變頻調(diào)速與PLC結(jié)合在選煤廠配煤系統(tǒng)上的應(yīng)用

盧宏龍

（陽(yáng)煤集團(tuán)選煤部，山西 陽(yáng)泉 045200）

變頻調(diào)速與PLC結(jié)合在選煤廠配煤系統(tǒng)上的應(yīng)用

盧宏龍

（陽(yáng)煤集團(tuán)選煤部，山西 陽(yáng)泉 045200）

介紹了變頻調(diào)速技術(shù)與PLC結(jié)合在配煤系統(tǒng)中的實(shí)際應(yīng)用，及其取得的良好效益。配煤系統(tǒng)的各部分組成和功能說(shuō)明，具有一定的借鑒和推廣意義。

選煤；中煤配煤；變頻調(diào)速；PLC控制

隨著變頻器和變頻調(diào)速技術(shù)的日益成熟，其在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用越來(lái)越被重視。可編程序控制器（PLC），是新型的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，因其運(yùn)算速度高、程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)，已被廣泛用于工業(yè)自動(dòng)化控制的各個(gè)領(lǐng)域。變頻器與PLC的聯(lián)結(jié)，可實(shí)現(xiàn)設(shè)備的開(kāi)、停、正反轉(zhuǎn)、速度選擇自動(dòng)控制等，使變頻調(diào)速技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中越來(lái)越廣。陽(yáng)煤集團(tuán)五礦選煤廠的配電煤系統(tǒng)中，具體應(yīng)用了這項(xiàng)技術(shù)成果，取得了良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

1 問(wèn)題的提出

陽(yáng)煤集團(tuán)五礦選煤廠是一個(gè)礦井型選煤廠，入選煤種為無(wú)煙煤，采用跳汰洗選加工方式。其在生產(chǎn)中伴生著一定數(shù)量的中煤（尾煤），其灰分高、發(fā)熱量低，曾因沒(méi)有銷(xiāo)路從而外排廢棄。隨著近幾年來(lái)陽(yáng)煤集團(tuán)實(shí)施和完善“煤-電-鋁”產(chǎn)業(yè)鏈的戰(zhàn)略目標(biāo)，投資建設(shè)煤矸石電廠選擇的“原料煤”可為五礦選煤廠的中煤提供了銷(xiāo)路。陽(yáng)煤五礦為了合理利用現(xiàn)有資源、使資源就地轉(zhuǎn)化，須對(duì)現(xiàn)有工藝流程進(jìn)行改造，特別要對(duì)現(xiàn)有中煤生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行改造，并建一套配電煤系統(tǒng)很有必要。

配煤系統(tǒng)的關(guān)鍵是要求成功“摻配”出合格熱值的電廠“原料煤”，既要有利于電廠鍋爐的經(jīng)濟(jì)、合理運(yùn)行，又要保證配中煤量；既要杜絕產(chǎn)品質(zhì)量不合格，也要防止產(chǎn)品質(zhì)量過(guò)剩；這樣才能獲得選煤廠與電廠效益上的“雙贏”。采用變頻調(diào)速技術(shù)與PLC控制程序相結(jié)合，可以圓滿(mǎn)解決這一問(wèn)題。實(shí)踐證明，通過(guò)皮帶秤信號(hào)控制配煤系統(tǒng)中變頻器的開(kāi)停變換，采用測(cè)灰儀監(jiān)測(cè)配煤前后煤質(zhì)的灰分，再利用PLC程序，以監(jiān)測(cè)到的灰分值的高低為依據(jù)，促使變頻器頻率發(fā)生改變，從而控制配煤設(shè)備的速度，達(dá)到控制配中煤量，就可保證摻配出合格熱值的配電煤。

2 變頻調(diào)速和PLC程序控制原理簡(jiǎn)介

變頻調(diào)速是異步電動(dòng)機(jī)較理想的調(diào)速方法，通過(guò)改變電源頻率就可改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速。變頻調(diào)速采用大功率晶體管逆變器或變頻芯片控制脈沖寬度調(diào)制技術(shù)，通過(guò)輸出具有不同頻率的電壓和電流來(lái)改變交流電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到調(diào)節(jié)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的目的。

PLC控制系統(tǒng)由多個(gè)模塊組成：CPU模塊、AD輸入模塊，DA輸出模塊，開(kāi)關(guān)量模塊。設(shè)備的啟停和運(yùn)轉(zhuǎn)信號(hào)、變頻器的速度控制和速度信號(hào)的采集、以及各個(gè)皮帶秤的流量信號(hào)，由模擬量輸入和輸出信號(hào)組成。利用PLC程序控制就可實(shí)現(xiàn)對(duì)配煤設(shè)備的自動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)配煤過(guò)程中瞬時(shí)流量和累計(jì)流量的計(jì)量。

