自动控制系统在选煤厂的应用
- 格式：pdf
- 大小：307.17 KB
- 文档页数：5
( 5) 配煤自动化控制系统通过 PLC 的粗调和 PID 的微调, 可以对 整个配煤 系统自 设定、自整 定, 从而达到配煤系统的稳定。 2 2 使用效果及社会效益
选煤厂配煤自动化控制系统实施 1 a 来, 系 统运行稳定, 精煤硫分达到了规定要求。实施配 煤自动化系统后, 精煤产品质量稳定, 硫分合格率 达到了 100% , 产生了较大的社会效益:
关键词: 自动控制; 生产系统; 系统运行; 效益 中图分类号: TD948 9 文献标识码: A 文章编号: 1005 8397( 2003) 04 0013 04
汾西矿业集团选煤厂是中央型选煤厂, 主要 入洗高阳( 低硫) 、柳湾( 低硫) 、水峪( 高硫) 三个矿 的原煤; 洗煤工艺 为跳汰 浮选联合 流程: 50~ 0 5 mm 级原煤经配煤后入跳汰机分选, - 0 5 mm 级煤泥浮选; 主要产品为炼焦用精煤。原煤配煤、 跳汰机操作和浮选机操作是工艺中的关键环节, 因此, 合理的原煤配比、跳汰机和浮选机工艺技术
4 浮选自动加药系统
在浮选机操作中, 浮选药剂一旦选定, 浮选药 剂的用量及药剂之间的配比就成为浮选效果好坏 的关键。浮选自动加药系统就是根据工艺要求对 浮选机实现自动加药的控制系统。 4 1 结构与功能
浮选自动加药系统由检测仪表、主机( PLC) 、 输入、输出模块、电磁阀组成, 系统构成如图 3 所 示。检测仪表有 6 台超声波 LCD 流量计, 用来测 量浮选机入料管中的入料量; 阿姆德尔浓度计用 来测量浮选机的入料浓度; 2 台差压式 流量计分 别检测药剂管路中捕收剂和起泡剂的流量。这些
收稿日期: 2003 04 12 作者简介: 张跃首 ( 1961 ) , 男, 山 西清徐 人, 汾西 矿业 集 团 选 煤 厂 厂 长, 高 级 工 程 师, 电 话: 0354 719 1051。
参数的精确控制是影响产品质量的重要因素。在 人工控制下, 由于操作人员的技术水平、行为习惯 等存在差异, 导 致整个生产过程开、停 机时间较 长, 生产的产品质量不稳定; 有时又一味地为了追 求精煤质量, 造成中煤损失大、尾煤带煤多等一系 列问题。由此可见, 在生产的工艺环节中, 特别是 关键环节上减少人为因素影响、提高自动化水平 是选煤厂提高效益的有效措施。汾西矿业集团选 煤厂从 1994 年开始陆续对全厂生产过程、原煤入 料、跳汰分选、浮选等关键过程进行了 自动化改 造, 增设了生产集中控制系统、原煤自动化控制系 统、跳汰机自动控制系统、浮选自动加药系统和过
( 7) 模快式设计虽有设备布置紧凑、厂房体积 小、易于拆迁等优点, 但也相应带来设备检修比较 困难的弊端。尤其是对位于模块中间或下层的设
备, 维修更困难。另外, 对于绝大多数中国的选煤 厂来说, 一旦建成, 拆迁的可能性极小。所以, 搞 模块化组合式结构的必要性似乎不太大。笔者认 为, 在中国不一定要刻意去追求模块组合式结构。 实际上, 在单层厂房大厅内采用其它轻钢结构来 支撑设备, 也会取得同样的效果。对设备维修也 会更有利, 设计的自由度更大。
( 1) 提高了精煤质量, 满足了用户要求, 提高 了产品的竞争能力。
( 2) 精煤硫分稳定, 可避免用户对超硫煤降价 或索赔等质量纠纷, 杜绝了不合格品的发生, 经济 效益显著。
