变频调速与PLC结合在选煤厂配煤系统上的应用

卢宏龙

（阳煤集团选煤部，山西 阳泉 045200）

变频调速与PLC结合在选煤厂配煤系统上的应用

卢宏龙

（阳煤集团选煤部，山西 阳泉 045200）

介绍了变频调速技术与PLC结合在配煤系统中的实际应用，及其取得的良好效益。配煤系统的各部分组成和功能说明，具有一定的借鉴和推广意义。

选煤；中煤配煤；变频调速；PLC控制

随着变频器和变频调速技术的日益成熟，其在实际生产中的应用越来越被重视。可编程序控制器（PLC），是新型的工业控制计算机，因其运算速度高、程序设计简单、抗干扰能力强的特点，已被广泛用于工业自动化控制的各个领域。变频器与PLC的联结，可实现设备的开、停、正反转、速度选择自动控制等，使变频调速技术在实际应用中越来越广。阳煤集团五矿选煤厂的配电煤系统中，具体应用了这项技术成果，取得了良好的经济和社会效益。

1 问题的提出

阳煤集团五矿选煤厂是一个矿井型选煤厂，入选煤种为无烟煤，采用跳汰洗选加工方式。其在生产中伴生着一定数量的中煤（尾煤），其灰分高、发热量低，曾因没有销路从而外排废弃。随着近几年来阳煤集团实施和完善“煤-电-铝”产业链的战略目标，投资建设煤矸石电厂选择的“原料煤”可为五矿选煤厂的中煤提供了销路。阳煤五矿为了合理利用现有资源、使资源就地转化，须对现有工艺流程进行改造，特别要对现有中煤生产系统进行改造，并建一套配电煤系统很有必要。

配煤系统的关键是要求成功“掺配”出合格热值的电厂“原料煤”，既要有利于电厂锅炉的经济、合理运行，又要保证配中煤量；既要杜绝产品质量不合格，也要防止产品质量过剩；这样才能获得选煤厂与电厂效益上的“双赢”。采用变频调速技术与PLC控制程序相结合，可以圆满解决这一问题。实践证明，通过皮带秤信号控制配煤系统中变频器的开停变换，采用测灰仪监测配煤前后煤质的灰分，再利用PLC程序，以监测到的灰分值的高低为依据，促使变频器频率发生改变，从而控制配煤设备的速度，达到控制配中煤量，就可保证掺配出合格热值的配电煤。

2 变频调速和PLC程序控制原理简介

变频调速是异步电动机较理想的调速方法，通过改变电源频率就可改变电机的转速。变频调速采用大功率晶体管逆变器或变频芯片控制脉冲宽度调制技术，通过输出具有不同频率的电压和电流来改变交流电机的转速，从而达到调节设备运转状态的目的。

PLC控制系统由多个模块组成：CPU模块、AD输入模块，DA输出模块，开关量模块。设备的启停和运转信号、变频器的速度控制和速度信号的采集、以及各个皮带秤的流量信号，由模拟量输入和输出信号组成。利用PLC程序控制就可实现对配煤设备的自动控制，实现配煤过程中瞬时流量和累计流量的计量。

3 阳煤五矿选煤厂配煤系统说明

3.1 工艺流程改造

五矿选煤厂对井下原煤经过原煤筛分准备、跳汰洗选加工后，生产出的中煤经过转载皮带机（新增）运送至配煤储煤场。该储煤场日储煤量达4000 t，主要储存发热量较低的中煤，安装有一部34 m长的配煤刮板机和一部15m长的可旋转皮带机。选煤厂生产出的发热量较高的末煤经134号皮带机和138号堆取料机可运送至电厂受煤坑。中煤可通过345A配煤刮板机和345B配煤可旋转皮带机给到134号末煤皮带机上，与末煤进行掺配后，经138号供给电厂使用。

3.2 配煤系统组成

本系统主要由皮带秤、灰分仪、配煤刮板、配煤旋转皮带、末煤皮带、变频器、PLC自动控制系统及显示仪表组成。（1）皮带秤采用目前流行的核子皮带秤，具有不受皮带磨损、张力、振动、跑偏、冲击等因素影响的优点，能适应高温、多尘等恶劣环境；其工作原理是：放射源稳定放射出g射线照射在输送机上，被输送机上的物料吸收一部分后，其余照射在探测器上，利用探测器探测出的g射线的多少来反映输送机上物料的多少。核子称的电流信号送入PLC系统，加以转换后进行相应的运算处理，得出秤重值。（2）在线灰分仪是区别于传统的灼烧化验灰分法的一种煤质分析仪，由于传统的灼烧化验法工序复杂，结果滞后时间长，不能起到快速监控作用。所以该仪器采用双源透射法，可快速无损地测量煤炭灰分。

