長平洗煤廠配煤自動化系統(tǒng)的改造

張 星

（山西省晉城煤業(yè)集團(tuán)長平煤業(yè)有限責(zé)任公司， 山西 晉城 048406）

引言

長平洗煤廠經(jīng)過多年的運(yùn)行，現(xiàn)有的配煤自動化系統(tǒng)已經(jīng)難以滿足礦井生產(chǎn)需求，并且存在諸多問題。因此，長平洗煤廠有必要對配煤自動化系統(tǒng)進(jìn)行改造，實(shí)現(xiàn)高效生產(chǎn)、節(jié)能減排。

1 長平洗煤廠配煤自動化系統(tǒng)存在的問題

1）長平洗煤廠井下煤質(zhì)波動較大且變化頻繁，末煤產(chǎn)品灰分不好控制。為滿足洗煤廠生產(chǎn)需求，需要進(jìn)行配煤，而目前配煤完全依靠人工配置，煤質(zhì)無法得到有效保證。配煤是在產(chǎn)品倉下通過人工控制不同品種（高灰末煤、低灰末煤、洗末煤）的給煤機(jī)的給入量來完成配煤的，配煤的可靠度和精度都無法得到保證。

2）長平洗煤廠作為流程工業(yè)，任何設(shè)備故障均可造成系統(tǒng)停車，甚至發(fā)生安全事故，會對洗煤廠造成重大的損失，給工作人員帶來極大的安全隱患。

2 配煤自動化系統(tǒng)的改造

根據(jù)長平洗煤廠實(shí)際生產(chǎn)需求規(guī)劃整體設(shè)計(jì)方案，針對現(xiàn)有末煤系統(tǒng)進(jìn)行配煤自動化改造，達(dá)到配煤精度和可靠性的要去，滿足生產(chǎn)需求，保證企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

2.1 給煤機(jī)插板電液推桿的改造

對山上產(chǎn)品倉高灰倉下5105、5107給煤機(jī)和低灰倉下5109、5111給煤機(jī)電液推桿進(jìn)行改造，增加行程傳感器測量推桿當(dāng)前位置，將推桿就地手動改造為遠(yuǎn)程手動控制方式，完成自動配煤系統(tǒng)中執(zhí)行機(jī)構(gòu)電液插板的改造。

首先在山上3號點(diǎn)配電室對精煤上倉控制系統(tǒng)PLC站進(jìn)行改造，增加模擬量輸入模塊IC694ALG221以及IC695ALG223用于接收電液推桿行程返回值以及灰分儀灰分信號和煤層厚度信號。其中灰分儀厚度信號返回地址為AI250，采用的是4～20 mA信號，灰分儀灰分信號返回地址為AI261，采用的是 4～20 mA 信號；5105、5107、5109、5111電液推桿行程返回值分別對應(yīng)AI257—AI260，采用的是4～20 mA信號。電液推桿控制每臺給煤機(jī)均有伸長和縮短兩個(gè)命令，一共對用8個(gè)動作，地址為Q115-Q122。3號配電室控制改造圖如圖1所示。

圖1 3號配電室控制柜改造

接著對現(xiàn)場電液推桿配電柜進(jìn)行改造實(shí)現(xiàn)電液推桿遠(yuǎn)程控制，同時(shí)通過程序?qū)崿F(xiàn)停給煤機(jī)后自動關(guān)閉閘板。在現(xiàn)場伸長和縮短按鈕上并聯(lián)中間繼電器觸點(diǎn)，中間繼電器線圈接入PLC數(shù)字量輸出模塊即可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制[1]。

