吕家坨洗煤厂密控系统改造分析

2018-02-08吕勇

中小企业管理与科技 2018年6期

关键词：洗煤厂水阀执行机构

吕勇

（开滦能源化工股份有限公司煤炭洗选加工中心吕家坨洗煤厂，河北唐山063107）

1 引言

随着国家经济改革的深入，企业为适应市场竞争，必须进一步提高产品的质量，降低生产成本，提高全员工作效率。洗煤厂合格介质液密度控制方面自动化水平的高低对保证洗煤产品质量、降低生产成本、提高生产效率有着极其重要的意义。

2 吕家坨洗煤厂密度控制系统简介

吕家坨洗煤厂配置立轮（1.8、1.4两个系统）、旋流器分选系统（旋流器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个系统）。目前使用的控制原理如下：

重介立轮、旋流器系统由吕家坨洗煤厂介质库提供配制的介质（洗煤工配仓，经923泵手动添加，比重较低）进1.8合格介质仓（1.4合格介质仓介质由1.8分流提供）和旋流器三个系统的合格介质仓，加介时，只有1.4系统可使用手动添加执行机构，其余全部为手动瓦路。

吕家坨洗煤厂加水执行机构通过对比密度的实际值和给定值来进行PID调解，如果测量密度大于设定密度值，加水阀打开，开始加水，降低合格介质仓内的悬浮液密度；如果测量值等于设定值加水阀保持开度不变；如果测量值小于设定值，加水阀关闭。如果仓位高需要调节分流板来提高比重，如果仓位较低则需要手动加介。[1]

分流机构通过调度员在上位机组态界面中人工输入设定机构开度值，机构根据设定开度动作。

3 吕家坨洗煤厂密控系统的运行状况总结

吕家坨洗煤厂密度控制系统没有高密度介质仓，加介管路添加高密度介质极易堵塞，只能加低密度介质，人工添加时间滞后，降低密度调节速度，加介机构由于易损坏已经改成手动瓦路，未能实现自动添加介质调整比重。

旋流器Ⅰ加水执行机构动作频率高，阀门易损坏，吕家坨洗煤厂技术人员调节程序后发现动作频率降低对洗煤生产有影响，机构硬件与程序有矛盾。其他加水执行机构运行正常。

由于仓位显示已损坏不能使用，无法保证司机对各介质仓位的监视；磁性物含量测定装置未接入密控系统，悬浮液中含有较多的细粒煤泥时，无法及时检测并排除，影响旋流器分选效果。以上因素导致分流机构不能自动运行，开度调节靠调度室控制开度，密度调节速度慢。

目前重介密度控制系统为欧姆龙CS1G系列PLC，存在元件老化、过时，备件补充困难的问题。

针对以上情况吕家坨洗煤厂制定了以下改造方案。

4 改造方案

①重新设计介质库加介仓的配料方式，把原有介质库两个介质仓用途分工，1#仓用来配仓为2#仓提供高密度介质，2#仓设计为高密度介质仓，加循环泵在介质库打小循环，同时配备上料泵在合格介质仓需要时为合格介质仓加介。并为每个系统（立轮1.4、1.8两系统以及旋流器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个系统）重新加装加介执行机构，使高密度介质能够按要求进入各系统合格介质仓（要求组态界面可以调节加介机构开度）。

②把加水执行机构位置改到上料泵入料管上（目前加水执行机构安装在各介质仓上方），方便快速调节密度值。各仓配置仓位计，参与密度调节的自动控制。

③为每个系统（立轮1.4、1.8两系统以及旋流器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个系统）重新加装磁性物含量监测装置，以方便洗煤工监测合格介质中的细粒煤泥量，当磁性物含量测定达不到要求时，能及时提醒洗煤工及时调节分流机构开度。

④对立轮1.4系统以及旋流器Ⅲ系统，分别加装一套压差式密度计与现场原有阿姆德尔密度计并联使用，并在组态界面中同步加入压差式密度计和密度信号选择按钮，以便在洗煤过程中通过密度选择按钮的状态来选择使用两种密度计中的一种密度信号。（此项装置安装目的是为实验淘汰放射性密度计）

