配煤自控系統(tǒng)說明

1、煤礦配煤自控系統(tǒng)說明一 選煤廠配煤生產(chǎn)線現(xiàn)狀：1. 工藝及流程介紹：煤礦是棗莊礦業(yè)集團屬下的一個大型煤礦，年產(chǎn)原煤500萬噸。煤礦選煤廠（以下簡稱選煤廠）每年要洗選、輸送、配煤總產(chǎn)量達400多萬噸。選煤廠的產(chǎn)品煤通過火車主要銷往南方各省，也可以通過運煤船外銷。煤礦配煤場一共有2個原煤倉和3個產(chǎn)品煤倉（其中2個是末煤倉，1個是精煤倉），每個倉下面都有三臺給煤機向兩條配煤輸運皮帶供煤，見圖1。當配煤產(chǎn)品由火車運輸時，精煤或末煤或精煤和末煤混配煤由1#皮帶送往裝車漏斗。原煤由2#皮帶送往裝車漏斗。通過控制2條皮帶的轉(zhuǎn)速來控制配煤比例。目前煤場設(shè)有兩個集中控制室，控制室內(nèi)安裝有自動化的裝車系統(tǒng)，對于從

2、配煤皮帶向火車車廂供給的煤量進行控制。但對于從煤倉下落于皮帶上方各單煤煤量的計量和控制未設(shè)任何自控或計量系統(tǒng)，仍由人工目測進行估計。 圖1. 配煤系統(tǒng)示意圖通過輪船外運時，精煤和末煤以同樣方法向1#皮帶送煤，1#皮帶反向運轉(zhuǎn)。原煤從3#皮帶送出，中途與1#皮帶混合，輸送到輪船碼頭。各單煤煤量的計量和控制同樣由人工目測估計。2. 人工配煤控制方式： 現(xiàn)場煤場控制室未設(shè)配煤自動控制系統(tǒng)，煤場目前采用較為原始的由工人目測各單煤的給煤量進行現(xiàn)場配方，并與裝載同時進行的方式。既無根據(jù)各單煤煤質(zhì)參數(shù)而確定的關(guān)于煤種和配煤比例的配煤方案，也無保證配煤比例和給煤量按照方案進行的精確計量和控制系統(tǒng)。3. 人工方

3、式精度不高目前煤礦的年生產(chǎn)量在500萬噸以上，這在目前國內(nèi)是屬于頗具規(guī)模的。它具有全國最先進的露天選煤系統(tǒng)，煤礦的各種生產(chǎn)設(shè)施都是極為先進的。對于這樣一個先進和高產(chǎn)的煤礦，必然具有繁重的配煤任務。但是目前人工目測煤量和配煤比例的方式畢竟精度較低。為了保證產(chǎn)品的質(zhì)量，只能通過相對增加優(yōu)質(zhì)單煤量來確保產(chǎn)品不被用戶投訴，因此也會造成一定的浪費，尤其對于大型煤場，損失將更大。二 .立項：1. 配煤軟件的應用目前煤礦配煤現(xiàn)場集中控制室內(nèi)已安裝了浙江大學開發(fā)的計算機配煤專家系統(tǒng)軟件，用于配煤方案的確定。對于礦而言，配煤專家系統(tǒng)能針對用戶所需配煤產(chǎn)品目標參數(shù)，進行計算，得出精煤、原煤和末煤的所有可能配比中，

4、最經(jīng)濟的配比結(jié)果。不僅保證了配煤煤質(zhì)參數(shù)的需求，對于企業(yè)而言還實現(xiàn)了最經(jīng)濟的目的。配煤軟件應用對配煤的精度和經(jīng)濟性有很大的提高。2. 增加自控系統(tǒng)，實現(xiàn)精確配煤雖然，專家系統(tǒng)的應用為配煤工作帶來了便利。但是，專家系統(tǒng)不具備現(xiàn)場調(diào)控的能力。若能增加現(xiàn)場自控系統(tǒng)，與專家系統(tǒng)結(jié)合使用，能使煤場發(fā)揮最大經(jīng)濟效益。目前，煤場現(xiàn)有的設(shè)施當中仍然不具備計量和控制的部分，即使專家系統(tǒng)計算出最合理的方案，僅在人工估測給煤量的方式下，還是存在相當大的誤差，難以實現(xiàn)實際操作與配煤方案要求的一致性。若在專家系統(tǒng)軟件的幫助下，再通過一套精確的給料控制系統(tǒng)來保障其各單煤給煤量準確性，則不僅保證了配煤煤質(zhì)參數(shù)的穩(wěn)定性，更能

