配煤自控系统说明

煤矿配煤自控系统说明
一. 选煤厂配煤生产线现状:
1. 工艺及流程介绍: 煤矿是枣庄矿业集团属下的一个大型煤矿,年产原煤 500 万吨。煤矿选煤厂 (以下简称选煤厂)每年要洗选、输送、配煤总产量达 400 多万吨。选煤厂的产 品煤通过火车主要销往南方各省,也可以通过运煤船外销。 煤矿配煤场一共有 2 个原煤仓和 3 个产品煤仓(其中 2 个是末煤仓,1 个是 精煤仓),每个仓下面都有三台给煤机向两条配煤输运皮带供煤,见图 1。当配 煤产品由火车运输时,精煤或末煤或精煤和末煤混配煤由 1#皮带送往装车漏斗。 原煤由 2#皮带送往装车漏斗。通过控制 2 条皮带的转速来控制配煤比例。目前 煤场设有两个集中控制室, 控制室内安装有自动化的装车系统,对于从配煤皮带 向火车车厢供给的煤量进行控制。 但对于从煤仓下落于皮带上方各单煤煤量的计 量和控制未设任何自控或计量系统,仍由人工目测进行估计。

图 1. 配煤系统示意图

通过轮船外运时,精煤和末煤以同样方法向 1#皮带送煤,1#皮带反向运转。 原煤从 3#皮带送出,中途与 1#皮带混合,输送到轮船码头。各单煤煤量的计量 和控制同样由人工目测估计。
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2. 人工配煤控制方式: 现场煤场控制室未设配煤自动控制系统,煤场目前采用较为原始的由工人目 测各单煤的给煤量进行现场配方,并与装载同时进行的方式。既无根据各单煤煤 质参数而确定的关于煤种和配煤比例的配煤方案, 也无保证配煤比例和给煤量按 照方案进行的精确计量和控制系统。 3. 人工方式精度不高 目前煤矿的年生产量在 500 万吨以上,这在目前国内是属于颇具规模的。它 具有全国最先进的露天选煤系统,煤矿的各种生产设施都是极为先进的。对于这 样一个先进和高产的煤矿, 必然具有繁重的配煤任务。但是目前人工目测煤量和 配煤比例的方式毕竟精度较低。 为了保证产品的质量,只能通过相对增加优质单 煤量来确保产品不被用户投诉,因此也会造成一定的浪费,尤其对于大型煤场, 损失将更大。

二 .立项:
1. 配煤软件的应用 目前煤矿配煤现场集中控制室内已安装了浙江大学开发的计算机配煤专家 系统软件,用于配煤方案的确定。对于矿而言,配煤专家系统能针对用户所需配 煤产品目标参数,进行计算,得出精煤、原煤和末煤的所有可能配比中,最经济 的配比结果。 不仅保证了配煤煤质参数的需求,对于企业而言还实现了最经济的 目的。配煤软件应用对配煤的精度和经济性有很大的提高。 2. 增加自控系统,实现精确配煤 虽然,专家系统的应用为配煤工作带来了便利。但是,专家系统不具备现场 调控的能力。若能增加现场自控系统,与专家系统结合使用,能使煤场发挥最大 经济效益。 目前,煤场现有的设施当中仍然不具备计量和控制的部分,即使专家系统计 算出最合理的方案,仅在人工估测给煤量的方式下,还是存在相当大的误差,难 以实现实际操作与配煤方案要求的一致性。若在专家系统软件的帮助下,再通过 一套精确的给料控制系统来保障其各单煤给煤量准确性, 则不仅保证了配煤煤质 参数的稳定性,更能为企业节省大量的原煤。因此,煤场配备一套合理的配料自 动控制系统与优化专家系统软件相结合将是保证配煤工作高效、精确的重要举 措,也是企业进行优质煤生产,提高工作效率,节省能源的重要保障。
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三.配煤自动控制系统设计方案
本方案提出的配煤控制系统主要由电气控制系统和计算机管理系统两部分 组成。电气系统具有数据采集、控制给煤量以及动态图像显示等功能。根据计算 机配煤专家系统计算煤种和配比结果实时完成煤的配比控制。 电气控制系统设计与功能介绍 1.系统设计介绍: 图 2 和图 3 是装车和装船系统的原理图。配煤专家系统软件和 PLC 控制系 统在同一台计算机上。通过配煤专家系统的计算,得出最佳的配煤比例。将这个 结果作为 PLC 控制系统的输入参数。 在装车系统,由于原煤和精煤、末煤分二条皮带进入装车漏斗,因此检测只 能分开。 在装车的二条皮带线和装船的一条皮带线上, 共增加 8 套带电信号反馈的皮 带秤, 至 5 套煤质分析仪。 3 将这些皮带秤和煤质分析仪的数据采集到控制系统。 将采集到的数据与原始输入数据进行对比,根据偏差来调节相应得给煤机闸门。 下面分装车和装煤,具体加以表述。 1.1 装车系统 精、末煤皮(1#皮带)和原煤皮带(2#皮带)正转,末煤和精煤落到 1#皮 带上,原煤落于 2#皮带上,选定的煤种在装车过程中混合。 在计算机上有两个操作界面, 一个是配煤专家系统软件界面, 另一个是 PLC 自动控制界面。配煤专家系统软件计算出配煤方案:煤种和比例,输入 PLC 界 面中,然后选择运输方式为装车。PLC 控制系统采集该信号。 1#、2#皮带上的热值分析仪分别测得单位热值 QA 和 QB(MJ/KG),电子 皮带秤 A、B 测得质量流量 MA 和 MB(KG/S),PLC 控制系统采集该信号。 某一瞬时,热值 QA、 QB 和配煤比例 X、Y 是定值,

