汰機控制系統(tǒng)升級前后的精煤灰分進行對比可以看出，跳汰機控制系統(tǒng)改造后，精煤灰分穩(wěn)定在7.5-8.5之間，矸石帶煤也維持在4 %以下，滿足了用戶要求，也給企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟效益，降低了洗煤成本。

通過提高安全生產(chǎn)自動化水平，減少現(xiàn)場的安全隱患，提高了工作人員的工作效率，降低了企業(yè)的運營成本，也為企業(yè)進一步減員提效奠定了堅實的基礎(chǔ)。

4 結(jié)語

選煤廠工藝系統(tǒng)的合理與否，直接影響選煤廠的產(chǎn)品質(zhì)量和整個系統(tǒng)的平衡，尤其是跳汰機控制系統(tǒng)的的可靠度，是保證產(chǎn)品質(zhì)量、經(jīng)濟效益的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。同時通過提高安全生產(chǎn)自動化水平，使得選煤廠在安全生產(chǎn)、工藝與質(zhì)量控制、設(shè)備運行、自動化技術(shù)裝備和人員合理配備等方面有顯著提升，不僅提高了經(jīng)濟效益和市場競爭力，而且具有重大的現(xiàn)實意義。

參考文獻：

[1]王正剛.跳汰機控制系統(tǒng)的升級改造[J]. 煤質(zhì)技術(shù)，2008（11）：64-65.

[2]屈浩.TI-DK10系列跳汰機控制系統(tǒng)的開發(fā)與應用[J].煤炭工程，2001（08）：14-17.

[3]楊正軻，王東才，趙瑞飛，于立軍.南屯煤礦選煤廠安全生產(chǎn)自動化技術(shù)改造[G].2011年“天山重工杯”全國機電企業(yè)工藝年會暨第五屆機械工業(yè)節(jié)能減排工藝技術(shù)研討會論文集，2011：354-361.