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综合自动化系统在岱庄煤矿选煤厂的应用

供稿:中国工控网 2004/11/30 18:39:00

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荣获“2004年度工控及自动化领域优秀典型应用”有奖评选活动  二等奖
专家点评:
作者介绍了山东淄矿集团岱庄矿选煤厂综合自动化系统的应用。其中,利用了“二次回路控制原理”,与传统控制方式不同,减少了接线和中间环节,提高了系统的可靠性。并对项目进行了技术经济效益分析。系统提高了企业的经济效益,使选煤厂现代化管理水平得到了很大提高。这一应用是近年来国内现代化大型选煤厂的一个突出热点。案例符合国家发改委“2004年度当前优先发展的高技术产业化重点领域指南”的要求和行业发展需求,也是国家产业化的重点项目之一。具有典型意义。作为基本能源第一线的作者能够结合国家急需选择“综合自动化系统”的题目,应当说是难能可贵!文章不足之处在于:缺少加强论述的系统框图、并对综合自动化系统的分析应当更加详细一些!


0 引言
综合自动化系统的推广应用是近年来国内现代化大型选煤厂的一个突出特点。它明显提高了大型工矿企业的技术水平和现代化管理水平,对提高企业的劳动生产率、改善工人的工作环境、增强企业效益具有重要意义。
淄矿集团岱庄矿选煤厂是一座设计年处理能力150万吨的现代化矿井型选煤厂,实际能力达到300万吨。主要承担入洗岱庄矿井原煤,入洗煤种为气煤,洗煤产品主要为优质动力煤和炼焦配煤。洗煤工艺为 40mm采用动筛排矸,-40mm采用跳汰---浮选联合流程。动筛排矸系统引进德国威达格.洪堡特KHD公司生产的动筛跳汰机,该机性能可靠,分选效果优良,实现了单机自动化。水洗系统洗煤机和浮选机分别选用煤科总院唐山分院研制的自动化程度较高的SKT96型跳汰机和XJQM-14(4)型浮选机。
岱庄矿选煤厂综合自动化系统分为控制系统、工业电视系统、管理信息系统,一期工程实现动筛车间、装车站和浓缩压滤车间的综合自动化,二期工程实现主厂房和产品仓上的综合自动化。一期系统于2000年3月份投入正常使用,二期系统于2001年3月份投入使用。该系统自使用以来,运行正常,基本达到了技术协议要求,实现了减人提效的目的,年节约开支516万元;集控系统的投运减少了启停车时间,年节约资金18.92万元;先进的监测系统,能准确判断出事故地点和事故原因,减少事故处理时间,年减少损失50.4万元,该系统的投运取得了良好的经济效益。
1 综合自动化系统介绍
1.1概况
选煤厂综合自动化系统是根据局长建设高产、高效、高技术含量选煤厂的指示投入的,按照精简、优化、低投资、高效率的原则配置整个综合自动化系统。该系统分为控制系统、工业电视系统、管理信息系统,包含三个网络:控制网络、工业电视网络和管理网络。控制系统选用施耐得公司的QUANTUM系列PLC,在主厂房控制室、动筛车间控制室、装车控制室、压滤车间控制室设立CPU站点,在主厂房配电室、动筛车间配电室、浓缩车间配电室、原煤仓下配电室、产品仓上/下配电室设立远程I/O分站,它与CPU站组成RI/O网络,CPU站之间组成MB 网,CPU与上位机组成以太网,现场I/O负责设备的启停和生产信息的采集,CPU负责逻辑运算和信息的处理,上位机负责设备状态的监控和操作。本系统在现场设置32台摄象机和12台彩色电视机,通过矩阵切换主机可在电视机上固定循环显示或调出某个摄象机的现场画面,可将工业电视视频信号传输到5个管理终端,采用快速以太网,实现对选煤厂管理信息的综合处理。通过与控制网络互联,动态显示选煤厂设备的运行状态,与矿井管理网络连接,矿调度室可方便地查看选煤厂管理信息。
1.2控制范围及主要控制环节
原煤及地销煤系统:矿井箕斗仓下给煤机至动筛车间、原煤仓上、块精煤仓及地销装车给煤机,参控设备34台,电机42台。
浓缩压滤系统:从浓缩机底流泵、压滤车间到煤泥皮带机,受控设备30台。
装车系统:原煤仓下给煤机、221皮带、装车仓下给煤机及装车设备,受控设备40台。
水洗系统:入洗皮带至产品仓上设备,受控设备50台。
事故停车采用事故点设备至煤流源侧急停,事故点到煤流方向设备依次延时停车。
原煤系统以动筛跳汰机为中心实现质量控制单元自动;。水洗系统以跳汰机为中心实现质量控制单元自动化,浓缩机实现浓度控制单元自动化,各种运输设备实现综合自动化。
对主要的料位、液位、闸门位置、翻板位置、浓度、流量、40千瓦以上的电机电流、溜槽堵塞实现实时在线检测,设定常值、超值报警。
1.3科学的二次回路控制原理
