焦化廠加煤車取煤效率改進(jìn)方法的分析與應(yīng)用

喬希彬

（萊鋼集團(tuán)設(shè)備檢修中心，山東萊蕪 271104）

0 引言

作為焦?fàn)t四大機(jī)車的一部分，焦化廠加煤車工作效率影響到其他三大機(jī)車的協(xié)調(diào)工作，進(jìn)而會(huì)影響到焦?fàn)t每天的K2系數(shù)（即推焦執(zhí)行系數(shù)）穩(wěn)定。在加煤車整個(gè)作業(yè)過程中，取煤及加煤操作占據(jù)了其總作業(yè)時(shí)間90%以上，這2套控制系統(tǒng)的先進(jìn)程度直接影響到加煤車工作效率及后續(xù)多個(gè)關(guān)鍵工藝指標(biāo)的提升。

對(duì)現(xiàn)場設(shè)備設(shè)施的運(yùn)行情況進(jìn)行摸底，發(fā)現(xiàn)加煤車取煤系統(tǒng)運(yùn)行效率是制約煤車效率提高的主要因素。取煤系統(tǒng)因?yàn)樵O(shè)計(jì)的原因，接近開關(guān)通信方式不能滿足現(xiàn)場需要，故障率高、效率低下。利用焦?fàn)t成熟的無線感應(yīng)技術(shù)，設(shè)計(jì)適合的電氣電路，編寫PLC（Programmable Logic Controller，可編程邏輯控制器）的自動(dòng)運(yùn)行程序，對(duì)加煤車取煤系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)，實(shí)現(xiàn)加煤車取煤的自動(dòng)操作。

1 問題分析與改進(jìn)

運(yùn)用排除法，對(duì)影響加煤車加煤效率的各類因素進(jìn)行分析，得出4項(xiàng)主要影響因素，并針對(duì)這些因素逐一進(jìn)行分析和改造、提升。

1.1 加煤車取煤系統(tǒng)故障率高和自動(dòng)化程度低

1.1.1 運(yùn)行現(xiàn)狀及存在問題

受煤系統(tǒng)是煉焦生產(chǎn)過程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，受煤速度的快慢直接影響生產(chǎn)作業(yè)的效率。傳統(tǒng)的受煤控制系統(tǒng)，采用的方法是在地面放置操作箱，通過操作加煤車外現(xiàn)場操作箱，或者通過電磁接近開關(guān)來實(shí)現(xiàn)控制。以上2種方法都存在操作復(fù)雜、效率低下的問題，不能滿足生產(chǎn)需要。

1.1.2 改進(jìn)方案

實(shí)現(xiàn)煤車受煤的自動(dòng)操作，首先需解決加煤車與地上PLC控制系統(tǒng)之間的通信問題。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，引用了感應(yīng)無線數(shù)據(jù)方式通信。此類通信是介于有線通信和無線通信之間的通信方式，通過安裝在移動(dòng)機(jī)車上的感應(yīng)天線和沿機(jī)車軌道安裝的編碼電纜之間的電磁感應(yīng)而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。它是PLC與感應(yīng)無線技術(shù)有機(jī)的結(jié)合，數(shù)據(jù)通信可靠，位置及信號(hào)檢測精度高，能抗現(xiàn)場各種電磁干擾，耐高溫，完全滿足現(xiàn)場需要。這樣，就解決了PLC的通信問題：將煤車上的煤罐料位信號(hào)引入車上PLC系統(tǒng)中，將受煤閘板控制系統(tǒng)中的開關(guān)限位信號(hào)、閘板開關(guān)控制、空氣炮振煤等引入地上PLC系統(tǒng)，通過對(duì)車上及地面PLC的編程，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)受煤控制。

1.1.3 編寫程序控制流程

當(dāng)機(jī)車行駛至指定位置時(shí)（此時(shí)PLC檢測到煤車位置信號(hào)與現(xiàn)場位置相符），按下當(dāng)前所處列的啟動(dòng)按鈕，此時(shí)煤車自動(dòng)打開全部的下煤口，同時(shí)空氣炮啟動(dòng)開始振煤，間隔一段時(shí)間振動(dòng)一次，直到煤罐料位滿，料滿后自動(dòng)啟動(dòng)關(guān)閉下煤口，當(dāng)PLC檢測到所有閘板關(guān)信號(hào)時(shí)，方能允許機(jī)車行走。手動(dòng)及自動(dòng)程序如下：