5、為企業(yè)節(jié)省大量的原煤。因此，煤場配備一套合理的配料自動控制系統(tǒng)與優(yōu)化專家系統(tǒng)軟件相結(jié)合將是保證配煤工作高效、精確的重要舉措，也是企業(yè)進行優(yōu)質(zhì)煤生產(chǎn)，提高工作效率，節(jié)省能源的重要保障。三配煤自動控制系統(tǒng)設(shè)計方案本方案提出的配煤控制系統(tǒng)主要由電氣控制系統(tǒng)和計算機管理系統(tǒng)兩部分組成。電氣系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)采集、控制給煤量以及動態(tài)圖像顯示等功能。根據(jù)計算機配煤專家系統(tǒng)計算煤種和配比結(jié)果實時完成煤的配比控制。電氣控制系統(tǒng)設(shè)計與功能介紹1.系統(tǒng)設(shè)計介紹：圖2和圖3是裝車和裝船系統(tǒng)的原理圖。配煤專家系統(tǒng)軟件和PLC控制系統(tǒng)在同一臺計算機上。通過配煤專家系統(tǒng)的計算，得出最佳的配煤比例。將這個結(jié)果作為PLC控制系統(tǒng)的

6、輸入?yún)?shù)。在裝車系統(tǒng)，由于原煤和精煤、末煤分二條皮帶進入裝車漏斗，因此檢測只能分開。在裝車的二條皮帶線和裝船的一條皮帶線上，共增加8套帶電信號反饋的皮帶秤，3至5套煤質(zhì)分析儀。將這些皮帶秤和煤質(zhì)分析儀的數(shù)據(jù)采集到控制系統(tǒng)。將采集到的數(shù)據(jù)與原始輸入數(shù)據(jù)進行對比，根據(jù)偏差來調(diào)節(jié)相應得給煤機閘門。下面分裝車和裝煤，具體加以表述。1.1 裝車系統(tǒng)精、末煤皮（1#皮帶）和原煤皮帶（2#皮帶）正轉(zhuǎn)，末煤和精煤落到1#皮帶上，原煤落于2#皮帶上，選定的煤種在裝車過程中混合。在計算機上有兩個操作界面，一個是配煤專家系統(tǒng)軟件界面，另一個是PLC自動控制界面。配煤專家系統(tǒng)軟件計算出配煤方案：煤種和比例，輸入PLC

7、界面中，然后選擇運輸方式為裝車。PLC控制系統(tǒng)采集該信號。1#、2#皮帶上的熱值分析儀分別測得單位熱值QA和QB（MJ/KG），電子皮帶秤A、B測得質(zhì)量流量MA和MB（KG/S），PLC控制系統(tǒng)采集該信號。某一瞬時，熱值QA、 QB和配煤比例X、Y是定值，因此，可得到所需的質(zhì)量流量MA和MB。當實際測得的質(zhì)量流量MA和MB與需求不吻合時，PCL控制系統(tǒng)控制電機，管理閥門開合度，以調(diào)整MA和MB，最終使實際輸出的質(zhì)量流量為所需值。根據(jù)配煤目標熱值6000cal/kg，配煤專家系統(tǒng)軟件計算結(jié)果為:原煤和精煤，比例為3：7。在PLC界面輸入3：7，選擇原煤和精煤配煤方式，選擇裝車運輸方式。首先將精煤

8、倉下1#閥門和原煤倉1#閥門打開，當檢測到熱值信號和質(zhì)量流量時，比較Qa×Ma:Qb×Mb=3:7是否成立，若不不相等則PLC收到信號發(fā)出指令，通過電機控制閥門吸合，調(diào)整Ma, Mb，直至檢測到的質(zhì)量流量滿足上述等式，系統(tǒng)穩(wěn)定工作。當熱值分析儀檢測到信號變動時，再進行調(diào)整。圖2 裝車控制系統(tǒng)原理1.2裝船系統(tǒng)當選擇運輸方式為裝船時，精煤和末煤通過1#皮帶反轉(zhuǎn)運行，3#皮帶啟動，落于1#皮帶上的末煤、精煤、或末煤和精煤的混煤，與來自3#皮帶的原煤混合，進入一個漏斗，通過4#皮帶和轉(zhuǎn)運皮帶運輸向港口。煤質(zhì)分析儀安裝的位置還需要進一步論證。大體有二個位置可以考慮。由于1#皮帶和3