采用S_ITI函數(shù)塊的方式編寫轉(zhuǎn)換子程序?qū)崿F(xiàn)電液推桿位置測量及轉(zhuǎn)換，其中FT（偏置）參數(shù)解決安裝不是零點(diǎn)的問題；采用TGD標(biāo)簽組的方式實(shí)現(xiàn)上位機(jī)顯示，在原畫面給煤機(jī)圖標(biāo)click事件調(diào)用。其中推桿伸長和縮短控制是通過按下畫面中按鈕實(shí)現(xiàn)的，根據(jù)按下的時(shí)間長短來進(jìn)行長度調(diào)整，礦方提出采用直接輸入數(shù)值即可進(jìn)行推桿控制。于是利用推桿動作參數(shù)為50 mm/s，編寫程序完成了該功能。電液推桿遠(yuǎn)程控制及行程顯示示意圖如下頁圖2所示。

2.2 灰分儀的改造

將原山上5198皮帶上的灰分儀移至山下裝車皮帶5605皮帶上，同時(shí)對灰分儀進(jìn)行改造，增加C型架和探測器，使得其可以測量鋼絲帶上面煤的灰分。同時(shí)在裝車站安裝研祥工控機(jī)IPC810，取灰分儀主板上的灰分輸出信號通過RS422傳輸?shù)缴衔粰C(jī)電腦上，用于灰分?jǐn)?shù)據(jù)的顯示。去灰分儀主板上的4～20 mA灰分輸出信號傳輸?shù)?號配電室PLC上，實(shí)現(xiàn)灰分?jǐn)?shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集，為自動配煤灰分?jǐn)?shù)據(jù)檢測作為依據(jù)。通過對灰分儀改造后測量值與采樣值的對比分析，灰分儀的均方根誤差滿足、低灰分原煤（灰分＜25%）＜±1.0%。高灰分原煤（灰分＜45%）＜±1.5%的要求。重介選煤工藝的精煤，若殘介量波動＜1.0 kg介質(zhì)/t＜±0.6%，達(dá)到了預(yù)期的改造效果，可用于指導(dǎo)配煤自動化系統(tǒng)的運(yùn)行[2]。

圖2 電液推桿遠(yuǎn)程控制及行程顯示示意圖

2.3 給煤機(jī)變頻改造分析

對山下產(chǎn)品倉下 5506、5511、5512、5516 給煤機(jī)進(jìn)行變頻改造，原給煤機(jī)采用接觸器直接啟動控制，改造為采用變頻器進(jìn)行控制，進(jìn)而可以通過對頻率的調(diào)整實(shí)現(xiàn)給煤量的準(zhǔn)確控制。

在 6 號點(diǎn)配電室針對 5508、5511、5512、5516 給煤機(jī)進(jìn)行變頻控制改造，拆除原有電機(jī)綜合保護(hù)器，同時(shí)設(shè)計(jì)變頻控制原理圖及接線圖，在原PLC控制柜中增加GE Rx3i PLC模塊以及完成接線，實(shí)現(xiàn)給煤機(jī)遠(yuǎn)程變頻控制。

變頻器器選用西門子G120系列11 kW，660 V，采用VVVF控制方式，其中變頻器接線原理圖如圖3所示，一臺變頻器帶兩臺振動電機(jī)，圖中接線主要是對變頻器的啟動、運(yùn)行及故障返回、速度給定及返回進(jìn)行標(biāo)示。圖3-1為24 V DC控制回路接線圖，主要對給煤機(jī)狀態(tài)、變頻器狀態(tài)及接觸器狀態(tài)以及電源信號進(jìn)行標(biāo)示。圖3-2為220 V AC控制回路圖，主要對給煤機(jī)上電、啟動停止、故障聯(lián)鎖信號進(jìn)行標(biāo)示。

圖3 變頻器接線原理圖

3 結(jié)論

1）對系統(tǒng)中的給煤機(jī)插板電液推桿和灰分儀進(jìn)行改造，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程手動控制方式，大大地提高了配煤效率和安全性，并實(shí)現(xiàn)灰分?jǐn)?shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集，為自動配煤灰分?jǐn)?shù)據(jù)檢測作為依據(jù)。

2）隨著洗煤廠生產(chǎn)能力和煤炭品質(zhì)的不斷提升，應(yīng)不斷地對配煤自動化系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改造，確保高效安全生產(chǎn)和節(jié)能減排。