引言

選煤廠壓濾系統(tǒng)的控制對(duì)象為煤泥料漿,通過(guò)在過(guò)濾介質(zhì)兩側(cè)產(chǎn)生壓差,實(shí)現(xiàn)煤泥料漿的固液分離,將煤泥固體顆粒壓成濾餅并經(jīng)輸送機(jī)運(yùn)輸,將壓榨的濾液水進(jìn)行循環(huán)利用,用于洗煤工藝。某選煤廠的煤泥壓濾系統(tǒng)以繼電器電路為核心,操作煩瑣笨重,勞動(dòng)強(qiáng)度大,生產(chǎn)效率低下,故障頻發(fā),設(shè)備維修繁雜,產(chǎn)品質(zhì)量不高。為提高煤泥壓濾系統(tǒng)生產(chǎn)效率、提高產(chǎn)品質(zhì)量,亟須對(duì)現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行升級(jí)改造,實(shí)現(xiàn)壓濾系統(tǒng)的自動(dòng)化、智能化生產(chǎn)。煤泥壓濾系統(tǒng)最早于歐洲煤炭行業(yè)使用,設(shè)備、控制技術(shù)不斷地升級(jí)、改進(jìn)和完善。德國(guó)、英國(guó)等國(guó)家已經(jīng)將光電控制技術(shù)、紅外技術(shù)、隨機(jī)控制技術(shù)應(yīng)用于煤泥壓濾系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)壓濾過(guò)程的全自動(dòng)化和智能化。在濾餅卸料處安裝有自動(dòng)檢測(cè)裝置,當(dāng)發(fā)現(xiàn)濾餅質(zhì)量不合格時(shí),可自動(dòng)報(bào)警,提示進(jìn)行人工干預(yù)。國(guó)內(nèi)各科研機(jī)構(gòu)借鑒國(guó)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn),對(duì)煤泥壓濾系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)研究和改進(jìn),取得較好的效果。以PLC控制技術(shù)為基礎(chǔ),實(shí)現(xiàn)煤泥壓濾系統(tǒng)的全自動(dòng)、智能化控制,提高壓濾系統(tǒng)生產(chǎn)效率,提高壓濾產(chǎn)品質(zhì)量。

1煤泥壓濾系統(tǒng)概述

典型的煤泥壓濾機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示,其由攪拌池、入料單元、壓濾機(jī)、壓風(fēng)機(jī)、輸送機(jī)以及PLC控制單元組成,用于實(shí)現(xiàn)煤泥料漿壓榨成濾餅和煤泥水循環(huán)利用。煤泥料漿經(jīng)過(guò)加藥配比后,輸送至攪拌池進(jìn)行攪拌,使得料漿和配藥充分融合;入料單元將經(jīng)過(guò)充分?jǐn)嚢琛⑷诤系拿耗嗔蠞{輸送至壓濾機(jī)進(jìn)行壓濾;壓濾機(jī)主要用于實(shí)現(xiàn)煤泥料漿的壓濾成餅以及濾水;壓風(fēng)機(jī)主要用于二次壓濾,生產(chǎn)處含水量較低的煤泥;煤泥料漿壓濾成餅后,經(jīng)輸送機(jī)輸送至遠(yuǎn)端;PLC控制單元用于控制煤泥料漿的壓濾過(guò)程,實(shí)現(xiàn)煤泥壓濾系統(tǒng)各單元和各設(shè)備之間的協(xié)調(diào)配合、有序工作。

圖1煤泥壓濾系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

2PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1?壓濾機(jī)自動(dòng)控制流程

現(xiàn)使用的壓濾機(jī)自動(dòng)控制流程如圖2所示,分為“準(zhǔn)備”“關(guān)閉”“入料”“加壓過(guò)濾”“吹氣置換”“繼續(xù)施壓”“打開(kāi)卸餅”以及“完成”8個(gè)步驟,依次進(jìn)行,循環(huán)往復(fù)。在自動(dòng)控制流程中,需要控制主液壓缸收縮、泵啟動(dòng)、泵繼續(xù)運(yùn)行、注/輔液壓缸協(xié)調(diào)動(dòng)作等控制指令配合,共同完成壓濾功能。