3 陽(yáng)煤五礦選煤廠配煤系統(tǒng)說(shuō)明

3.1 工藝流程改造

五礦選煤廠對(duì)井下原煤經(jīng)過(guò)原煤篩分準(zhǔn)備、跳汰洗選加工后，生產(chǎn)出的中煤經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)載皮帶機(jī)（新增）運(yùn)送至配煤儲(chǔ)煤場(chǎng)。該儲(chǔ)煤場(chǎng)日儲(chǔ)煤量達(dá)4000 t，主要儲(chǔ)存發(fā)熱量較低的中煤，安裝有一部34 m長(zhǎng)的配煤刮板機(jī)和一部15m長(zhǎng)的可旋轉(zhuǎn)皮帶機(jī)。選煤廠生產(chǎn)出的發(fā)熱量較高的末煤經(jīng)134號(hào)皮帶機(jī)和138號(hào)堆取料機(jī)可運(yùn)送至電廠受煤坑。中煤可通過(guò)345A配煤刮板機(jī)和345B配煤可旋轉(zhuǎn)皮帶機(jī)給到134號(hào)末煤皮帶機(jī)上，與末煤進(jìn)行摻配后，經(jīng)138號(hào)供給電廠使用。

3.2 配煤系統(tǒng)組成

本系統(tǒng)主要由皮帶秤、灰分儀、配煤刮板、配煤旋轉(zhuǎn)皮帶、末煤皮帶、變頻器、PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)及顯示儀表組成。（1）皮帶秤采用目前流行的核子皮帶秤，具有不受皮帶磨損、張力、振動(dòng)、跑偏、沖擊等因素影響的優(yōu)點(diǎn)，能適應(yīng)高溫、多塵等惡劣環(huán)境；其工作原理是：放射源穩(wěn)定放射出g射線(xiàn)照射在輸送機(jī)上，被輸送機(jī)上的物料吸收一部分后，其余照射在探測(cè)器上，利用探測(cè)器探測(cè)出的g射線(xiàn)的多少來(lái)反映輸送機(jī)上物料的多少。核子稱(chēng)的電流信號(hào)送入PLC系統(tǒng)，加以轉(zhuǎn)換后進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)算處理，得出秤重值。（2）在線(xiàn)灰分儀是區(qū)別于傳統(tǒng)的灼燒化驗(yàn)灰分法的一種煤質(zhì)分析儀，由于傳統(tǒng)的灼燒化驗(yàn)法工序復(fù)雜，結(jié)果滯后時(shí)間長(zhǎng)，不能起到快速監(jiān)控作用。所以該儀器采用雙源透射法，可快速無(wú)損地測(cè)量煤炭灰分。

3.3 配煤系統(tǒng)主要功能

PLC系統(tǒng)采集現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)信號(hào)：134灰分、138灰分、134皮帶秤，345B皮帶秤，通過(guò)邏輯運(yùn)算，將信號(hào)傳遞給選煤廠的集控系統(tǒng)，同時(shí)自動(dòng)調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率，控制配煤刮板機(jī)的運(yùn)送速度，從而控制138堆取料機(jī)的灰分，使其達(dá)到電廠用煤要求。具體功能：（1）兩臺(tái)灰份儀分別用于134、138的煤質(zhì)灰分監(jiān)測(cè)，其中134灰分用于操作監(jiān)視，138灰分信號(hào)用在PLC內(nèi)參與配煤計(jì)算。（2）刮板機(jī)速度由西門(mén)子變頻器控制，PLC的輸出信號(hào)控制變頻器，進(jìn)而控制刮板機(jī)速度，即控制所配中煤量的多少。（3）各皮帶秤用于測(cè)試各條皮帶的瞬時(shí)流量，將信號(hào)輸送給PLC。其中134皮帶秤信號(hào)用于控制變頻器的開(kāi)停，即控制配煤系統(tǒng)的啟動(dòng)和停止。（4）PLC程序中，設(shè)定煤質(zhì)發(fā)熱量范圍，正常為3 800～4000大卡。當(dāng)配煤后的煤質(zhì)，通過(guò)裝在138皮帶上的在線(xiàn)灰分儀測(cè)得的灰分值換算成發(fā)熱量高于或低于這個(gè)范圍時(shí)，程序就輸出一個(gè)控制速度的減或加值，輸出給變頻器降低或加大頻率，其增降速幅度為2－3HZ。再通過(guò)變頻器的輸出大小，控制配煤刮板的運(yùn)轉(zhuǎn)快慢，從而達(dá)到以灰分控制配煤量的目的，最終得到適合于電廠燃燒值的煤源。（5）當(dāng)灰分標(biāo)準(zhǔn)值有變化時(shí)，可以根據(jù)實(shí)際要求調(diào)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)值的數(shù)據(jù)，更改PLC內(nèi)的變量值，從而改變灰分標(biāo)準(zhǔn)。