( 3) 精煤硫分在 1 0% 以下, 为减少使用地区 的环境污染、提高居民的生活质量起到了良好的 作用。
3 跳汰机自动控制系统
1 生产集中控制系统
1 1 系统构成 生产集中控制系统是由集中控制装置和工业 生产过程设备组成的。集中控制装置由装于集控 室的模拟屏操作台、主机柜、电源柜、装于机旁的 控制箱和装于配电室的控制屏、远程 I O 柜、继电 器柜组成。集控主机选用美国 MODICON 公司生 产的 E984- 785PLC, 支持远程输入、输出( I O) 系 统, 有两个 MODBUS PLUS 口进行数据交换及远程 通讯。S908 远程 I O 处理器是一个接口模块, 负 责远程 I O 与 CPU 的 I O 处理器之间的通讯。通 过操作台上的人机接口, 操作员发送指令到 PLC, PLC 按照设定的程序进行运算、处理后由输出模 块输出信号, 控制继电器动作, 从而控制生产过程 的设备开、停。同时在生产过程中, 系统不断采集 设备的运行信号, 由输入模块传给 PLC 参与 PLC 的过程运算, 从而实现整个系统的集中控制。系 统框图见图 1 所示。
4结 语
综上分 析, 笔者 认为, 任何一种 选煤工艺 模 式, 不论技术如何先进, 其应用范围都有一定的局 限性。它不可能适应所有的煤种、煤质条件和市 场要求。科 学的态度应该 是扬长避短, 量 体裁 衣! 、因 地制 宜。
14
煤炭加工与综合利用
2003 年第 4 期
滤机液位自动控制系统等, 经过数年来的运行, 效 果显着。
跳汰机自动控制系统实现了自动控制风阀的 跳汰周期和自动排料。 3 1 结构与功能
跳汰机自 动控制系统为跳 汰机单机 控制系 统。由直线位移式传感器、可编程控制器( 主机) 、 液压排料装置和闸门、风阀等组成。可编程控制 器由电源模块、CPU、继电器输出模块、可控硅输 出模块、模拟量输入模块组成。闸板或风门的动 作由继电器模块控制, 进、排气缸的开启由可控硅 模块控制。可编程控制器可以同时实现进气缸、 排气缸的电磁风阀控制, 以控制跳汰周期和自动 排料。专门研制的人机接口界面可以将跳汰周期 及周期内的各参数值随时调出观察和在线修改, 且不影响跳汰机的正常运行, 并可根据入洗原煤
( 1) 集中控制 ( 2) 就地控制 ( 3) 程序调试 ( 4) 零位 断电状态 另外, 控制系统还设有起停机预告信号、局部 联系信号、事故报警信号、模拟信号, 通过调度广 播或电铃与生产现场进行联系或报警。 1 3 运行效果 集中控制系统的投入运行, 使选煤厂生产过
程的起停机时 间从原来 的 10 min 左右 缩短到 2 min38提高 了处理量; 工作人员在集控室通过模拟屏即可随 时掌握全厂几百台设备的运行情况, 发现问题及 时与生产班联系处理, 生产效率大幅度提高。
2003 年第 4 期
张跃首: 自动控制系统在选煤厂的应用
15
系统自动操作的集中切换。 ( 2) 调度室确定配煤比例后, 在操作室可进行
配煤参数设定, 并可通过配煤系统实现手动和自 动配煤。
( 3) 配煤自动化系统可与调度室上位机( 集控 主机) 实现数据计算、记录及上级网络的接口等功 能。
( 4) 通过对仓下给煤机供电系统的改造, 并安 装变频调速器和欧陆调节器, 实现了变频调节给 煤量和系统 PID 控制模式, 达到自动跟踪的目的。
2 配煤自动化控制系统