,因此,可得到所需的质量流量 MA 和 MB。 当实际测得的质量流量 MA 和 MB 与需求不吻合时,PCL 控制系统控制电 机, 管理阀门开合度, 以调整 MA 和 MB, 最终使实际输出的质量流量为所需值。

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根据配煤目标热值 6000cal/kg,配煤专家系统软件计算结果为:原煤和精煤, 比例为 3:7。在 PLC 界面输入 3:7,选择原煤和精煤配煤方式,选择装车运输 方式。首先将精煤仓下 1#阀门和原煤仓 1#阀门打开,当检测到热值信号和质量 流量时,比较 Qa× Ma:Qb× Mb=3:7 是否成立,若不不相等则 PLC 收到信号发出 指令,通过电机控制阀门吸合,调整 Ma, Mb,直至检测到的质量流量满足上述 等式,系统稳定工作。当热值分析仪检测到信号变动时,再进行调整。

1.配煤软件界面 两 个 操 作 界 面 2.PLC界面

①选择配煤煤种 (A,B) ②比例(X:Y)

①选择配煤煤种 (A,B) ②比例(X:Y)

③选择装车运输方式

皮带秤A 实际Ma 信号采集 皮带秤B 实际Mb Qa Qb

信号采集

PLC控制柜
Qa× Ma:Qb× Mb=X:Y? 调整Ma, Mb 控制电机 调整阀门

控制物料输出量 1#、2#热值分析仪

图2

装车控制系统原理

1.2 装船系统 当选择运输方式为装船时,精煤和末煤通过 1#皮带反转运行,3#皮带启动, 落于 1#皮带上的末煤、精煤、或末煤和精煤的混煤,与来自 3#皮带的原煤混合, 进入一个漏斗,通过 4#皮带和转运皮带运输向港口。煤质分析仪安装的位置还 需要进一步论证。大体有二个位置可以考虑。由于 1#皮带和 3#皮带从二个方向 将煤送入漏斗到达 4#皮带,因此 4#皮带上的煤不太均匀。如果煤质分析仪对煤 质均匀度要求不高,可以将煤质分析仪安装在 4#皮带上,否则要装在转运皮带 上。
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装载转运皮带上,有一个缺点,就是距离太长,当检测到煤质波动时,皮带 上已经有较多的、偏离预设值的煤,调整延迟时间较长。

1.配煤软件界面 两 个 操 作 界 面 2.PLC界面

①选择配煤煤种 (A,B) ②比例(X:Y)

①选择配煤煤种 (A,B)

③选择装船运输方式

Qx=Q 减小高热值煤, 增加低热值煤 减少低热值煤, 增加高热值煤

Q<Qx PLC控制柜 控制电机 调整阀门 Q>Qx

Q>Qx Q=Qx?

