煤仓集中控制系统方案研究

1项目类别：综合科学技术报告煤仓集中控制系统方案研究摘要：本文对煤仓所有设备进行基于可编程控制器（PLC）和计算机人机接口（HMI）的集中控制改造范围、方案、可行性进行分析、论证。关键词：煤仓集中控制方案目次页1.现状2．集中控制系统方案研究2．1改造的前提、范围2．1．1改造的前提2．1．2改造的范围2．2要实现的控制功能2．3应用配置和说明2．3．1建立集中控制室2．3．2建立工程师站22．3．3胶带运输机2．3．4振动筛2．3．5地坑给煤机2．3．6破碎机2.3.7储煤仓和矸石仓2.3.8系统通讯2．4经济效益分析2．4．1人力资源成本节省2．4．1人力资源节省2．4．2运能增加2．4．3保证安全3．结论及建议3．1结论3．2建议31．现状骑裕煤仓目前承担富豪、泉城两矿原煤入仓及装车任务。骑裕煤仓运输系统建于1982年，共有胶带运输机9台，胶带宽有1000mm、1200mm、500mm、800mm几种规格。单轴振动筛2台，地坑给煤机8台，105给煤机1，24000吨煤坪一个，储煤仓4个，液压装车闸门8台，胶带输送机运输能力350吨/小时，全部采用就地人工控制的方式，操作人员较多，人力资源浪费大，效率不高，大量的实时数据不能由调度人员即使监测和管理，维护人员不能及时了解系统运行状态，故障不能被及时发现并处理，影响整个系统的可靠运转，进而影响整个矿井生产系统的高效运行。目前年入仓装车量100万吨，随着富豪煤矿扩建为180万吨，泉城煤矿扩建为90万吨，共计270万吨产量（保守估计也将达200万吨）将通过骑裕煤仓进行装车外运。由于设备运输能力小，设备老化，振动筛过筛能力限制，排矸能力小，煤坪库存能力有限，无法满足扩产后新增煤炭的入仓、装车，将造成井下出煤后无法运出，而限制矿井生产能力。煤仓设备运行安全高效与否直接影响公司经济效益，为提高系统的可靠性及安全性，实施集中控制，实现系统的集中监测、控制、和综合保护是十分必要的。2．集中控制系统方案研究2．1改造的前提、范围2．1．1改造的前提煤仓设备集中控制系统与调度电话、工业电视系统一起，构建为一4个完整的操作、调度、监测网络，实现对整个系统的遥测、遥信、遥控。2．1．2改造的范围经过调查研究，针对骑裕煤仓生产实际，拟将9台胶带运输机、9台往复式给煤机、2台振动筛、1台破碎机、4个储煤仓、1个矸石仓纳入集中控制范围。其工艺流程如图：2．2要实现的控制功能根据煤仓运输工艺流程及生产实际情况分析，实现以下控制功能较为必要和经济：▲实现工业计算机对煤仓设备的集中控制和生产数据的计算机管理▲用可编程控制器（PLC）实现设皮带机启停、正反转控制，实现对破碎机、振动筛的起停控制▲PLC编程实现煤仓所有动力设备的启、停顺序控制▲皮带沿途紧急停车控制▲皮带运输机、给煤机、振动筛、破碎机、储煤仓等设备的联锁控制▲储煤仓、矸石仓料位控制▲料位记录▲皮带运输机跑偏、带速、皮带断裂检测报警▲电机电流在线监测及报警▲堆煤报警及停车5▲皮带机主滚筒温度检测▲烟尘自动监测，超标时自动启动洒水系统灭尘。▲每台皮带运输机旁设就地操作控制箱，箱内设工作方式转换开关和就地启停按钮▲重要部位安装工业电视，实现现场情况实时监控▲建立煤仓广播系统▲设立一个操作员工作站和一个工程师站兼备用操作员工作站2．3应用配置和说明2．3．1建立集中控制室在振动筛旁原集中控制室设立集中控制室。集控室内设2台工业计算机作为操作员站、人机接口，作操作、监视、报警及数据记录、保存、打印用，并提供全中文的windows操作平台。