配煤自控系統(tǒng)說(shuō)明

1、煤礦配煤自控系統(tǒng)說(shuō)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(tuán)屬下的一個(gè)大型煤礦，年產(chǎn)原煤500萬(wàn)噸。煤礦選煤廠（以下簡(jiǎn)稱選煤廠）每年要洗選、輸送、配煤總產(chǎn)量達(dá)400多萬(wàn)噸。選煤廠的產(chǎn)品煤通過(guò)火車主要銷往南方各省，也可以通過(guò)運(yùn)煤船外銷。煤礦配煤場(chǎng)一共有2個(gè)原煤倉(cāng)和3個(gè)產(chǎn)品煤倉(cāng)（其中2個(gè)是末煤倉(cāng)，1個(gè)是精煤倉(cāng)），每個(gè)倉(cāng)下面都有三臺(tái)給煤機(jī)向兩條配煤輸運(yùn)皮帶供煤，見(jiàn)圖1。當(dāng)配煤產(chǎn)品由火車運(yùn)輸時(shí)，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(guò)控制2條皮帶的轉(zhuǎn)速來(lái)控制配煤比例。目前煤場(chǎng)設(shè)有兩個(gè)集中控制室，控制室內(nèi)安裝有自動(dòng)化的裝車系統(tǒng)，對(duì)于從

2、配煤皮帶向火車車廂供給的煤量進(jìn)行控制。但對(duì)于從煤倉(cāng)下落于皮帶上方各單煤煤量的計(jì)量和控制未設(shè)任何自控或計(jì)量系統(tǒng)，仍由人工目測(cè)進(jìn)行估計(jì)。 圖1. 配煤系統(tǒng)示意圖通過(guò)輪船外運(yùn)時(shí)，精煤和末煤以同樣方法向1#皮帶送煤，1#皮帶反向運(yùn)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(jì)量和控制同樣由人工目測(cè)估計(jì)。2. 人工配煤控制方式： 現(xiàn)場(chǎng)煤場(chǎng)控制室未設(shè)配煤自動(dòng)控制系統(tǒng)，煤場(chǎng)目前采用較為原始的由工人目測(cè)各單煤的給煤量進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)配方，并與裝載同時(shí)進(jìn)行的方式。既無(wú)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(wú)保證配煤比例和給煤量按照方案進(jìn)行的精確計(jì)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(wàn)噸以上，這在目前國(guó)內(nèi)是屬于頗具規(guī)模的。它具有全國(guó)最先進(jìn)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(jìn)的。對(duì)于這樣一個(gè)先進(jìn)和高產(chǎn)的煤礦，必然具有繁重的配煤任務(wù)。但是目前人工目測(cè)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(guò)相對(duì)增加優(yōu)質(zhì)單煤量來(lái)確保產(chǎn)品不被用戶投訴，因此也會(huì)造成一定的浪費(fèi)，尤其對(duì)于大型煤場(chǎng)，損失將更大。二 .立項(xiàng)：1. 配煤軟件的應(yīng)用目前煤礦配煤現(xiàn)場(chǎng)集中控制室內(nèi)已安裝了浙江大學(xué)開(kāi)發(fā)的計(jì)算機(jī)配煤專家系統(tǒng)軟件，用于配煤方案的確定。對(duì)于礦而言，配煤專家系統(tǒng)能針對(duì)用戶所需配煤產(chǎn)品目標(biāo)參數(shù)，進(jìn)行計(jì)算，得出精煤、原煤和末煤的所有可能配比中，