Q<Qx

3#热值分析仪

图 3 装船系统原理图

通过配煤专家系统计算得到配煤方案:煤种 QA、 QB 和比例 X:Y,在计 算机 PLC 操作界面输入配比 X:Y,目标热值 装船。PLC 控制系统采集这些信号。 将 3#热值分析仪测得值在 PLC 控制系统中与目标热值 值 > 进行比较,当检测 ,选择煤种 A、B,运输方式为

时,减小高热值煤种输出量,增大低热值煤种的输出量;当检测值 < .

时,增加高热值煤种输出量,减小高热值煤种的输出量,最终使得 = 1.3 二个系统得差别
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装车系统和装船系统不同。装船系统,由于 1#和 3#皮带上的煤能在 4#皮带 上混合,将煤质分析仪装载 4#皮带或其后的转运皮带上,可以测得混合后配煤 参数,并用此参数作为信号进行调整。而装车系统,由于不能将 1#和 2#皮带上 的煤加以混合, 所以只能分别测量,和皮带秤的信息一起送入控制系统作为调节 信号。 2、控制系统 控制室操作中将配置工控机等系列配件一套,与 PLC 控制柜及输运皮带之 间连接工作人员在控制室中进行操作。首先,由电子秤将各条皮带的负荷、速度 等信号传输到信号采集卡,通过 PLC 控制柜进行处理,然后对比监控计算机中的 设定值,根据其与实际值的差异控制给煤机给煤量,最终控制物料的合理配比。 系统总图如下所示:

图2

系统图

煤场共有 3 个煤仓,2 个原煤仓和两条主输运皮带,供给两条铁轨的火车。 每个煤仓下有 3 个给煤机阀门。控制的原理是:调节 3 个阀门的接触器的吸合, 由阀门的大小控制料斗中煤的下落的量,从而达到整个系统的自动控制。 煤场输运系统结构如下图所示:

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图3

煤场现场输运流程图

需在每个煤仓下针对 2 条皮带分别安装 2 台电子皮带秤,总需 8 台电子秤。 安装位置如下图:

电子秤安装示意图

在每个煤仓下设置 2 个就地控制柜,分别控制该煤仓对两条皮带的给煤量, 总需 10 个。现场就地柜内接线如下 4 图:

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3.系统运行方式: 控制系统使配煤实现自动运行,给煤机给煤量根据设定自动调整到所需量。 控制系统亦设置了自动/手动转换按钮。需要时,可将切换按钮切换到手动状态 进行系统、设备的调试、检测。当出现一些特殊情况或特殊要求,无法使用自动 控制配煤时, 可切换成手动状态, 采用手动控制。 计算机界面中输入配比及总量, 打开自动开始控制, 接收皮带秤反馈的数据,从而能够时刻调整阀门开度以保证 两种煤按比例均匀落于皮带上。配煤完成后,先将阀门完全关闭,然后停止皮带 运转。 4.配料系统的数据采集和控制功能: 系统提供带有实时更新数据显示的动态画面,显示整个运行流程,使易于观 察整个生产工艺流程。显示的数据包括运行方式、流量、累计量、偏差等。配料 系统显示屏在屏幕上模拟配料秤仪表的画面, 允许操作人员在控制室对进行监控 和设定。 5.图像化界面: 配料秤控制系统的操作员画面为生产过程提供了快速、直观的分析工具。据 此,操作人员可以很快确认、分析,进行需要的过程调整控制操作,并可直接从 计算机上根据图像监视控制设备。 6.数据和历史记录:(数据日志,记录累计量、流量)
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数据记录器采集每一个设备的数据,保持运行累计量和事件记录。这些数据 日志保留了当前和历史数据, 连续运行并提供随时查询。统计选项提供图表和基 于实时处理数据的报警功能,操作人员可以监视和调整个生产过程。 7.报警控制和管理: 对生产过程进行持续的监视并对潜在的问题环节进行及时报警。 使用者可通 过报警组态定义所需的报警上下限。 8、红外线在线水分检测系统:(6 个点)型号:IMS-WBB。

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