1.2 加煤車加煤系統(tǒng)自動(dòng)化程度低

1.2.1 運(yùn)行現(xiàn)狀

原設(shè)計(jì)加煤車自動(dòng)裝煤系統(tǒng)根據(jù)煤車煤罐料位進(jìn)行控制，此控制方式不符合焦?fàn)t生產(chǎn)實(shí)際情況，在煤質(zhì)及配煤比發(fā)生改變后，無法控制和調(diào)整加煤量，所以加煤車在投入使用后加煤自動(dòng)系統(tǒng)無法使用。

1.2.2 問題分析

對(duì)實(shí)際使用情況進(jìn)行研究，加煤車加煤量應(yīng)由螺旋轉(zhuǎn)數(shù)進(jìn)行控制，4個(gè)爐孔要加煤穩(wěn)定均衡，這對(duì)司機(jī)的操作水平提出很高的要求。由于螺旋加減速時(shí)間切換以及各車司機(jī)掌握的轉(zhuǎn)數(shù)不統(tǒng)一，加煤量波動(dòng)非常大，煤線控制困難，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致加煤口堵眼，對(duì)焦?fàn)t本體造成嚴(yán)重?fù)p害。

1.2.3 改進(jìn)方案

加煤車PLC控制系統(tǒng)為西門子S7-300系列，主要由1臺(tái)主機(jī)CPU315-2DP和16個(gè)輸入模塊、15個(gè)輸出模塊組成，設(shè)置有遠(yuǎn)程站按鈕開關(guān)點(diǎn)輸入模塊和信號(hào)燈輸出模塊硬件。為提高操作人員與PLC之間的交互，在原有硬件配置的基礎(chǔ)上增設(shè)一套觸摸屏裝置，在PLC系統(tǒng)中增加CP343-1通信模塊，建立通信模塊與觸摸屏之間的TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol，傳輸控制協(xié)議/因特網(wǎng)互聯(lián)協(xié)議）通信。

對(duì)影響加煤量的各個(gè)因素進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)螺旋轉(zhuǎn)速、變頻器輸出頻率控制以及變頻的高中低速切換時(shí)機(jī)對(duì)加煤量影響較大。為解決這個(gè)問題，將煤車螺旋轉(zhuǎn)數(shù)引入PLC系統(tǒng)，重新設(shè)計(jì)編寫觸摸屏的工藝畫面，在觸摸屏上設(shè)置平煤轉(zhuǎn)數(shù)、螺旋停止轉(zhuǎn)數(shù)、實(shí)際螺旋轉(zhuǎn)數(shù)，其中平煤轉(zhuǎn)數(shù)及螺旋停止轉(zhuǎn)數(shù)可以由操作人員自由設(shè)定，這樣完成了加煤車司機(jī)與PLC之間數(shù)據(jù)采集和輸入。為進(jìn)一步穩(wěn)定裝煤量，根據(jù)現(xiàn)場工藝特點(diǎn)，對(duì)裝煤程序進(jìn)行設(shè)計(jì)和編程，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)裝煤操作。

1.3 煤塔下煤不暢的問題

1.3.1 運(yùn)行現(xiàn)狀及存在問題

煤塔共分為3排，每排4個(gè)漏嘴。由于煤炭水分大，在煤斗內(nèi)部存留時(shí)間較長時(shí)易結(jié)塊，尤其是煤嘴的下煤口附近（為倒錐形的縮口最小處），結(jié)塊現(xiàn)象更明顯，取煤非常困難。

1.3.2 方案制定與實(shí)施

（1）在每個(gè)漏嘴處增加電保溫裝置，維持溫度約 30℃，同時(shí)外部用石棉進(jìn)行保溫防護(hù)，每個(gè)漏嘴單獨(dú)一套控制電源。

圖1 加煤車加煤自動(dòng)控制系統(tǒng)組成

（2）每個(gè)漏嘴內(nèi)部增加一套風(fēng)吹管路系統(tǒng)，以現(xiàn)場的壓縮空氣為動(dòng)力，外部使用電磁閥進(jìn)行控制。當(dāng)下煤不暢時(shí)，開啟風(fēng)吹振煤，（4～5）MPa的風(fēng)壓將加速煤炭的下落，同時(shí)快取煤效率。

2 實(shí)施效果評(píng)價(jià)

本項(xiàng)目針對(duì)加煤車系統(tǒng)存在的諸多設(shè)備問題進(jìn)行了有效的改造，目前加煤車的運(yùn)行效率同比大大增加，加煤系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)操作。加煤車取煤控制系統(tǒng)技術(shù)升級(jí)后，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程取煤操作，作業(yè)效率提高15%，降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度。此項(xiàng)改造每年共計(jì)增加100余萬元人民幣的效益。