3.4 具體操作步驟

（1）送電。依次合上配煤系統(tǒng)各設(shè)備的電源開(kāi)關(guān)。送變頻器電源時(shí)，先送變頻器刀閘，后送變頻器開(kāi)關(guān)。

（2）啟車(chē)。按下啟車(chē)預(yù)告電鈴，警示啟車(chē)。檢查軌道上有無(wú)行人或雜物，無(wú)異常時(shí)按下345B皮帶機(jī)機(jī)架行走按鈕，開(kāi)動(dòng)機(jī)架到合適位置，使345B皮帶溜槽正對(duì)134皮帶。按下345B皮帶機(jī)啟動(dòng)按鈕，開(kāi)啟皮帶。待345B皮帶機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)正常后，查看變頻器柜上的PID顯示，如果是：F0080，按下Fn按鈕復(fù)位。正常后，同時(shí)按下變頻器操作柜上的兩個(gè)綠色啟動(dòng)按鈕，然后按下操作箱上的啟動(dòng)按鈕，啟動(dòng)變頻器。

（3）停車(chē)。當(dāng)出現(xiàn)壓皮帶或需正常停車(chē)時(shí)，按下操作箱上的紅色停止按鈕，停止變頻器給料。再同時(shí)按下變頻器柜上的兩個(gè)紅色停止按鈕，停止變頻器。待皮帶拉空后，再按下346皮帶停止按鈕。按下皮帶機(jī)架行走退回按鈕，開(kāi)啟346機(jī)架行走電機(jī)使機(jī)架退回至合適位置。動(dòng)作時(shí)注意機(jī)架旁有無(wú)行人或軌道上有無(wú)阻擋雜物。

（4）停電。依次拉開(kāi)各配煤設(shè)備電源開(kāi)關(guān)。注意在斷開(kāi)變頻器電源時(shí)，應(yīng)首先拉開(kāi)變頻器開(kāi)關(guān)，然后再拉開(kāi)刀閘至中間位置。

3.5 經(jīng)濟(jì)效益測(cè)算

按電廠年用配電煤量180萬(wàn)t（三臺(tái)鍋爐運(yùn)行），中煤與末煤1∶2配比計(jì)算，年可銷(xiāo)售中煤60萬(wàn)t左右，未進(jìn)行方案技改前，中煤年銷(xiāo)量為18萬(wàn)t左右，通過(guò)技改后，年多銷(xiāo)售中煤42萬(wàn)t，且煤源充足，熱值可靠。中煤每噸按30元，年可增收1260萬(wàn)元。剔除運(yùn)營(yíng)成本，年可創(chuàng)收610萬(wàn)元。

4 結(jié)束語(yǔ)

陽(yáng)煤集團(tuán)五礦選煤廠進(jìn)行配電煤系統(tǒng)技術(shù)改造后，采用在線(xiàn)測(cè)灰儀監(jiān)測(cè)、變頻調(diào)速技術(shù)和PLC程序控制相結(jié)合，使配電煤達(dá)到了電廠所要求的燃燒值標(biāo)準(zhǔn)，取得了顯著效果。

通過(guò)工藝系統(tǒng)的改造，原來(lái)廢棄的發(fā)熱量較低的中煤通過(guò)摻配，轉(zhuǎn)變?yōu)楣╇姀S使用的質(zhì)量合格的配電煤，實(shí)現(xiàn)了資源的就地轉(zhuǎn)化、循環(huán)利用，同時(shí)降低了電廠的運(yùn)營(yíng)成本，實(shí)現(xiàn)了雙贏。增建了配電煤系統(tǒng)后，五礦選煤廠生產(chǎn)的中煤直接經(jīng)過(guò)系統(tǒng)供給電廠，減少了中間運(yùn)輸環(huán)節(jié)，既節(jié)省了運(yùn)費(fèi)，也減輕了環(huán)境污染。這項(xiàng)技術(shù)改造，取得了良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，有著積極的推廣意義和廣闊的應(yīng)用前景。

Application of Combination of Frequency-conversion-speed-adjustment and PLC Control in Coal Blending Systemof Coal Preparing Plants

LU Hong-long
(Coal Selection Department,Yangquan Coal Group,Yangquan Shanxi 045200，China)

The paper introduces the application of the combination of frequency-speed regulation and PLC control in the coal blending systemand its benefits.The illustration of each component and its function is significant for the reference and spreading.

coal preparation;coal blending;frequency conversion speed adjustment;PLC control

TD928.9

A

1672-5050（2010）11-0059-03

編輯：劉新光

2010-08-06

盧宏龍（1970—），男，山西平定人，本科，工程師，從事選煤技術(shù)研究和管理工作。