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綜合自動化系統(tǒng)在岱莊煤礦選煤廠的應(yīng)用

綜合自動化系統(tǒng)在岱莊煤礦選煤廠的應(yīng)用

2004/11/30 18:39:00
榮獲“2004年度工控及自動化領(lǐng)域優(yōu)秀典型應(yīng)用”有獎評選活動  二等獎
專家點評: 作者介紹了山東淄礦集團(tuán)岱莊礦選煤廠綜合自動化系統(tǒng)的應(yīng)用。其中,利用了“二次回路控制原理”,與傳統(tǒng)控制方式不同,減少了接線和中間環(huán)節(jié),提高了系統(tǒng)的可靠性。并對項目進(jìn)行了技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益分析。系統(tǒng)提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益,使選煤廠現(xiàn)代化管理水平得到了很大提高。這一應(yīng)用是近年來國內(nèi)現(xiàn)代化大型選煤廠的一個突出熱點。案例符合國家發(fā)改委“2004年度當(dāng)前優(yōu)先發(fā)展的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化重點領(lǐng)域指南”的要求和行業(yè)發(fā)展需求,也是國家產(chǎn)業(yè)化的重點項目之一。具有典型意義。作為基本能源第一線的作者能夠結(jié)合國家急需選擇“綜合自動化系統(tǒng)”的題目,應(yīng)當(dāng)說是難能可貴!文章不足之處在于:缺少加強論述的系統(tǒng)框圖、并對綜合自動化系統(tǒng)的分析應(yīng)當(dāng)更加詳細(xì)一些!

0 引言 綜合自動化系統(tǒng)的推廣應(yīng)用是近年來國內(nèi)現(xiàn)代化大型選煤廠的一個突出特點。它明顯提高了大型工礦企業(yè)的技術(shù)水平和現(xiàn)代化管理水平,對提高企業(yè)的勞動生產(chǎn)率、改善工人的工作環(huán)境、增強企業(yè)效益具有重要意義。 淄礦集團(tuán)岱莊礦選煤廠是一座設(shè)計年處理能力150萬噸的現(xiàn)代化礦井型選煤廠,實際能力達(dá)到300萬噸。主要承擔(dān)入洗岱莊礦井原煤,入洗煤種為氣煤,洗煤產(chǎn)品主要為優(yōu)質(zhì)動力煤和煉焦配煤。洗煤工藝為 40mm采用動篩排矸,-40mm采用跳汰---浮選聯(lián)合流程。動篩排矸系統(tǒng)引進(jìn)德國威達(dá)格.洪堡特KHD公司生產(chǎn)的動篩跳汰機(jī),該機(jī)性能可靠,分選效果優(yōu)良,實現(xiàn)了單機(jī)自動化。水洗系統(tǒng)洗煤機(jī)和浮選機(jī)分別選用煤科總院唐山分院研制的自動化程度較高的SKT96型跳汰機(jī)和XJQM-14(4)型浮選機(jī)。 岱莊礦選煤廠綜合自動化系統(tǒng)分為控制系統(tǒng)、工業(yè)電視系統(tǒng)、管理信息系統(tǒng),一期工程實現(xiàn)動篩車間、裝車站和濃縮壓濾車間的綜合自動化,二期工程實現(xiàn)主廠房和產(chǎn)品倉上的綜合自動化。一期系統(tǒng)于2000年3月份投入正常使用,二期系統(tǒng)于2001年3月份投入使用。該系統(tǒng)自使用以來,運行正常,基本達(dá)到了技術(shù)協(xié)議要求,實現(xiàn)了減人提效的目的,年節(jié)約開支516萬元;集控系統(tǒng)的投運減少了啟停車時間,年節(jié)約資金18.92萬元;先進(jìn)的監(jiān)測系統(tǒng),能準(zhǔn)確判斷出事故地點和事故原因,減少事故處理時間,年減少損失50.4萬元,該系統(tǒng)的投運取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。 1 綜合自動化系統(tǒng)介紹 1.1概況 選煤廠綜合自動化系統(tǒng)是根據(jù)局長建設(shè)高產(chǎn)、高效、高技術(shù)含量選煤廠的指示投入的,按照精簡、優(yōu)化、低投資、高效率的原則配置整個綜合自動化系統(tǒng)。該系統(tǒng)分為控制系統(tǒng)、工業(yè)電視系統(tǒng)、管理信息系統(tǒng),包含三個網(wǎng)絡(luò):控制網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)電視網(wǎng)絡(luò)和管理網(wǎng)絡(luò)。