4、最經(jīng)濟(jì)的配比結(jié)果。不僅保證了配煤煤質(zhì)參數(shù)的需求，對(duì)于企業(yè)而言還實(shí)現(xiàn)了最經(jīng)濟(jì)的目的。配煤軟件應(yīng)用對(duì)配煤的精度和經(jīng)濟(jì)性有很大的提高。2. 增加自控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)精確配煤雖然，專家系統(tǒng)的應(yīng)用為配煤工作帶來(lái)了便利。但是，專家系統(tǒng)不具備現(xiàn)場(chǎng)調(diào)控的能力。若能增加現(xiàn)場(chǎng)自控系統(tǒng)，與專家系統(tǒng)結(jié)合使用，能使煤場(chǎng)發(fā)揮最大經(jīng)濟(jì)效益。目前，煤場(chǎng)現(xiàn)有的設(shè)施當(dāng)中仍然不具備計(jì)量和控制的部分，即使專家系統(tǒng)計(jì)算出最合理的方案，僅在人工估測(cè)給煤量的方式下，還是存在相當(dāng)大的誤差，難以實(shí)現(xiàn)實(shí)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(guò)一套精確的給料控制系統(tǒng)來(lái)保障其各單煤給煤量準(zhǔn)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(chǎng)配備一套合理的配料自動(dòng)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(jìn)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(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(jì)算機(jī)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(dòng)態(tài)圖像顯示等功能。根據(jù)計(jì)算機(jī)配煤專家系統(tǒng)計(jì)算煤種和配比結(jié)果實(shí)時(shí)完成煤的配比控制。電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與功能介紹1.系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(tái)計(jì)算機(jī)上。通過(guò)配煤專家系統(tǒng)的計(jì)算，得出最佳的配煤比例。將這個(gè)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(jìn)入裝車漏斗，因此檢測(cè)只能分開(kāi)。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(hào)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(jìn)行對(duì)比，根據(jù)偏差來(lái)調(diào)節(jié)相應(yīng)得給煤機(jī)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(guò)程中混合。在計(jì)算機(jī)上有兩個(gè)操作界面，一個(gè)是配煤專家系統(tǒng)軟件界面，另一個(gè)是PLC自動(dòng)控制界面。配煤專家系統(tǒng)軟件計(jì)算出配煤方案：煤種和比例，輸入PLC

7、界面中，然后選擇運(yùn)輸方式為裝車。PLC控制系統(tǒng)采集該信號(hào)。1#、2#皮帶上的熱值分析儀分別測(cè)得單位熱值QA和QB（MJ/KG），電子皮帶秤A、B測(cè)得質(zhì)量流量MA和MB（KG/S），PLC控制系統(tǒng)采集該信號(hào)。某一瞬時(shí)，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(dāng)實(shí)際測(cè)得的質(zhì)量流量MA和MB與需求不吻合時(shí)，PCL控制系統(tǒng)控制電機(jī)，管理閥門開(kāi)合度，以調(diào)整MA和MB，最終使實(shí)際輸出的質(zhì)量流量為所需值。根據(jù)配煤目標(biāo)熱值6000cal/kg，配煤專家系統(tǒng)軟件計(jì)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(yùn)輸方式。首先將精煤

8、倉(cāng)下1#閥門和原煤倉(cāng)1#閥門打開(kāi)，當(dāng)檢測(cè)到熱值信號(hào)和質(zhì)量流量時(shí)，比較Qa×Ma:Qb×Mb=3:7是否成立，若不不相等則PLC收到信號(hào)發(fā)出指令，通過(guò)電機(jī)控制閥門吸合，調(diào)整Ma, Mb，直至檢測(cè)到的質(zhì)量流量滿足上述等式，系統(tǒng)穩(wěn)定工作。當(dāng)熱值分析儀檢測(cè)到信號(hào)變動(dòng)時(shí)，再進(jìn)行調(diào)整。圖2 裝車控制系統(tǒng)原理1.2裝船系統(tǒng)當(dāng)選擇運(yùn)輸方式為裝船時(shí)，精煤和末煤通過(guò)1#皮帶反轉(zhuǎn)運(yùn)行，3#皮帶啟動(dòng)，落于1#皮帶上的末煤、精煤、或末煤和精煤的混煤，與來(lái)自3#皮帶的原煤混合，進(jìn)入一個(gè)漏斗，通過(guò)4#皮帶和轉(zhuǎn)運(yùn)皮帶運(yùn)輸向港口。煤質(zhì)分析儀安裝的位置還需要進(jìn)一步論證。大體有二個(gè)位置可以考慮。由于1#皮帶和3