配煤是在分选前 根据用户对产 品的硫分 要 求, 把高、低硫煤按照计算好的比例进行配给, 以 满足生产的需要。自动配煤系统就是按照设定的 比例准确配煤的自动控制系统。 2 1 自动配煤控制系统的结构与功能
1) 自动配煤控制系统的结构 主要由检测装置、主电气回路控制屏、变频器 控制柜、PLC 控制柜、PID 调节器、现场操作柱 6 个 部分组成, 见图 2。
的煤质及对精煤灰分的要求, 方便地人工设置或 自动修改重物料床层厚度的设定值, 操作简单, 容 易掌握。
1) 风阀控制 跳汰机自动控制系统可单独对每一个空气室 的进、排气及压缩期的分值进行在线设定修改, 通 过跳汰频率的设定, 由可控硅输出模块直接驱动 电磁换向阀, 从而实现各空气室的四期工作设定。 控制系统还设有自动判定跳汰状态、折线 PID 运 算、数字滤波抗信号干扰及积分、微分补偿消除系 统偏差等功能, 从而实现自动稳定工作参数的功 能。 2) 自动排料控制 在自动状态下, PLC 根据浮漂位移传感器检 测到的重物料床层厚度及闸板位移传感器检测到 的闸板开度信号( 该信号通过模拟量输入模块送 入 CPU) 自动控制继电器输出模块的输出, 该输出 控制了液压站电磁换向阀及电磁溢流阀的动作。 电磁换向阀通过油路控制液压缸的动作来控制闸 门的开、关, 从而控制排料速度。 3 2 使用效果 跳汰机自动控制系统排料和稳风控制的操作 很简单, 操作时只需设定所需控制的参数值, 无须 再做任何干预, 系统即可根据实际情况自动调节 闸板或风门的开度, 以稳定工作参数。该控制系 统在工作参数自动调节和跟踪上更先进、更合理, 减少了人为因素的影响, 提高了产品质量, 稳定率 也大为提高。改造后, 精煤回收率由原来的 66% 提高到 68 2% , 稳定率达到 90% 以上。
16
煤炭加工与综合利用
2003 年第 4 期
仪表将实时检测到的流量、浓度转换成 4~ 20 mA 电流信号, 由输入模块输入 PLC, PLC 的 CPU 里存 放着自动加药控制程序, CPU 采集到 4~ 20 mA 的 信号后, 自动进行无限次运算、比较, 然后对输出 模块发出控制指令, 由输出模块控制电磁阀动作 的快慢, 从而控制两种不同药剂的加药量; 同时差 压式流量计将管路中的实时流量反馈给 PLC, 通 过 PID 调节器控制电磁阀进行加药, 使实际药剂 添加量根据入料情况自动调节, 实现了浮选药剂 的全自动、准确加入。
集控主机 配煤系统 PLC 及操作面板 配煤操作柱
核
变
控
子
P ID
频
制
秤
调节器
器
屏
给煤机
图 2 配煤自动化控制系统
( 1) 检测装置: 采用 CCG 系列核子秤, 主要作 为配煤系统的检测系统。
( 2) 主电气回路控制屏 ( 3) 变频器控制柜 ( 4) PLC 控制柜: 由电源模 块、CPU、I O 模 块 和框架组成。实现配煤工艺设备的开、停及保护 的顺序控制, 进行配煤系统数据计算, 并通过通讯 接口与核子秤工控机进行数据交换。 ( 5) PID 调节器: 采用欧陆 调节器, 实现 配煤 系统的 PID 调节, 使给煤量自动跟踪设定值。欧 陆输出 4~ 20 mA 电流信号, 调节变频器的转速。 当过程量大于设定值时, 输出频率减少; 当过程量 小于设定值时, 输出频率增大。 ( 6) 现场操作柱: 为防爆型位置转换开关, 选 择现场设备的控制方式。 2) 自动配煤系统的主要功能 ( 1) 实现配煤系统设备开、停机及保护的集中 控制。通过该系统与中央集控, 可实现配煤设备 的自动开、停机及闭锁控制, 并可实现就地操作与