选煤厂综合自动化系统二次控制回路原理与传统控制方式不同,减少了接线和中间环节,提高了系统的可靠性;启车前,控制室能清楚的知道设备主回路是否正常;停车按钮的输入可在上位机里面方便地记录下故障设备的名称、故障类型、故障时间等内容;PLC输出与控制回路隔离,通过中间继电器驱动接触器线圈,提高了系统的可靠性,并延长了I/O模块的使用年限;二期工程由于设备集中/就地均由PLC驱动,对工艺流程控制的修改完全由软件来完成,无需变动硬接线,提高了系统的灵活性;二期工程中,设备的工作状态由控制室统一调度决定,便于生产管理;在启车预告过程中,对已选择集中启车的设备,由停车按钮完成禁起指令的发送,并在硬接线中封锁PLC出口,提高了系统的安全性;完善的皮带综合保护系统为迅速查找故障提供了保证;安全转换开关为检修人员安全提供了保证。
1.4灵活的控制方式:集控/就地/单起
集控方式下PLC执行用户程序的全部控制功能;就地方式下PLC仅执行数据采集和模拟显示功能;单起方式下,在集控室可实现单台设备的启停车,并具有联锁、解锁功能;设置就地操作设施,该设施不通过PLC控制。
1.5实现功能
本系统形成后,可以取消各种岗位工,工人由操作工变为巡检工,不参与设备的控制(事故状态除外),可实现如下功能:
1) 控制功能,实现设备控制方式和工艺流程选择、启车预告、系统单起/程序启停、系统运行的闭锁、过程参数的实时监测。
2) 诊断功能,能快速正确地识别模块配置错误、模拟量超程、线路断线等故障,自动报告总线通讯错误还是网络错误。
3) 冗余功能,采用不间断电源双回路供电自动投入。选择冗余通讯模块,实现PLC和CPU的双机热备功能,主辅机同类切换,系统不间断工作。
4) 网络通讯功能,利用光纤将全厂PLC分站连成一个网络,各分站所采集的信息全汇集到主厂房控制室,在上位机上显示,同时,也可将指令通过网络传至PLC分站。
5) 各种检测和保护功能,实现对各种料位、水位、闸阀位置、水量、电量、设备运行状态的检测,并用图形软件在屏幕上显示出动态画面;实现对所有设备保护信号的检测。
6) 单机自动化与系统的联网功能,通过PLC-/I/O接口实现与单机自动化设备的联机。
7) 启停车声光预告和语音报警功能,启停车前可利用广播系统和信号系统预告;系统出现故障,在上位机提示故障并语音报警。
8) 工业电视功能,通过集控室电视墙画面对全厂重要生产环节进行监视,并通过视频网络将图象传至矿井调度室,使生产调度和管理人员及时获取大量丰富的视觉信息,极大地提高了管理效率和自动化水平,为选煤厂减人提效、安全生产提供了保障。
9) 计算机管理信息系统,使生产经营管理人员以科学的手段组织合理的生产,通过建立管理信息系统局域网,与其它计算机系统互联,形成广域计算机网络,实现对选煤厂管理信息的综合处理,使选煤厂的管理具有高度的科学性和技术性,达到现代化的生产管理水平。
2技术经济效益分析
2.1减少启停车时间,降低电耗
为更好的应用岱庄矿选煤厂综合自动化系统,根据现场开停车的需要,通过不断完善调整启停车程序,最大限度的减少启停车时间,对于单台小设备考虑同时启车,缩短了启车时间;详细计算闭锁关系的设备停车时间,尽量缩短停车时间,降低了电耗,根据经验,现测算如下:
原煤系统设备总有功功率为711.3KW,按平均每天启停车3次,每次节省20分钟,每年为300个工作日,每度电为0.45元,则每年可节约电费20�3�588.73�300�0.45/60=7.95万元;
水洗系统设备总功率为1169.35KW,按平均每天启停车3次,每次节省20分钟,每年为300个工作日,每度电为0.45元,负荷计算系数为0.6,则每年节约电费20�3�300�1169.35�0.6�0.45/60=9.47万元;
装车系统设备总功率为380.5KW,按平均每天装一列火车,每次节省时间30分钟,每年为300个工作日,每度电为0.45元,负荷计算系数为0.6,则每年节约电费30�300�380.5�0.6�0.45/60=1.5万元;
则每年可节约电费18.92万元。
2.2先进的监测系统,减少事故处理时间
该系统运行可靠,维修量小,其先进的监测系统,在事故发生时,能及时准确的找出事故发生地点,方便调度人员采取正确果断的处理措施,缩短事故处理时间,按平均每月事故处理减少1小时计算,每年可节约12小时,按350吨/小时计算,每年可减少损失4200吨原煤;按120元/吨计算,可减少损失资金4200�120=50.4万元。
2.3减人提效
由于全厂综合自动化系统的投运,可大幅度减少岗位人员配置,实现高产高效。全厂人员将从原计划的412人减至154 人,每人每年的消耗按2万元考虑,每年可减少人员开支516万元。
2.4增强管理效益
集控系统是全厂综合自动化的核心,是实现各种单机自动化的基础,该系统负责对全厂生产设备集中控制,对各种参数的检测,它产生的效益是多方面的、综合性的。
生产信息管理系统投运后,可显著提高选煤厂的现代化装备和管理水平,实现工艺参数动态管理,降低设备事故率,

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