⑤重新设计制作重介密度自动化控制系统包括：硬件设计安装，软件编程。自动控制系统硬件使用西门子S7-300PLC及配套设备，要求洗煤工操作室安装上位机一套，并要求上位机通过组态软件设计形象、直观利于洗煤工操作的组态界面。通过可靠的通讯方式与和PLC（可编程控制器）进行通讯。便于洗煤工对各介质仓液位、磁性物含量、密度、各机构的开度的监视和控制，同时对调度室原有密控界面进行改造，与洗煤工操作室新界面一致，起到监视的作用，并有报警提示功能。同时组态软件能自动绘制各系统密度曲线，并有保存密度曲线的功能，最少保存一周。为每个系统（立轮1.4、1.8两系统以及旋流器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个系统）重新选择加水、加介、分流执行机构和仓位监测装置，加介、分流执行机构的具体位置需设计方现场确定。其中加介、加水阀和液位计必须选用进口设备；分流机构建议使用箱式挡板结构。

⑥密控软件设计要求。a控制要求实现通过密度计测量的密度值与密度给定值的比较自动调节机构动作。加水阀通过PID进行控制，如果测量密度大于设定密度值，加水阀打开，开始加水，降低进入泵内的悬浮液密度；如果测量值等于设定值加水阀保持开度不变；如果测量值小于设定值，加水阀关闭，这时需要调节分流阀来进行控制。b分流机构既受密度控制又受介质桶内液位控制。若介质桶内液位高于80%，那么分流机构全开，减少进入到介质桶内的水量，起到控制介质桶液位的目的，待介质桶内液位低于70%时，分流机构开始受密度控制；若介质桶内液位低于35%时，则分流机构全关，防止介质桶内液位过低，等到介质桶内液位高于40%的时候，分流机构再次受密度控制。特殊情况，如果设定值大于测量值0.01g/cm3，则分流机构开40%。c要求密控系统测量精度在0.01-0.005g/cm3。

⑦加介、加水、分流机构除具备以上自动状态的同时，都设半自动状态和手动状态，在半自动状态下可在上位机组态界面中人工输入设定机构开度值，机构根据设定开度动作。在手动状态下，由洗煤工通过现场按钮箱控制机构开度。

⑧另外加水、加介管路上除配有执行机构控制开度外，还要加装手动阀门方便机构损坏时的手动控制。

5 主要设备技术要求

①密度控制系统应以独立PLC控制为核心，PLC可编程序控制器应选用德国西门子（SIEMENS）S7-300PLC及模拟量，数字量输入、输出模板，它具有防尘、抗震等功能，输入输出通道采用光电隔离，能有效抑制干扰，提高整个系统的可靠运行。

②执行机构及仓位计应有以下要求：

加介、加水阀：使用美国TYCO-F20执行机构或德国AUMA部分回转执行机构，其中加水阀部分程序编制时，要求保证密度曲线平滑的同时，保证加水阀不能频繁动作。

分流执行机构：使用箱式挡板结构。

液位计：使用西门子妙声力液位计，并配遥控器和液位显示仪表，其中液位显示仪表接外部报警设备。

③磁性物含量检测装置基本要求：测量范围：0—1000g/L。测量精度：±1%。输出信号：4—20mA。

④工控机。要求洗煤工操作室安装上位机一套，并要求上位机通过组态软件设计形象、直观利于洗煤工操作的组态界面。通过可靠的通讯方式与和PLC（可编程控制器）进行通讯。便于洗煤工对各介质仓液位、磁性物含量、密度、各机构的开度的监视和控制，同时对调度室原有密控界面进行改造，与洗煤工操作室新界面一致，起到监视的作用，并有报警提示功能。同时组态软件能自动绘制各系统密度曲线，并有保存密度曲线的功能，最少保存一周。

⑤压差式密度计基本要求：测量范围：0～5g/cm3；测量精度：0.001g/cm3；输出信号：4～20mA。

⑥信号电缆全部采用屏蔽电缆，铜屏蔽层，并留有检修备用芯。