荣昌洗选厂洗煤供水自动化及集中控制系统技术研究

摘 要：分析了荣昌洗选厂洗煤供水系统存在问题，研究采用PLC可编程控制技术实现水泵远程集中控制及采用液位传感器对供水系统各水仓、水池液位进行监测；研究水泵电动机变频调速控制技术及远程检测和传输，液位传器的控制及数据传输，电液阀如何实现集控等技术问题，提出PLC控制技术在水泵远程集中控制中的实施、应用措施。 关键词：供水 自动化 集中控制 1 慨况 荣昌洗选厂洗煤生产工艺为跳汰—浮选联合流程，主要生产九级冶炼精煤，洗选产生的中煤、矸石混合加工后作发电用沸腾煤，尾煤通过压滤回收进行综合利用，整个供水系统为闭路循环。 荣昌洗选厂由于设备布置、工艺环节、水循环系统复杂，泵类设备各点相对分散，供水系统操作人员联系不方便和不能及时掌握和了解洗煤生产各环节用水情况和各水仓（水池）液位变化情况，存在洗水平衡难度较大的问题。 2 洗煤供水系统存在的问题及原因分析 2.1 洗煤供水系统主要泵类设备共18台，总装机额定容量：1342KW，实际使用额定功率：743KW，占洗煤生产用电量的34.6%。整个供水系统中水仓、水池共10个点，配备操作人员12人。实际生产过程中，由于受设备事故和洗煤小时处理量、跳汰司机用风、用水量大小等因素影响，容易造成供水系统各环节水位过高、过低、停水、漏水、停泵、水浸等现象，以及在调节水位时不能迅速达到洗煤司机要求，对生产现场文明生产、环境卫生造成一定影响。 2.2 荣昌洗选厂洗煤供水系统工艺环节、设备布置相对比较分散，生产过程中管理困难，各岗位联系不方便。目前生产岗位一直使用电铃信号联系，容易造成紊乱信号，岗位司机不清楚信号目的。再就是各泵房司机对洗煤生产中的供水状况无法掌握和及时准确调节给水量，洗煤生产过程中洗水不能达到最佳平衡状态。 2.3对全厂水仓、水池液位集中显示、水泵实现集中控制管理，对生产各子系统供水实现平衡调节至关重要，可以解决生产中缺水或供水不足问题。特别是循环水泵供水量的流量大小和保持一定的压力，使沉淀塔内的旋流器对煤泥水产生较好浓缩分级效果，使浮选系统保持稳定的工况。 3 洗煤供水自动化及集中控制系统技术研究内容 3.1 该项目研究包括两个子系统内容： 3.1.1 洗煤供水系统各水仓、水池液位监视、数据采集； 3.1.2 水泵中心站集中控制：增设液位传器，电流变送器，PLC可编程控制器及泵电动机的变频调速控制技术及相应闸阀控制。 3.2 主要研究内容：研究液位传感器的稳定性、可靠性，水泵的密封、运行时的可靠性及泵的相互换切运行的可靠性；研究采用PLC可编程控制技术实现水泵远程集中逻辑控制和采用液位传感器对供水系统各水仓、水池液位进行监测；研究水泵电动机变频调速技术及远程检测和传输，液位传器的控制及数据传输，电液阀如何实现集控等技术问题，提出PLC控制技术在水泵远程集中控制中的实施、应用措施。 3.3 技术关键：液位传感器的稳定性、可靠性；水泵的密封、运行时的可靠性；及泵的相互换切运行的可靠性；PLC可编程控制技术在工业集中控制中的应用。 3.4 水泵远程集中控制的关键设备及技术，主要在工业生产过程的控制领域使用PLC可编程控制器，实现水泵远程就地/集中控制。 远程控制是通过操作站由主站PLC控制泵或泵的配套设施（闸阀）起停，远程操作、监控设备；它不但具有设备起、停、事故闭锁等顺序控制功能，而且还具有数据检测、过程控制、以及和计算机网络联接的功能，形成自动化系统。 就地控制是采用控制箱（现场操作箱）上的按钮控制泵的起停。当PLC控制系统故障或设备检修时，可以采用就地控制方式进行控制，二者相互切换不影响泵的运行。 3.5 水泵设备电动机变频调速技术及检测技术和远程传输。选用电流变送器及检测装置检测泵类设备的电动机运行电流，并把采集的电流信号反馈到集中控制站，使远程操作司机及时准确掌握设备运行负载工况，了解电机运转情况，并根据负荷电流大小，基本反映生产岗位各环节供水量的大小，同时还能对设备进行故障判断、保护报警。 3.6 洗水系统各水位（水池）的监测技术。主要对液位监测及监控装置的可靠性， 稳定性比较。洗水系统、浮选系统的液位集中监测、监视，并采PLC进行实时跟踪监测和有效控制。使操作司机及时了解各生产水仓（水池）液位状态和水位变化状况，并通过系统供水的有效调节和补充水量，达到并保持洗水平衡。 3.7 泵的进，出口设置电控液动执行机构，实现集中操作。能将闸阀的开启度，以标准信号输出（输出4—20mA或1—5V的信号），可直接作为PLC的输入信号，由PLC进行数据处理、判断，执行控制电液闸阀，通过电液阀的开启度大小，实现调节水泵的供水量大小。 