长平洗煤厂配煤自动化系统的改造

张 星

（山西省晋城煤业集团长平煤业有限责任公司， 山西 晋城 048406）

引言

长平洗煤厂经过多年的运行，现有的配煤自动化系统已经难以满足矿井生产需求，并且存在诸多问题。因此，长平洗煤厂有必要对配煤自动化系统进行改造，实现高效生产、节能减排。

1 长平洗煤厂配煤自动化系统存在的问题

1）长平洗煤厂井下煤质波动较大且变化频繁，末煤产品灰分不好控制。为满足洗煤厂生产需求，需要进行配煤，而目前配煤完全依靠人工配置，煤质无法得到有效保证。配煤是在产品仓下通过人工控制不同品种（高灰末煤、低灰末煤、洗末煤）的给煤机的给入量来完成配煤的，配煤的可靠度和精度都无法得到保证。

2）长平洗煤厂作为流程工业，任何设备故障均可造成系统停车，甚至发生安全事故，会对洗煤厂造成重大的损失，给工作人员带来极大的安全隐患。

2 配煤自动化系统的改造

根据长平洗煤厂实际生产需求规划整体设计方案，针对现有末煤系统进行配煤自动化改造，达到配煤精度和可靠性的要去，满足生产需求，保证企业经济效益。

2.1 给煤机插板电液推杆的改造

对山上产品仓高灰仓下5105、5107给煤机和低灰仓下5109、5111给煤机电液推杆进行改造，增加行程传感器测量推杆当前位置，将推杆就地手动改造为远程手动控制方式，完成自动配煤系统中执行机构电液插板的改造。

首先在山上3号点配电室对精煤上仓控制系统PLC站进行改造，增加模拟量输入模块IC694ALG221以及IC695ALG223用于接收电液推杆行程返回值以及灰分仪灰分信号和煤层厚度信号。其中灰分仪厚度信号返回地址为AI250，采用的是4～20 mA信号，灰分仪灰分信号返回地址为AI261，采用的是 4～20 mA 信号；5105、5107、5109、5111电液推杆行程返回值分别对应AI257—AI260，采用的是4～20 mA信号。电液推杆控制每台给煤机均有伸长和缩短两个命令，一共对用8个动作，地址为Q115-Q122。3号配电室控制改造图如图1所示。

图1 3号配电室控制柜改造

接着对现场电液推杆配电柜进行改造实现电液推杆远程控制，同时通过程序实现停给煤机后自动关闭闸板。在现场伸长和缩短按钮上并联中间继电器触点，中间继电器线圈接入PLC数字量输出模块即可实现远程控制[1]。

采用S_ITI函数块的方式编写转换子程序实现电液推杆位置测量及转换，其中FT（偏置）参数解决安装不是零点的问题；采用TGD标签组的方式实现上位机显示，在原画面给煤机图标click事件调用。其中推杆伸长和缩短控制是通过按下画面中按钮实现的，根据按下的时间长短来进行长度调整，矿方提出采用直接输入数值即可进行推杆控制。于是利用推杆动作参数为50 mm/s，编写程序完成了该功能。电液推杆远程控制及行程显示示意图如下页图2所示。

2.2 灰分仪的改造

将原山上5198皮带上的灰分仪移至山下装车皮带5605皮带上，同时对灰分仪进行改造，增加C型架和探测器，使得其可以测量钢丝带上面煤的灰分。同时在装车站安装研祥工控机IPC810，取灰分仪主板上的灰分输出信号通过RS422传输到上位机电脑上，用于灰分数据的显示。去灰分仪主板上的4～20 mA灰分输出信号传输到6号配电室PLC上，实现灰分数据的实时采集，为自动配煤灰分数据检测作为依据。通过对灰分仪改造后测量值与采样值的对比分析，灰分仪的均方根误差满足、低灰分原煤（灰分＜25%）＜±1.0%。高灰分原煤（灰分＜45%）＜±1.5%的要求。重介选煤工艺的精煤，若残介量波动＜1.0 kg介质/t＜±0.6%，达到了预期的改造效果，可用于指导配煤自动化系统的运行[2]。

图2 电液推杆远程控制及行程显示示意图

2.3 给煤机变频改造分析

对山下产品仓下 5506、5511、5512、5516 给煤机进行变频改造，原给煤机采用接触器直接启动控制，改造为采用变频器进行控制，进而可以通过对频率的调整实现给煤量的准确控制。

在 6 号点配电室针对 5508、5511、5512、5516 给煤机进行变频控制改造，拆除原有电机综合保护器，同时设计变频控制原理图及接线图，在原PLC控制柜中增加GE Rx3i PLC模块以及完成接线，实现给煤机远程变频控制。

变频器器选用西门子G120系列11 kW，660 V，采用VVVF控制方式，其中变频器接线原理图如图3所示，一台变频器带两台振动电机，图中接线主要是对变频器的启动、运行及故障返回、速度给定及返回进行标示。图3-1为24 V DC控制回路接线图，主要对给煤机状态、变频器状态及接触器状态以及电源信号进行标示。图3-2为220 V AC控制回路图，主要对给煤机上电、启动停止、故障联锁信号进行标示。

图3 变频器接线原理图

3 结论

1）对系统中的给煤机插板电液推杆和灰分仪进行改造，实现远程手动控制方式，大大地提高了配煤效率和安全性，并实现灰分数据的实时采集，为自动配煤灰分数据检测作为依据。

2）随着洗煤厂生产能力和煤炭品质的不断提升，应不断地对配煤自动化系统进行优化改造，确保高效安全生产和节能减排。