选煤厂配煤自动化控制系统实施 1 a 来, 系 统运行稳定, 精煤硫分达到了规定要求。实施配 煤自动化系统后, 精煤产品质量稳定, 硫分合格率 达到了 100% , 产生了较大的社会效益:
关键词: 自动控制; 生产系统; 系统运行; 效益 中图分类号: TD948 9 文献标识码: A 文章编号: 1005 8397( 2003) 04 0013 04
汾西矿业集团选煤厂是中央型选煤厂, 主要 入洗高阳( 低硫) 、柳湾( 低硫) 、水峪( 高硫) 三个矿 的原煤; 洗煤工艺 为跳汰 浮选联合 流程: 50~ 0 5 mm 级原煤经配煤后入跳汰机分选, - 0 5 mm 级煤泥浮选; 主要产品为炼焦用精煤。原煤配煤、 跳汰机操作和浮选机操作是工艺中的关键环节, 因此, 合理的原煤配比、跳汰机和浮选机工艺技术
4 浮选自动加药系统
在浮选机操作中, 浮选药剂一旦选定, 浮选药 剂的用量及药剂之间的配比就成为浮选效果好坏 的关键。浮选自动加药系统就是根据工艺要求对 浮选机实现自动加药的控制系统。 4 1 结构与功能
浮选自动加药系统由检测仪表、主机( PLC) 、 输入、输出模块、电磁阀组成, 系统构成如图 3 所 示。检测仪表有 6 台超声波 LCD 流量计, 用来测 量浮选机入料管中的入料量; 阿姆德尔浓度计用 来测量浮选机的入料浓度; 2 台差压式 流量计分 别检测药剂管路中捕收剂和起泡剂的流量。这些
收稿日期: 2003 04 12 作者简介: 张跃首 ( 1961 ) , 男, 山 西清徐 人, 汾西 矿业 集 团 选 煤 厂 厂 长, 高 级 工 程 师, 电 话: 0354 719 1051。
参数的精确控制是影响产品质量的重要因素。在 人工控制下, 由于操作人员的技术水平、行为习惯 等存在差异, 导 致整个生产过程开、停 机时间较 长, 生产的产品质量不稳定; 有时又一味地为了追 求精煤质量, 造成中煤损失大、尾煤带煤多等一系 列问题。由此可见, 在生产的工艺环节中, 特别是 关键环节上减少人为因素影响、提高自动化水平 是选煤厂提高效益的有效措施。汾西矿业集团选 煤厂从 1994 年开始陆续对全厂生产过程、原煤入 料、跳汰分选、浮选等关键过程进行了 自动化改 造, 增设了生产集中控制系统、原煤自动化控制系 统、跳汰机自动控制系统、浮选自动加药系统和过
( 7) 模快式设计虽有设备布置紧凑、厂房体积 小、易于拆迁等优点, 但也相应带来设备检修比较 困难的弊端。尤其是对位于模块中间或下层的设
备, 维修更困难。另外, 对于绝大多数中国的选煤 厂来说, 一旦建成, 拆迁的可能性极小。所以, 搞 模块化组合式结构的必要性似乎不太大。笔者认 为, 在中国不一定要刻意去追求模块组合式结构。 实际上, 在单层厂房大厅内采用其它轻钢结构来 支撑设备, 也会取得同样的效果。对设备维修也 会更有利, 设计的自由度更大。
( 1) 提高了精煤质量, 满足了用户要求, 提高 了产品的竞争能力。
( 2) 精煤硫分稳定, 可避免用户对超硫煤降价 或索赔等质量纠纷, 杜绝了不合格品的发生, 经济 效益显著。
( 3) 精煤硫分在 1 0% 以下, 为减少使用地区 的环境污染、提高居民的生活质量起到了良好的 作用。
3 跳汰机自动控制系统
