自动化技术在备煤工艺中的创新应用

张泽平

【摘要】本文对备煤工艺中采用的自动化技术应用进行了分析和总结

【关键词】DCS集控系统；自动化；创新；应用

一、引言

随着高炉冶炼生产水平的提高，对焦炭质量的要求越来越高。焦化企业优化配煤工艺、确定合理配煤比、最大限度的降低焦炭成本、保证焦炭质量稳定和提高，是焦化企业进行研究开发的一大课题。输配煤系统作为炼焦行业的基础系统，只有采用先进自动化手段提高配煤的准确性、优化配煤工艺，实现焦炉配煤精确控制，才能保证焦炭生产中原料配煤的精确度，才能为顺利生产高质量的焦炭创造条件。随着宣钢“二次跨越”技改焦化项目的开展，原备煤系统的电控+人工控制模式已不能满足生产及质量的控制要求，经过综合论证决定新备煤系统集中自控系统采用基于DCS集散控制系统及变频控制备煤综合自动化系统。

二、技术要求

备煤管理系统围绕以上目标及安全生产的目的，利用先进的自控手段主要达到以下几个目标：

1、采用DCS集散控制系统，实现输配煤系统全过程的自动化控制。系统能够按人工设定的配比实现精确配煤，并能够进行自动和手动调节，淘汰人工跑盘，降低工人劳动强度。2、利用软件编制计量称重管理系统，有效防止计量累积误差现象，提高配煤准确性，进而提高焦炭质量；系统设有防堵报警、不正常停车报警等实时报警功能，并且所有作业均留记录，为事故分析、奖优罚劣提供依据，为领导决策提供数据支持。3、编制程序实现皮带联锁，以降低硬件成本并且减少故障发生率。各条大皮带配备拉线、跑偏、打滑、防撕裂等保护装置，并且将状态信号引进DCS系统，以利于监控及重要信号实现联锁。4、应用工业电视监控系统实现无人值守。

三、系统功能

目标确定后，经过对旧输配煤的工艺流程及现有控制系统的深入分析研究，并认真分析了新输配煤生产工艺流程及特点，详细查阅了国内外有关的技术资料，结合我厂实际情况，确定了具体的实施方案。

1）自动控制调节系统采用ABB公司的AC800F 作为控制器，编程采用V8.1版本，在自动配煤控制方式上采用了PID+模糊控制的调节方式.给料系统由圆盘给料机、电子皮带秤和定量自动调节系统组成，它借助电子皮带秤和定量自动调节系统来调节圆盘电机的转速从而实现自动配料。控制过程主要是通过电子配料皮带秤对圆盘给料机输送的物料进行计量，由DCS集控系统接收称重信号和速度信号，经处理后转化为累计值和瞬时流量，以4-20mA模拟电流信号传送给PID调节器，PID调节器将该信号与内部设定值进行比较运算后，4-20mA模拟信号送给变频器，再由变频器去调节圆盘给料机的转速，从而使得物料的流量和阶段计量均保持在设定的范围内，进面得到可靠的控制。储配煤管理系统的运行具有程序自动控制系统，可对运行设备的远程启停和联锁，即逆煤流启车，顺煤流停车，通过编程实现，操作人员通过计算机的鼠标或键盘即可对输配煤系统进行操作，高度體现了控制分散管理集中的原则，全系统实现了自动运行。2）技术人员在对皮带秤原理深入研究的基础上，利用AC800F系统工程师站所带的FBD块和ST语言成功编制了校零、校秤程序，并在操作站上画出了校零、校秤的界面，经计算后确认校秤精度在厂家要求的5‰以内。配料皮带秤自行编制校秤程序，不用厂家提供的二次仪表，减少了中间环节，有效的防止了计量累积误差现象，不但提高配煤准确性，还达到降低工程成本并且减少日常维护量的目的。3）通过软件编程实现报警。由于煤粘或水分大等原因，圆盘经常不下料，如果岗位工不能及时发现处理，将严重影响配煤精度。我们通过在软件上想办法，利用已经引到集控室的称重信号，从圆盘开始运行算起，对应的小皮带秤的累计流量小于一定值（经计算获得），则显示堵料并报警，便于岗位工及时处理。此举不仅提高了配煤精度，而且降低了岗位工劳动强度，受到岗位工的热烈欢迎。同时，由于现场设计是无人值守，如果皮带因故障等原因不正常停车，而集控室不能及时发现，则会影响生产，造成生产事故。因此，我们利用现场引入的皮带开停车信号和运行信号编写了大皮带和小皮带不正常停车报警程序，使皮带在非操作人员主观停车的情况下，一旦发生停车则会报警，使操作人员及时发现并处理。由于整个系统的各种故障检测完善，有效地保证了输配煤系统安全、可靠运行并提高了配煤精度，所有报警都设有相应的声报警。这些程序的编制不仅节约了大量资金，而且提高了配煤准确性和管理水平，减少了事故发生率，降低了岗位劳动强度，减少了工人数量，降低了管理成本和运行成本。4）由于硬件故障的不可预测性及维护成本相对较高，技术人员用软件实现皮带联锁。利用AC800F系统工程师站所带的梯形图成功编制了大皮带联锁程序及大皮带和小皮带联锁程序，系统运行几个月以来没有发生一例因联锁而发生的线路故障。同时大皮带配备拉线、跑偏、打滑、防撕裂等保护装置，为皮带无人值守提供条件。5）按皮带长短安装数量不等的摄像头，组成工业电视监控系统。实现了全线无人值守全自动运行。

四、应用效果

该项目针对我厂备煤工艺，从构建自动配煤控制系统模型，程序编制，到配煤皮带秤选型，系统安装调试，配煤皮带秤的标定、精度检验及皮带联锁、现场监控，内容覆盖了自动配煤系统的全过程，在考虑成本控制和实际生产维护方便的前提下，最大限度提高配煤皮带秤称量精度和控制准确度，是一套适合我厂生产实际的备煤自动化控制技术。自2008年3月15日投产以来，该控制系统可靠稳定，配煤准确率大有提高，使焦炭质量明显提高。同时由于控制精度提高，我厂加大了价格较低的气煤和弱粘煤的配量，减少了肥煤和焦煤配量，按当前各种煤的价格计算，新系08年4-7月份的平均吨配煤成本为1833.30元，旧系08年4-7月份的平均吨配煤成本为1842.48元，新系比旧系平均吨配煤成本下降9.18元，取得了较好的经济效益。

五、结束语

该项目在我厂的成功开发应用，通过采用先进的自动化控制手段，提高了备煤工艺的整体控制水平，实现了质量与效益的最佳化，为同行业提高焦炭质量和降低生产成本探索出了新途径，对于提高我国现有自动配料系统的精度及自动化程度，具有广泛的现实指导意义。