3.3 配煤系统主要功能

PLC系统采集现场的数据信号：134灰分、138灰分、134皮带秤，345B皮带秤，通过逻辑运算，将信号传递给选煤厂的集控系统，同时自动调节变频器的输出频率，控制配煤刮板机的运送速度，从而控制138堆取料机的灰分，使其达到电厂用煤要求。具体功能：（1）两台灰份仪分别用于134、138的煤质灰分监测，其中134灰分用于操作监视，138灰分信号用在PLC内参与配煤计算。（2）刮板机速度由西门子变频器控制，PLC的输出信号控制变频器，进而控制刮板机速度，即控制所配中煤量的多少。（3）各皮带秤用于测试各条皮带的瞬时流量，将信号输送给PLC。其中134皮带秤信号用于控制变频器的开停，即控制配煤系统的启动和停止。（4）PLC程序中，设定煤质发热量范围，正常为3 800～4000大卡。当配煤后的煤质，通过装在138皮带上的在线灰分仪测得的灰分值换算成发热量高于或低于这个范围时，程序就输出一个控制速度的减或加值，输出给变频器降低或加大频率，其增降速幅度为2－3HZ。再通过变频器的输出大小，控制配煤刮板的运转快慢，从而达到以灰分控制配煤量的目的，最终得到适合于电厂燃烧值的煤源。（5）当灰分标准值有变化时，可以根据实际要求调节标准值的数据，更改PLC内的变量值，从而改变灰分标准。

3.4 具体操作步骤

（1）送电。依次合上配煤系统各设备的电源开关。送变频器电源时，先送变频器刀闸，后送变频器开关。

（2）启车。按下启车预告电铃，警示启车。检查轨道上有无行人或杂物，无异常时按下345B皮带机机架行走按钮，开动机架到合适位置，使345B皮带溜槽正对134皮带。按下345B皮带机启动按钮，开启皮带。待345B皮带机运转正常后，查看变频器柜上的PID显示，如果是：F0080，按下Fn按钮复位。正常后，同时按下变频器操作柜上的两个绿色启动按钮，然后按下操作箱上的启动按钮，启动变频器。

（3）停车。当出现压皮带或需正常停车时，按下操作箱上的红色停止按钮，停止变频器给料。再同时按下变频器柜上的两个红色停止按钮，停止变频器。待皮带拉空后，再按下346皮带停止按钮。按下皮带机架行走退回按钮，开启346机架行走电机使机架退回至合适位置。动作时注意机架旁有无行人或轨道上有无阻挡杂物。

（4）停电。依次拉开各配煤设备电源开关。注意在断开变频器电源时，应首先拉开变频器开关，然后再拉开刀闸至中间位置。

3.5 经济效益测算

按电厂年用配电煤量180万t（三台锅炉运行），中煤与末煤1∶2配比计算，年可销售中煤60万t左右，未进行方案技改前，中煤年销量为18万t左右，通过技改后，年多销售中煤42万t，且煤源充足，热值可靠。中煤每吨按30元，年可增收1260万元。剔除运营成本，年可创收610万元。

4 结束语

阳煤集团五矿选煤厂进行配电煤系统技术改造后，采用在线测灰仪监测、变频调速技术和PLC程序控制相结合，使配电煤达到了电厂所要求的燃烧值标准，取得了显著效果。

通过工艺系统的改造，原来废弃的发热量较低的中煤通过掺配，转变为供电厂使用的质量合格的配电煤，实现了资源的就地转化、循环利用，同时降低了电厂的运营成本，实现了双赢。增建了配电煤系统后，五矿选煤厂生产的中煤直接经过系统供给电厂，减少了中间运输环节，既节省了运费，也减轻了环境污染。这项技术改造，取得了良好的经济和社会效益，有着积极的推广意义和广阔的应用前景。

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

编辑：刘新光

2010-08-06

卢宏龙（1970—），男，山西平定人，本科，工程师，从事选煤技术研究和管理工作。