1 生产集中控制系统
1 1 系统构成 生产集中控制系统是由集中控制装置和工业 生产过程设备组成的。集中控制装置由装于集控 室的模拟屏操作台、主机柜、电源柜、装于机旁的 控制箱和装于配电室的控制屏、远程 I O 柜、继电 器柜组成。集控主机选用美国 MODICON 公司生 产的 E984- 785PLC, 支持远程输入、输出( I O) 系 统, 有两个 MODBUS PLUS 口进行数据交换及远程 通讯。S908 远程 I O 处理器是一个接口模块, 负 责远程 I O 与 CPU 的 I O 处理器之间的通讯。通 过操作台上的人机接口, 操作员发送指令到 PLC, PLC 按照设定的程序进行运算、处理后由输出模 块输出信号, 控制继电器动作, 从而控制生产过程 的设备开、停。同时在生产过程中, 系统不断采集 设备的运行信号, 由输入模块传给 PLC 参与 PLC 的过程运算, 从而实现整个系统的集中控制。系 统框图见图 1 所示。
4结 语
综上分 析, 笔者 认为, 任何一种 选煤工艺 模 式, 不论技术如何先进, 其应用范围都有一定的局 限性。它不可能适应所有的煤种、煤质条件和市 场要求。科 学的态度应该 是扬长避短, 量 体裁 衣! 、因 地制 宜。
14
煤炭加工与综合利用
2003 年第 4 期
滤机液位自动控制系统等, 经过数年来的运行, 效 果显着。
跳汰机自动控制系统实现了自动控制风阀的 跳汰周期和自动排料。 3 1 结构与功能
跳汰机自 动控制系统为跳 汰机单机 控制系 统。由直线位移式传感器、可编程控制器( 主机) 、 液压排料装置和闸门、风阀等组成。可编程控制 器由电源模块、CPU、继电器输出模块、可控硅输 出模块、模拟量输入模块组成。闸板或风门的动 作由继电器模块控制, 进、排气缸的开启由可控硅 模块控制。可编程控制器可以同时实现进气缸、 排气缸的电磁风阀控制, 以控制跳汰周期和自动 排料。专门研制的人机接口界面可以将跳汰周期 及周期内的各参数值随时调出观察和在线修改, 且不影响跳汰机的正常运行, 并可根据入洗原煤
( 1) 集中控制 ( 2) 就地控制 ( 3) 程序调试 ( 4) 零位 断电状态 另外, 控制系统还设有起停机预告信号、局部 联系信号、事故报警信号、模拟信号, 通过调度广 播或电铃与生产现场进行联系或报警。 1 3 运行效果 集中控制系统的投入运行, 使选煤厂生产过
程的起停机时 间从原来 的 10 min 左右 缩短到 2 min38提高 了处理量; 工作人员在集控室通过模拟屏即可随 时掌握全厂几百台设备的运行情况, 发现问题及 时与生产班联系处理, 生产效率大幅度提高。
2003 年第 4 期
张跃首: 自动控制系统在选煤厂的应用
15
系统自动操作的集中切换。 ( 2) 调度室确定配煤比例后, 在操作室可进行
配煤参数设定, 并可通过配煤系统实现手动和自 动配煤。
( 3) 配煤自动化系统可与调度室上位机( 集控 主机) 实现数据计算、记录及上级网络的接口等功 能。
( 4) 通过对仓下给煤机供电系统的改造, 并安 装变频调速器和欧陆调节器, 实现了变频调节给 煤量和系统 PID 控制模式, 达到自动跟踪的目的。
2 配煤自动化控制系统
配煤是在分选前 根据用户对产 品的硫分 要 求, 把高、低硫煤按照计算好的比例进行配给, 以 满足生产的需要。自动配煤系统就是按照设定的 比例准确配煤的自动控制系统。 2 1 自动配煤控制系统的结构与功能