控制系統(tǒng)選用施耐得公司的QUANTUM系列PLC,在主廠房控制室、動篩車間控制室、裝車控制室、壓濾車間控制室設(shè)立CPU站點,在主廠房配電室、動篩車間配電室、濃縮車間配電室、原煤倉下配電室、產(chǎn)品倉上/下配電室設(shè)立遠(yuǎn)程I/O分站,它與CPU站組成RI/O網(wǎng)絡(luò),CPU站之間組成MB 網(wǎng),CPU與上位機(jī)組成以太網(wǎng),現(xiàn)場I/O負(fù)責(zé)設(shè)備的啟停和生產(chǎn)信息的采集,CPU負(fù)責(zé)邏輯運算和信息的處理,上位機(jī)負(fù)責(zé)設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)控和操作。本系統(tǒng)在現(xiàn)場設(shè)置32臺攝象機(jī)和12臺彩色電視機(jī),通過矩陣切換主機(jī)可在電視機(jī)上固定循環(huán)顯示或調(diào)出某個攝象機(jī)的現(xiàn)場畫面,可將工業(yè)電視視頻信號傳輸?shù)?個管理終端,采用快速以太網(wǎng),實現(xiàn)對選煤廠管理信息的綜合處理。通過與控制網(wǎng)絡(luò)互聯(lián),動態(tài)顯示選煤廠設(shè)備的運行狀態(tài),與礦井管理網(wǎng)絡(luò)連接,礦調(diào)度室可方便地查看選煤廠管理信息。 1.2控制范圍及主要控制環(huán)節(jié) 原煤及地銷煤系統(tǒng):礦井箕斗倉下給煤機(jī)至動篩車間、原煤倉上、塊精煤倉及地銷裝車給煤機(jī),參控設(shè)備34臺,電機(jī)42臺。 濃縮壓濾系統(tǒng):從濃縮機(jī)底流泵、壓濾車間到煤泥皮帶機(jī),受控設(shè)備30臺。 裝車系統(tǒng):原煤倉下給煤機(jī)、221皮帶、裝車倉下給煤機(jī)及裝車設(shè)備,受控設(shè)備40臺。 水洗系統(tǒng):入洗皮帶至產(chǎn)品倉上設(shè)備,受控設(shè)備50臺。 事故停車采用事故點設(shè)備至煤流源側(cè)急停,事故點到煤流方向設(shè)備依次延時停車。 原煤系統(tǒng)以動篩跳汰機(jī)為中心實現(xiàn)質(zhì)量控制單元自動;。水洗系統(tǒng)以跳汰機(jī)為中心實現(xiàn)質(zhì)量控制單元自動化,濃縮機(jī)實現(xiàn)濃度控制單元自動化,各種運輸設(shè)備實現(xiàn)綜合自動化。 對主要的料位、液位、閘門位置、翻板位置、濃度、流量、40千瓦以上的電機(jī)電流、溜槽堵塞實現(xiàn)實時在線檢測,設(shè)定常值、超值報警。 1.3科學(xué)的二次回路控制原理 選煤廠綜合自動化系統(tǒng)二次控制回路原理與傳統(tǒng)控制方式不同,減少了接線和中間環(huán)節(jié),提高了系統(tǒng)的可靠性;啟車前,控制室能清楚的知道設(shè)備主回路是否正常;停車按鈕的輸入可在上位機(jī)里面方便地記錄下故障設(shè)備的名稱、故障類型、故障時間等內(nèi)容;PLC輸出與控制回路隔離,通過中間繼電器驅(qū)動接觸器線圈,提高了系統(tǒng)的可靠性,并延長了I/O模塊的使用年限;二期工程由于設(shè)備集中/就地均由PLC驅(qū)動,對工藝流程控制的修改完全由軟件來完成,無需變動硬接線,提高了系統(tǒng)的靈活性;二期工程中,設(shè)備的工作狀態(tài)由控制室統(tǒng)一調(diào)度決定,便于生產(chǎn)管理;在啟車預(yù)告過程中,對已選擇集中啟車的設(shè)備,由停車按鈕完成禁起指令的發(fā)送,并在硬接線中封鎖PLC出口,提高了系統(tǒng)的安全性;完善的皮帶綜合保護(hù)系統(tǒng)為迅速查找故障提供了保證;安全轉(zhuǎn)換開關(guān)為檢修人員安全提供了保證。 1.4靈活的控制方式:集控/就地/單起 集控方式下PLC執(zhí)行用戶程序的全部控制功能;就地方式下PLC僅執(zhí)行數(shù)據(jù)采集和模擬顯示功能;單起方式下,在集控室可實現(xiàn)單臺設(shè)備的啟停車,并具有聯(lián)鎖、解鎖功能;設(shè)置就地操作設(shè)施,該設(shè)施不通過PLC控制。 1.5實現(xiàn)功能 本系統(tǒng)形成后,可以取消各種崗位工,工人由操作工變?yōu)檠矙z工,不參與設(shè)備的控制(事故狀態(tài)除外),可實現(xiàn)如下功能: 1) 控制功能,實現(xiàn)設(shè)備控制方式和工藝流程選擇、啟車預(yù)告、系統(tǒng)單起/程序啟停、系統(tǒng)運行的閉鎖、過程參數(shù)的實時監(jiān)測。 2) 診斷功能,能快速正確地識別模塊配置錯誤、模擬量超程、線路斷線等故障,自動報告總線通訊錯誤還是網(wǎng)絡(luò)錯誤。 3) 冗余功能,采用不間斷電源雙回路供電自動投入。選擇冗余通訊模塊,實現(xiàn)PLC和CPU的雙機(jī)熱備功能,主輔機(jī)同類切換,系統(tǒng)不間斷工作。 4) 網(wǎng)絡(luò)通訊功能,利用光纖將全廠PLC分站連成一個網(wǎng)絡(luò),各分站所采集的信息全匯集到主廠房控制室,在上位機(jī)上顯示,同時,也可將指令通過網(wǎng)絡(luò)傳至PLC分站。 