自動化技術(shù)在備煤工藝中的創(chuàng)新應(yīng)用

張澤平

【摘要】本文對備煤工藝中采用的自動化技術(shù)應(yīng)用進行了分析和總結(jié)

【關(guān)鍵詞】DCS集控系統(tǒng)；自動化；創(chuàng)新；應(yīng)用

一、引言

隨著高爐冶煉生產(chǎn)水平的提高，對焦炭質(zhì)量的要求越來越高。焦化企業(yè)優(yōu)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(zhì)量穩(wěn)定和提高，是焦化企業(yè)進行研究開發(fā)的一大課題。輸配煤系統(tǒng)作為煉焦行業(yè)的基礎(chǔ)系統(tǒng)，只有采用先進自動化手段提高配煤的準確性、優(yōu)化配煤工藝，實現(xiàn)焦爐配煤精確控制，才能保證焦炭生產(chǎn)中原料配煤的精確度，才能為順利生產(chǎn)高質(zhì)量的焦炭創(chuàng)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(tǒng)的電控+人工控制模式已不能滿足生產(chǎn)及質(zhì)量的控制要求，經(jīng)過綜合論證決定新備煤系統(tǒng)集中自控系統(tǒng)采用基于DCS集散控制系統(tǒng)及變頻控制備煤綜合自動化系統(tǒng)。

二、技術(shù)要求

備煤管理系統(tǒng)圍繞以上目標及安全生產(chǎn)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(tǒng)，實現(xiàn)輸配煤系統(tǒng)全過程的自動化控制。系統(tǒng)能夠按人工設(shè)定的配比實現(xiàn)精確配煤，并能夠進行自動和手動調(diào)節(jié)，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(tǒng)，有效防止計量累積誤差現(xiàn)象，提高配煤準確性，進而提高焦炭質(zhì)量；系統(tǒng)設(shè)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(yè)均留記錄，為事故分析、獎優(yōu)罰劣提供依據(jù)，為領(lǐng)導(dǎo)決策提供數(shù)據(jù)支持。3、編制程序?qū)崿F(xiàn)皮帶聯(lián)鎖，以降低硬件成本并且減少故障發(fā)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(tài)信號引進DCS系統(tǒng)，以利于監(jiān)控及重要信號實現(xiàn)聯(lián)鎖。4、應(yīng)用工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)無人值守。

三、系統(tǒng)功能

目標確定后，經(jīng)過對舊輸配煤的工藝流程及現(xiàn)有控制系統(tǒng)的深入分析研究，并認真分析了新輸配煤生產(chǎn)工藝流程及特點，詳細查閱了國內(nèi)外有關(guān)的技術(shù)資料，結(jié)合我廠實際情況，確定了具體的實施方案。

1）自動控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)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(diào)節(jié)方式.給料系統(tǒng)由圓盤給料機、電子皮帶秤和定量自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)組成，它借助電子皮帶秤和定量自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)來調(diào)節(jié)圓盤電機的轉(zhuǎn)速從而實現(xiàn)自動配料?？刂七^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(tǒng)接收稱重信號和速度信號，經(jīng)處理后轉(zhuǎn)化為累計值和瞬時流量，以4-20mA模擬電流信號傳送給PID調(diào)節(jié)器，PID調(diào)節(jié)器將該信號與內(nèi)部設(shè)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(diào)節(jié)圓盤給料機的轉(zhuǎn)速，從而使得物料的流量和階段計量均保持在設(shè)定的范圍內(nèi)，進面得到可靠的控制。儲配煤管理系統(tǒng)的運行具有程序自動控制系統(tǒng)，可對運行設(shè)備的遠程啟停和聯(lián)鎖，即逆煤流啟車，順煤流停車，通過編程實現(xiàn)，操作人員通過計算機的鼠標或鍵盤即可對輸配煤系統(tǒng)進行操作，高度體現(xiàn)了控制分散管理集中的原則，全系統(tǒng)實現(xiàn)了自動運行。2）技術(shù)人員在對皮帶秤原理深入研究的基礎(chǔ)上，利用AC800F系統(tǒng)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(jīng)計算后確認校秤精度在廠家要求的5‰以內(nèi)。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(huán)節(jié)，有效的防止了計量累積誤差現(xiàn)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(xiàn)報警。由于煤粘或水分大等原因，圓盤經(jīng)常不下料，如果崗位工不能及時發(fā)現(xiàn)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(jīng)引到集控室的稱重信號，從圓盤開始運行算起，對應(yīng)的小皮帶秤的累計流量小于一定值（經(jīng)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(xiàn)場設(shè)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(fā)現(xiàn)，則會影響生產(chǎn)，造成生產(chǎn)事故。因此，我們利用現(xiàn)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(fā)生停車則會報警，使操作人員及時發(fā)現(xiàn)并處理。由于整個系統(tǒng)的各種故障檢測完善，有效地保證了輸配煤系統(tǒng)安全、可靠運行并提高了配煤精度，所有報警都設(shè)有相應(yīng)的聲報警。這些程序的編制不僅節(jié)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(fā)生率，降低了崗位勞動強度，減少了工人數(shù)量，降低了管理成本和運行成本。4）由于硬件故障的不可預(yù)測性及維護成本相對較高，技術(shù)人員用軟件實現(xiàn)皮帶聯(lián)鎖。利用AC800F系統(tǒng)工程師站所帶的梯形圖成功編制了大皮帶聯(lián)鎖程序及大皮帶和小皮帶聯(lián)鎖程序，系統(tǒng)運行幾個月以來沒有發(fā)生一例因聯(lián)鎖而發(fā)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(shù)量不等的攝像頭，組成工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)。實現(xiàn)了全線無人值守全自動運行。

四、應(yīng)用效果

該項目針對我廠備煤工藝，從構(gòu)建自動配煤控制系統(tǒng)模型，程序編制，到配煤皮帶秤選型，系統(tǒng)安裝調(diào)試，配煤皮帶秤的標定、精度檢驗及皮帶聯(lián)鎖、現(xiàn)場監(jiān)控，內(nèi)容覆蓋了自動配煤系統(tǒng)的全過程，在考慮成本控制和實際生產(chǎn)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(chǎn)實際的備煤自動化控制技術(shù)。自2008年3月15日投產(chǎn)以來，該控制系統(tǒng)可靠穩(wěn)定，配煤準確率大有提高，使焦炭質(zhì)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(jīng)濟效益。

五、結(jié)束語

該項目在我廠的成功開發(fā)應(yīng)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(xiàn)了質(zhì)量與效益的最佳化，為同行業(yè)提高焦炭質(zhì)量和降低生產(chǎn)成本探索出了新途徑，對于提高我國現(xiàn)有自動配料系統(tǒng)的精度及自動化程度，具有廣泛的現(xiàn)實指導(dǎo)意義。