1) 自动配煤控制系统的结构 主要由检测装置、主电气回路控制屏、变频器 控制柜、PLC 控制柜、PID 调节器、现场操作柱 6 个 部分组成, 见图 2。
的煤质及对精煤灰分的要求, 方便地人工设置或 自动修改重物料床层厚度的设定值, 操作简单, 容 易掌握。
1) 风阀控制 跳汰机自动控制系统可单独对每一个空气室 的进、排气及压缩期的分值进行在线设定修改, 通 过跳汰频率的设定, 由可控硅输出模块直接驱动 电磁换向阀, 从而实现各空气室的四期工作设定。 控制系统还设有自动判定跳汰状态、折线 PID 运 算、数字滤波抗信号干扰及积分、微分补偿消除系 统偏差等功能, 从而实现自动稳定工作参数的功 能。 2) 自动排料控制 在自动状态下, PLC 根据浮漂位移传感器检 测到的重物料床层厚度及闸板位移传感器检测到 的闸板开度信号( 该信号通过模拟量输入模块送 入 CPU) 自动控制继电器输出模块的输出, 该输出 控制了液压站电磁换向阀及电磁溢流阀的动作。 电磁换向阀通过油路控制液压缸的动作来控制闸 门的开、关, 从而控制排料速度。 3 2 使用效果 跳汰机自动控制系统排料和稳风控制的操作 很简单, 操作时只需设定所需控制的参数值, 无须 再做任何干预, 系统即可根据实际情况自动调节 闸板或风门的开度, 以稳定工作参数。该控制系 统在工作参数自动调节和跟踪上更先进、更合理, 减少了人为因素的影响, 提高了产品质量, 稳定率 也大为提高。改造后, 精煤回收率由原来的 66% 提高到 68 2% , 稳定率达到 90% 以上。
16
煤炭加工与综合利用
2003 年第 4 期
仪表将实时检测到的流量、浓度转换成 4~ 20 mA 电流信号, 由输入模块输入 PLC, PLC 的 CPU 里存 放着自动加药控制程序, CPU 采集到 4~ 20 mA 的 信号后, 自动进行无限次运算、比较, 然后对输出 模块发出控制指令, 由输出模块控制电磁阀动作 的快慢, 从而控制两种不同药剂的加药量; 同时差 压式流量计将管路中的实时流量反馈给 PLC, 通 过 PID 调节器控制电磁阀进行加药, 使实际药剂 添加量根据入料情况自动调节, 实现了浮选药剂 的全自动、准确加入。
集控主机 配煤系统 PLC 及操作面板 配煤操作柱
核
变
控
子
P ID
频
制
秤
调节器
器
屏
给煤机
图 2 配煤自动化控制系统
( 1) 检测装置: 采用 CCG 系列核子秤, 主要作 为配煤系统的检测系统。
( 2) 主电气回路控制屏 ( 3) 变频器控制柜 ( 4) PLC 控制柜: 由电源模 块、CPU、I O 模 块 和框架组成。实现配煤工艺设备的开、停及保护 的顺序控制, 进行配煤系统数据计算, 并通过通讯 接口与核子秤工控机进行数据交换。 ( 5) PID 调节器: 采用欧陆 调节器, 实现 配煤 系统的 PID 调节, 使给煤量自动跟踪设定值。欧 陆输出 4~ 20 mA 电流信号, 调节变频器的转速。 当过程量大于设定值时, 输出频率减少; 当过程量 小于设定值时, 输出频率增大。 ( 6) 现场操作柱: 为防爆型位置转换开关, 选 择现场设备的控制方式。 2) 自动配煤系统的主要功能 ( 1) 实现配煤系统设备开、停机及保护的集中 控制。通过该系统与中央集控, 可实现配煤设备 的自动开、停机及闭锁控制, 并可实现就地操作与