5) 各種檢測和保護(hù)功能,實現(xiàn)對各種料位、水位、閘閥位置、水量、電量、設(shè)備運行狀態(tài)的檢測,并用圖形軟件在屏幕上顯示出動態(tài)畫面;實現(xiàn)對所有設(shè)備保護(hù)信號的檢測。 6) 單機(jī)自動化與系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)功能,通過PLC-/I/O接口實現(xiàn)與單機(jī)自動化設(shè)備的聯(lián)機(jī)。 7) 啟停車聲光預(yù)告和語音報警功能,啟停車前可利用廣播系統(tǒng)和信號系統(tǒng)預(yù)告;系統(tǒng)出現(xiàn)故障,在上位機(jī)提示故障并語音報警。 8) 工業(yè)電視功能,通過集控室電視墻畫面對全廠重要生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行監(jiān)視,并通過視頻網(wǎng)絡(luò)將圖象傳至礦井調(diào)度室,使生產(chǎn)調(diào)度和管理人員及時獲取大量豐富的視覺信息,極大地提高了管理效率和自動化水平,為選煤廠減人提效、安全生產(chǎn)提供了保障。 9) 計算機(jī)管理信息系統(tǒng),使生產(chǎn)經(jīng)營管理人員以科學(xué)的手段組織合理的生產(chǎn),通過建立管理信息系統(tǒng)局域網(wǎng),與其它計算機(jī)系統(tǒng)互聯(lián),形成廣域計算機(jī)網(wǎng)絡(luò),實現(xiàn)對選煤廠管理信息的綜合處理,使選煤廠的管理具有高度的科學(xué)性和技術(shù)性,達(dá)到現(xiàn)代化的生產(chǎn)管理水平。 2技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益分析 2.1減少啟停車時間,降低電耗 為更好的應(yīng)用岱莊礦選煤廠綜合自動化系統(tǒng),根據(jù)現(xiàn)場開停車的需要,通過不斷完善調(diào)整啟停車程序,最大限度的減少啟停車時間,對于單臺小設(shè)備考慮同時啟車,縮短了啟車時間;詳細(xì)計算閉鎖關(guān)系的設(shè)備停車時間,盡量縮短停車時間,降低了電耗,根據(jù)經(jīng)驗,現(xiàn)測算如下: 原煤系統(tǒng)設(shè)備總有功功率為711.3KW,按平均每天啟停車3次,每次節(jié)省20分鐘,每年為300個工作日,每度電為0.45元,則每年可節(jié)約電費20?3?588.73?300?0.45/60=7.95萬元; 水洗系統(tǒng)設(shè)備總功率為1169.35KW,按平均每天啟停車3次,每次節(jié)省20分鐘,每年為300個工作日,每度電為0.45元,負(fù)荷計算系數(shù)為0.6,則每年節(jié)約電費20?3?300?1169.35?0.6?0.45/60=9.47萬元; 裝車系統(tǒng)設(shè)備總功率為380.5KW,按平均每天裝一列火車,每次節(jié)省時間30分鐘,每年為300個工作日,每度電為0.45元,負(fù)荷計算系數(shù)為0.6,則每年節(jié)約電費30?300?380.5?0.6?0.45/60=1.5萬元; 則每年可節(jié)約電費18.92萬元。 2.2先進(jìn)的監(jiān)測系統(tǒng),減少事故處理時間 該系統(tǒng)運行可靠,維修量小,其先進(jìn)的監(jiān)測系統(tǒng),在事故發(fā)生時,能及時準(zhǔn)確的找出事故發(fā)生地點,方便調(diào)度人員采取正確果斷的處理措施,縮短事故處理時間,按平均每月事故處理減少1小時計算,每年可節(jié)約12小時,按350噸/小時計算,每年可減少損失4200噸原煤;按120元/噸計算,可減少損失資金4200?120=50.4萬元。 2.3減人提效 由于全廠綜合自動化系統(tǒng)的投運,可大幅度減少崗位人員配置,實現(xiàn)高產(chǎn)高效。全廠人員將從原計劃的412人減至154 人,每人每年的消耗按2萬元考慮,每年可減少人員開支516萬元。 2.4增強管理效益 集控系統(tǒng)是全廠綜合自動化的核心,是實現(xiàn)各種單機(jī)自動化的基礎(chǔ),該系統(tǒng)負(fù)責(zé)對全廠生產(chǎn)設(shè)備集中控制,對各種參數(shù)的檢測,它產(chǎn)生的效益是多方面的、綜合性的。 生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)投運后,可顯著提高選煤廠的現(xiàn)代化裝備和管理水平,實現(xiàn)工藝參數(shù)動態(tài)管理,降低設(shè)備事故率,

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