圖2壓濾機(jī)自動(dòng)控制流程

2.2 壓濾機(jī)PLC自動(dòng)控制原理

改造后的選煤廠壓濾機(jī)PLC自動(dòng)控制原理如圖3所示PLC控制器擴(kuò)展DI模塊、DO模塊、網(wǎng)口模塊以及通信模塊完成對(duì)壓濾機(jī)的自動(dòng)控制過(guò)程。為適應(yīng)壓濾機(jī)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境控制需要,設(shè)計(jì)壓濾機(jī)運(yùn)行系統(tǒng)的運(yùn)行方式有聯(lián)動(dòng)、檢修和手動(dòng)三種。聯(lián)動(dòng)即PLC控制器配合入料單元、壓濾機(jī)、壓風(fēng)機(jī)等設(shè)備進(jìn)行聯(lián)合動(dòng)作,相互之間存在動(dòng)作先后和閉鎖關(guān)系。當(dāng)壓濾系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí),可按下“故障復(fù)位”按鈕進(jìn)行復(fù)位。為對(duì)壓濾系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)、精確控制,系統(tǒng)設(shè)置較多的反饋信號(hào)和限位信號(hào),如入料泵運(yùn)行反饋、壓風(fēng)機(jī)運(yùn)行反饋、馬達(dá)運(yùn)行等,以及油缸合攏限位、油位低反饋、排氣閥開(kāi)反饋等。繼電器信號(hào)有油缸壓力繼電器,用于控制系統(tǒng)壓力升至最高值后,壓力繼電器觸發(fā)閥塊壓緊油缸,并對(duì)油缸進(jìn)行保壓;當(dāng)油缸壓力下降至最低值后,觸發(fā)油缸重新啟動(dòng)工作。

圖3PLC自動(dòng)控制原理圖

為保障壓濾機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)安全、有序運(yùn)行,必須對(duì)系統(tǒng)的壓濾管網(wǎng)壓力、壓濾排水量以及入料管壓力三個(gè)模擬量進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè),并參與自動(dòng)控制過(guò)程的邏輯控制。壓濾機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的輸出數(shù)字量主要有狀態(tài)指示、報(bào)警指示以及在運(yùn)行指示。狀態(tài)指示包括馬達(dá)的合攏/拉開(kāi)、滑塊的上升/下降、油泵的壓緊/松開(kāi)等。為增加壓濾系統(tǒng)設(shè)備的可維護(hù)性,增加HMI人機(jī)界,時(shí)發(fā)出聲光警報(bào)。另外,為達(dá)到節(jié)能降耗的目的,對(duì)系統(tǒng)內(nèi)的壓風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻控制。

2.1?壓濾機(jī)自動(dòng)控制過(guò)程

改造后的選煤廠壓濾機(jī)自動(dòng)控制過(guò)程如圖4所示。在該控制過(guò)程中,增加二次填充以及主/輔液壓缸協(xié)同動(dòng)作兩個(gè)關(guān)鍵步驟。開(kāi)始填充時(shí),依次啟動(dòng)入料泵,打開(kāi)隔膜泵閥,停止液壓泵。待上述步驟完成后,進(jìn)行依次加壓干燥過(guò)程;然后將頂吹閥打開(kāi),排除濾液后將頂吹閥關(guān)閉。然后進(jìn)行二次填充,并將入料泵啟動(dòng),將隔膜泵閥打開(kāi)。再次進(jìn)行加壓過(guò)濾,如果濾室被煤泥料漿頂開(kāi)后,立即停止入料泵、關(guān)系隔膜泵閥并啟動(dòng)液壓泵,將閥打開(kāi),并執(zhí)行主/輔液壓缸協(xié)同動(dòng)作流程。等待加壓過(guò)濾過(guò)程結(jié)束后,PCL控制系統(tǒng)控制進(jìn)/排氣閥打開(kāi),判斷濾液是否排除完。如果排除完,則控制入料泵停止、隔膜泵閥關(guān)閉、頂吹閥關(guān)閉、進(jìn)/排氣閥關(guān)閉,準(zhǔn)備卸餅。

3使用效果

設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)的選煤廠壓濾機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)在某選煤廠于2019年3月開(kāi)始使用,并“服役”近7個(gè)月,效果顯著:減少工人3名,勞動(dòng)強(qiáng)度大大降低;單位時(shí)間的生產(chǎn)效率提高近12,減少了壓濾系統(tǒng)的故障發(fā)生率,減少了壓濾系統(tǒng)各設(shè)備間協(xié)調(diào)工作時(shí)間。壓濾系統(tǒng)設(shè)備的可維護(hù)性大大增強(qiáng),控制流程清晰、控制原理易懂。

 

圖4煤泥料漿自動(dòng)填充壓濾PLC控制流程

 

4結(jié)語(yǔ)

選煤廠壓濾系統(tǒng)自動(dòng)化、智能化是必然趨勢(shì)。由于壓濾系統(tǒng)有較完善的生產(chǎn)工藝,可將其生產(chǎn)工藝實(shí)現(xiàn)智能化控制,對(duì)壓濾機(jī)運(yùn)行過(guò)程中的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、優(yōu)化、提煉后作為其自動(dòng)控制系統(tǒng)的輸入,更好地對(duì)壓濾系統(tǒng)進(jìn)行智能控制;其消除了傳統(tǒng)的依靠肉眼、經(jīng)驗(yàn)判斷帶來(lái)的各種弊端;同時(shí),壓濾自動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了減員增效、節(jié)能降耗的目的,在提高煤泥濾餅質(zhì)量的同時(shí),減少了對(duì)環(huán)境的污染和破壞。

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