4 洗煤供水自动化集中控制系统技术可行性方案 4.1自动供水系统概述 系统上位机选用富士430系列触摸屏显示器做为操作员站使用，PLC选用了富士MICREX-SX系列可编程序控制器。PLC采用4套，就地安装通过组态并网总线控制，组成一套分散式集中操作和控制系统。通过总线采集液位传感器数据， 对10个水仓(水池)进行液位监测，并在POD监控画面准确显示。PLC通过分析、计算等处理经由总线控制相应的水泵变频器控制流量。 正常供水时，各水仓(水池)的2台水泵1 台工作，1台备用。鉴于PLC的先进性和可靠性，对2台供水泵及其附属的管道电动阀门等装置实施PLC自动控制及运行参数自动检测，动态显示，并将数据传送到远程控制中心，进行实时监测及报警显示。系统通过检测水仓水位和其它参数，控制水泵转速调节流量。 现全厂共有10个水仓，根据洗煤工艺，系统可以不对14台泵进行先后起停进行控制，由操作人员在控制室的触摸屏上远程操作来控制泵的起停、阀门的开关、电磁阀的通断等。各水仓液位通过PLC对液位变送器数据的采集处理后集中显示，操作人员可以准确的判断与其相对应泵的起停时间，避免出现涌水或缺水的现象。 系统通过操作员站以图形、图像、数据、文字等方式，直观、形象、实时地反映系统工作状态以及水仓水位、电机工作电流，并通过通讯模块与综合监测监控主机实现数据交换。使系统具有运行可靠、操作方便 、自动化程度高等特点，并可节省水泵的运行费用。 4.2 系统功能及配置 系统控制具有自动和手动检修2种工作方式。自动时，由PLC检测水位、压力及有关信号，由工作人员选择某台或几台泵组投入，通过PLC完成已选泵组的启停和监控工作；手动检修方式为故障检修和手动试车时使用，当某台水泵及其附属设备发生故障时，该泵组将自动退出运行，不影响其它泵组正常运行。控制柜上设有该泵的禁止启动按钮，设备检修时，可防止其他人员误操作， 以保证系统安全可靠。系统可随时转换为自动和手动工作方式运行。 4.3 操作员站 中控室设于生产工艺核心部位—循环泵房，由一台POD操作员站构成。通过通讯总线与控制站联为一体，对各个控制站的控制信息和状态信息进行有效的管理和监控。 操作员站是对生产线工况进行监视、控制及操作的人机接口，主要完成数据、图形、状态的显示，历史数据的存档，故障记录，故障状态显示，以及工艺设备选择及数据给定等控制操作。 操作员站设有多种操作级别，不同级别的操作人员，其操作功能和范围加以不同的限制，以保证系统操作的安全性。而且，操作员站还将主要操作信息进行记录，便于日后查阅或打印。 操作员站采用全中文界面设计，画面布置标准、合理，且有在线帮助，使操作人员很容易就学会操作使用。 POD通过组态后以图形、图像、数据、文字等方式，直观、形象、实时地反映系统工作状态以及水仓水位、电机工作电流，并通过总线与PLC实现数据交换。使系统具有运行可靠、操作方便 、自动化程度高等特点，同时对工作站的系统部件故障报警包括：通讯报警、诊断报警、电机过电流等。报警方式：在报警提示行以醒目的颜色显示报警参数信息。 4.4工艺流程图 4.5 工艺流程简述： 4.5.1 河边水泵的水打到生产池，通过生产泵打到清水仓，其中，8#传感器用于生产池中心操作站的水位显示，1#传感器用于对清水仓的水位显示并自动调节控制生产泵的流量。 4.5.2 循环水仓的水通过循环泵打到沉淀塔，沉淀塔溢流出的水转到砂泵池，再通过砂泵打到精矿池，精矿池的水通过精矿泵打到压滤机，其中，6#传感器用于中心操作站显示循环水仓的水位，2#传感器通过对沉淀塔的水位显示并自动调节控制循环泵的流量。3#传感器通过对砂泵池的水位显示，可以用触摸屏手动调节沉淀塔到砂泵池的阀门开度大小，9#传感器只用于精矿池的水位显示。 4.5.3煤泥池溢流出的水转到澄清水仓，通过澄清泵打到浓缩水仓，再生泵将浓缩水仓的水打到再生水仓并溢流到沉淀塔，其中，10#传感器用于显示煤泥池的水位，4#传感器用于对澄清水仓的水位显示并自动调节控制澄清泵的流量，5#传感器通过对浓缩水仓的水位显示并自动调节控制再生泵的流量，7#传感器只用于再生水仓的水位显示。 4.5.4 所有泵类电机都可以实行中心站的启停控制和切换到就地控制其中砂泵安装的变频器也加入自动系统的集中控制。 4.6 水路管网流程图（如下图） 4.7系统工程设备布置图 设置中央控制室，建立操作员站进行监控，下位控制站为PLC，控制系统根据现场区域划分为四个站，即循环泵房控制站、生产泵房控制站、澄清泵房控制站、精矿泵房控