9、#皮帶從二個(gè)方向?qū)⒚核腿肼┒返竭_(dá)4#皮帶，因此4#皮帶上的煤不太均勻。如果煤質(zhì)分析儀對(duì)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(yùn)皮帶上。裝載轉(zhuǎn)運(yùn)皮帶上，有一個(gè)缺點(diǎn)，就是距離太長(zhǎng)，當(dāng)檢測(cè)到煤質(zhì)波動(dòng)時(shí)，皮帶上已經(jīng)有較多的、偏離預(yù)設(shè)值的煤，調(diào)整延遲時(shí)間較長(zhǎng)。 圖3 裝船系統(tǒng)原理圖通過(guò)配煤專家系統(tǒng)計(jì)算得到配煤方案：煤種QA、 QB和比例X：Y，在計(jì)算機(jī)PLC操作界面輸入配比X：Y，目標(biāo)熱值，選擇煤種A、B，運(yùn)輸方式為裝船。PLC控制系統(tǒng)采集這些信號(hào)。將3#熱值分析儀測(cè)得值在PLC控制系統(tǒng)中與目標(biāo)熱值進(jìn)行比較，當(dāng)檢測(cè)值>時(shí)，減小高熱值煤種輸出量，增大低熱值煤種的輸出量；當(dāng)

10、檢測(cè)值<時(shí)，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(gè)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(yùn)皮帶上，可以測(cè)得混合后配煤參數(shù)，并用此參數(shù)作為信號(hào)進(jìn)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(cè)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(hào)。2、控制系統(tǒng)控制室操作中將配置工控機(jī)等系列配件一套，與PLC控制柜及輸運(yùn)皮帶之間連接工作人員在控制室中進(jìn)行操作。首先，由電子秤將各條皮帶的負(fù)荷、速度等信號(hào)傳輸?shù)叫盘?hào)采集卡,通過(guò)PLC控制柜進(jìn)行處理，然后對(duì)比監(jiān)控計(jì)算機(jī)

11、中的設(shè)定值，根據(jù)其與實(shí)際值的差異控制給煤機(jī)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(chǎng)共有3個(gè)煤倉(cāng)，2個(gè)原煤倉(cāng)和兩條主輸運(yùn)皮帶，供給兩條鐵軌的火車。每個(gè)煤倉(cāng)下有3個(gè)給煤機(jī)閥門。控制的原理是：調(diào)節(jié)3個(gè)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(dá)到整個(gè)系統(tǒng)的自動(dòng)控制。煤場(chǎng)輸運(yùn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示： 圖3 煤場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)輸運(yùn)流程圖需在每個(gè)煤倉(cāng)下針對(duì)2條皮帶分別安裝2臺(tái)電子皮帶秤，總需8臺(tái)電子秤。安裝位置如下圖：電子秤安裝示意圖在每個(gè)煤倉(cāng)下設(shè)置2個(gè)就地控制柜，分別控制該煤倉(cāng)對(duì)兩條皮帶的給煤量，總需10個(gè)?，F(xiàn)場(chǎng)就地柜內(nèi)接線如下4圖： 3.系統(tǒng)運(yùn)行方式:控制系統(tǒng)使配煤實(shí)現(xiàn)自

12、動(dòng)運(yùn)行，給煤機(jī)給煤量根據(jù)設(shè)定自動(dòng)調(diào)整到所需量?？刂葡到y(tǒng)亦設(shè)置了自動(dòng)/手動(dòng)轉(zhuǎn)換按鈕。需要時(shí)，可將切換按鈕切換到手動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行系統(tǒng)、設(shè)備的調(diào)試、檢測(cè)。當(dāng)出現(xiàn)一些特殊情況或特殊要求，無(wú)法使用自動(dòng)控制配煤時(shí)，可切換成手動(dòng)狀態(tài)，采用手動(dòng)控制。計(jì)算機(jī)界面中輸入配比及總量，打開(kāi)自動(dòng)開(kāi)始控制，接收皮帶秤反饋的數(shù)據(jù)，從而能夠時(shí)刻調(diào)整閥門開(kāi)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(yùn)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(shí)時(shí)更新數(shù)據(jù)顯示的動(dòng)態(tài)畫(huà)面，顯示整個(gè)運(yùn)行流程，使易于觀察整個(gè)生產(chǎn)工藝流程。顯示的數(shù)據(jù)包括運(yùn)行方式、流量、累計(jì)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(huà)面，允許操作人員在控制室對(duì)進(jìn)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(huà)面為生產(chǎn)過(guò)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(rèn)、分析，進(jìn)行需要的過(guò)程調(diào)整控制操作，并可直接從計(jì)算機(jī)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(jì)量