9、#皮帶從二個方向?qū)⒚核腿肼┒返竭_4#皮帶，因此4#皮帶上的煤不太均勻。如果煤質(zhì)分析儀對煤質(zhì)均勻度要求不高，可以將煤質(zhì)分析儀安裝在4#皮帶上，否則要裝在轉(zhuǎn)運皮帶上。裝載轉(zhuǎn)運皮帶上，有一個缺點，就是距離太長，當檢測到煤質(zhì)波動時，皮帶上已經(jīng)有較多的、偏離預設(shè)值的煤，調(diào)整延遲時間較長。 圖3 裝船系統(tǒng)原理圖通過配煤專家系統(tǒng)計算得到配煤方案：煤種QA、 QB和比例X：Y，在計算機PLC操作界面輸入配比X：Y，目標熱值，選擇煤種A、B，運輸方式為裝船。PLC控制系統(tǒng)采集這些信號。將3#熱值分析儀測得值在PLC控制系統(tǒng)中與目標熱值進行比較，當檢測值>時，減小高熱值煤種輸出量，增大低熱值煤種的輸出量；當

10、檢測值<時，增加高熱值煤種輸出量，減小高熱值煤種的輸出量，最終使得=.1.3二個系統(tǒng)得差別裝車系統(tǒng)和裝船系統(tǒng)不同。裝船系統(tǒng)，由于1#和3#皮帶上的煤能在4#皮帶上混合，將煤質(zhì)分析儀裝載4#皮帶或其后的轉(zhuǎn)運皮帶上，可以測得混合后配煤參數(shù)，并用此參數(shù)作為信號進行調(diào)整。而裝車系統(tǒng)，由于不能將1#和2#皮帶上的煤加以混合，所以只能分別測量，和皮帶秤的信息一起送入控制系統(tǒng)作為調(diào)節(jié)信號。2、控制系統(tǒng)控制室操作中將配置工控機等系列配件一套，與PLC控制柜及輸運皮帶之間連接工作人員在控制室中進行操作。首先，由電子秤將各條皮帶的負荷、速度等信號傳輸?shù)叫盘柌杉?通過PLC控制柜進行處理，然后對比監(jiān)控計算機

11、中的設(shè)定值，根據(jù)其與實際值的差異控制給煤機給煤量，最終控制物料的合理配比。系統(tǒng)總圖如下所示：圖2 系統(tǒng)圖煤場共有3個煤倉，2個原煤倉和兩條主輸運皮帶，供給兩條鐵軌的火車。每個煤倉下有3個給煤機閥門?？刂频脑硎牵赫{(diào)節(jié)3個閥門的接觸器的吸合，由閥門的大小控制料斗中煤的下落的量，從而達到整個系統(tǒng)的自動控制。煤場輸運系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示： 圖3 煤場現(xiàn)場輸運流程圖需在每個煤倉下針對2條皮帶分別安裝2臺電子皮帶秤，總需8臺電子秤。安裝位置如下圖：電子秤安裝示意圖在每個煤倉下設(shè)置2個就地控制柜，分別控制該煤倉對兩條皮帶的給煤量，總需10個?，F(xiàn)場就地柜內(nèi)接線如下4圖： 3.系統(tǒng)運行方式:控制系統(tǒng)使配煤實現(xiàn)自

12、動運行，給煤機給煤量根據(jù)設(shè)定自動調(diào)整到所需量?？刂葡到y(tǒng)亦設(shè)置了自動/手動轉(zhuǎn)換按鈕。需要時，可將切換按鈕切換到手動狀態(tài)進行系統(tǒng)、設(shè)備的調(diào)試、檢測。當出現(xiàn)一些特殊情況或特殊要求，無法使用自動控制配煤時，可切換成手動狀態(tài)，采用手動控制。計算機界面中輸入配比及總量，打開自動開始控制，接收皮帶秤反饋的數(shù)據(jù)，從而能夠時刻調(diào)整閥門開度以保證兩種煤按比例均勻落于皮帶上。配煤完成后，先將閥門完全關(guān)閉，然后停止皮帶運轉(zhuǎn)。4.配料系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和控制功能： 系統(tǒng)提供帶有實時更新數(shù)據(jù)顯示的動態(tài)畫面，顯示整個運行流程，使易于觀察整個生產(chǎn)工藝流程。顯示的數(shù)據(jù)包括運行方式、流量、累計量、偏差等。配料系統(tǒng)顯示屏在屏幕上模擬配料秤儀表的畫面，允許操作人員在控制室對進行監(jiān)控和設(shè)定。 5.圖像化界面：配料秤控制系統(tǒng)的操作員畫面為生產(chǎn)過程提供了快速、直觀的分析工具。據(jù)此，操作人員可以很快確認、分析，進行需要的過程調(diào)整控制操作，并可直接從計算機上根據(jù)圖像監(jiān)視控制設(shè)備。 6.數(shù)據(jù)和歷史記錄：（數(shù)據(jù)日志，記錄累計量