長平洗煤廠配煤自動化系統的改造

張 星

（山西省晉城煤業集團長平煤業有限責任公司， 山西 晉城 048406）

引言

長平洗煤廠經過多年的運行，現有的配煤自動化系統已經難以滿足礦井生產需求，并且存在諸多問題。因此，長平洗煤廠有必要對配煤自動化系統進行改造，實現高效生產、節能減排。

1 長平洗煤廠配煤自動化系統存在的問題

1）長平洗煤廠井下煤質波動較大且變化頻繁，末煤產品灰分不好控制。為滿足洗煤廠生產需求，需要進行配煤，而目前配煤完全依靠人工配置，煤質無法得到有效保證。配煤是在產品倉下通過人工控制不同品種（高灰末煤、低灰末煤、洗末煤）的給煤機的給入量來完成配煤的，配煤的可靠度和精度都無法得到保證。

2）長平洗煤廠作為流程工業，任何設備故障均可造成系統停車，甚至發生安全事故，會對洗煤廠造成重大的損失，給工作人員帶來極大的安全隱患。

2 配煤自動化系統的改造

根據長平洗煤廠實際生產需求規劃整體設計方案，針對現有末煤系統進行配煤自動化改造，達到配煤精度和可靠性的要去，滿足生產需求，保證企業經濟效益。

2.1 給煤機插板電液推桿的改造

對山上產品倉高灰倉下5105、5107給煤機和低灰倉下5109、5111給煤機電液推桿進行改造，增加行程傳感器測量推桿當前位置，將推桿就地手動改造為遠程手動控制方式，完成自動配煤系統中執行機構電液插板的改造。

首先在山上3號點配電室對精煤上倉控制系統PLC站進行改造，增加模擬量輸入模塊IC694ALG221以及IC695ALG223用于接收電液推桿行程返回值以及灰分儀灰分信號和煤層厚度信號。其中灰分儀厚度信號返回地址為AI250，采用的是4～20 mA信號，灰分儀灰分信號返回地址為AI261，采用的是 4～20 mA 信號；5105、5107、5109、5111電液推桿行程返回值分別對應AI257—AI260，采用的是4～20 mA信號。電液推桿控制每臺給煤機均有伸長和縮短兩個命令，一共對用8個動作，地址為Q115-Q122。3號配電室控制改造圖如圖1所示。

圖1 3號配電室控制柜改造

接著對現場電液推桿配電柜進行改造實現電液推桿遠程控制，同時通過程序實現停給煤機后自動關閉閘板。在現場伸長和縮短按鈕上并聯中間繼電器觸點，中間繼電器線圈接入PLC數字量輸出模塊即可實現遠程控制[1]。

采用S_ITI函數塊的方式編寫轉換子程序實現電液推桿位置測量及轉換，其中FT（偏置）參數解決安裝不是零點的問題；采用TGD標簽組的方式實現上位機顯示，在原畫面給煤機圖標click事件調用。其中推桿伸長和縮短控制是通過按下畫面中按鈕實現的，根據按下的時間長短來進行長度調整，礦方提出采用直接輸入數值即可進行推桿控制。于是利用推桿動作參數為50 mm/s，編寫程序完成了該功能。電液推桿遠程控制及行程顯示示意圖如下頁圖2所示。

2.2 灰分儀的改造

將原山上5198皮帶上的灰分儀移至山下裝車皮帶5605皮帶上，同時對灰分儀進行改造，增加C型架和探測器，使得其可以測量鋼絲帶上面煤的灰分。同時在裝車站安裝研祥工控機IPC810，取灰分儀主板上的灰分輸出信號通過RS422傳輸到上位機電腦上，用于灰分數據的顯示。去灰分儀主板上的4～20 mA灰分輸出信號傳輸到6號配電室PLC上，實現灰分數據的實時采集，為自動配煤灰分數據檢測作為依據。通過對灰分儀改造后測量值與采樣值的對比分析，灰分儀的均方根誤差滿足、低灰分原煤（灰分＜25%）＜±1.0%。高灰分原煤（灰分＜45%）＜±1.5%的要求。重介選煤工藝的精煤，若殘介量波動＜1.0 kg介質/t＜±0.6%，達到了預期的改造效果，可用于指導配煤自動化系統的運行[2]。

圖2 電液推桿遠程控制及行程顯示示意圖

2.3 給煤機變頻改造分析

對山下產品倉下 5506、5511、5512、5516 給煤機進行變頻改造，原給煤機采用接觸器直接啟動控制，改造為采用變頻器進行控制，進而可以通過對頻率的調整實現給煤量的準確控制。

在 6 號點配電室針對 5508、5511、5512、5516 給煤機進行變頻控制改造，拆除原有電機綜合保護器，同時設計變頻控制原理圖及接線圖，在原PLC控制柜中增加GE Rx3i PLC模塊以及完成接線，實現給煤機遠程變頻控制。

變頻器器選用西門子G120系列11 kW，660 V，采用VVVF控制方式，其中變頻器接線原理圖如圖3所示，一臺變頻器帶兩臺振動電機，圖中接線主要是對變頻器的啟動、運行及故障返回、速度給定及返回進行標示。圖3-1為24 V DC控制回路接線圖，主要對給煤機狀態、變頻器狀態及接觸器狀態以及電源信號進行標示。圖3-2為220 V AC控制回路圖，主要對給煤機上電、啟動停止、故障聯鎖信號進行標示。

圖3 變頻器接線原理圖

3 結論

1）對系統中的給煤機插板電液推桿和灰分儀進行改造，實現遠程手動控制方式，大大地提高了配煤效率和安全性，并實現灰分數據的實時采集，為自動配煤灰分數據檢測作為依據。

2）隨著洗煤廠生產能力和煤炭品質的不斷提升，應不斷地對配煤自動化系統進行優化改造，確保高效安全生產和節能減排。