设一套PLC控制系统，它可以实现以下功能：①、按岗位工作职责实现对各操作人员的分工，做到各司其职；②、监控每台设备运行状态并将数据传送至计算机；③、根据工艺流程及联锁关系实现各子系统的集中自动、集中手动、就地控制，实现每台设备之间的逻辑关系；④、执行操作人员通过工控机发出的各种指令并监控指令的完成情况；⑤、对各种设备的故障状态实时监测、声光报警，并将故障信息保存并传送至工程师站，以便对设备技术状态的分析和对事故原因的调查；⑥、存储生产数据，供管理、生产、技术人员随时查询、打印各个时期的数据报表。62．3．2建立工程师站在骑裕综合队值班室设工程师站，用于控制程序的编制及对系统运行状态的监控，并在此实现与公司局域网络的对接，使有权人员（调度员等）通过终端能够掌握系统运行的实时生产数据和工业电视传送的实时图像。实现以下功能：①、调整、修改控制程序，以适应新的工艺；②、将煤仓有关数据送入部调度信息网络，以便调度室及时掌握骑裕煤仓储煤量、煤坪储煤量及煤仓设备运行状况，为合理安排装车和安排检修时间提供决策依据。2．3．3胶带运输机每台皮带运输机旁设就地\异地控制箱（以下简称“就\异控制箱”），箱内设控制方式转换开关和就地启停按钮，实现设备的控制方式转换和就地启停；每条皮带、各个溜槽入煤点设堆煤传感器，发生堆煤时自动报警停机；皮带机头与机尾部两侧的机架的机架上分别安装两级跑偏传感器，监测皮带跑偏，一级跑偏用于报警，二级跑偏用于停车。当皮带因偏载而发生跑偏时，皮带与传感器轴辊相互摩擦，迫使轴辊偏移，当轴辊摆动角大于25度时，一级微动开关，发出报警信号，当轴辊摆动角大于35度时，二级微动开关动作，向集控室发出紧急停车信号，不需人工干预自动停车，故障排除后，跑偏传感器轴辊自动恢复正常状态；每隔50米设急停拉线开关，巡检人员发现异常，拉下开关即向集控室发出紧急停车命令，不需集控室操作人员人工干预即自行紧急停车，防止事故扩大；设电机电流在线实施监测装置，用于对运行中的电机电流进行7实时监测分析，可以发现一些机械设备的潜在故障隐患，发生电流超限或突变时报警，严重时停车；主滚筒设温度传感器和电磁阀控制的自动洒水装置，随时监测滚筒温度，超温时报警并自动洒水对主滚筒进行降温；机头设带速传感器，防止皮带超速和滚筒打滑，带速异常时报警；入煤点设皮带纵向撕裂传感器，发生纵向撕裂时报警，517地坑皮带机接受地坑给煤机从煤坪转下的煤，地坑内烟尘较大，煤坪煤炭时有自燃现象发生，因此在在地坑内设置烟雾传感器，空气烟雾浓度达到传感器整定值时，自动报警开启洒水装置，防止火灾事故的发生；在每台皮带机机头设皮带自动张紧装置，自动调节皮带张紧程度。501皮带的出煤点设料位控制器，料位达上限，自动启动跑车，向煤坪其它煤位加煤；每台皮带机机头安装工业电视探头，实现实时传送图像，实现集控室和调度室对煤仓运行情况的远程监控。2．3．4振动筛振动筛设就\异控制箱，箱内设控制方式转换开关和就地启停按钮，实现设备的控制方式转换和就地启停；设电机电流在线监测装置，监测振动筛工作状态，电流超限或突变时报警，便于发现故障。设工业电视探头，传送实时图像。安装轴承温度检测仪、机械振动测试仪，当轴承温度或振动幅度、频率超过规定范围传出报警信号。2．3．5给煤机每台给煤机设就\异控制箱，箱内设控制方式转换开关和就地启停按钮，实现各种控制方式的转换；设电机电流在线监测装置，监测给煤机8工作状态，电流超限或突变时报警，便于发现故障。设工业电视探头，传送实时图像。2．3．6破碎机设就\异控制箱，箱内设控制方式转换开关和就地启停按钮；设电机电流在线监测装置，监测破碎机工作状态。安装轴承温度检测仪、机械振动测试仪，当轴承温度或振动幅度、频率超过规定范围传出报警信号。设工业电视探头，传送实时图像。2.3.7储煤仓和矸石仓储煤仓、矸石仓内设料位控制器，监测料位，达上限时自动向系统发出信号，由计算机进行处理，401跑车自动开向其它未满的仓。所有的仓满后自动按停车顺序依次停止该工序上各台设备的运行。2.3.8系统通讯皮带机前后设置电铃，由PLC控制，皮带启停时给现场发出声音信号，提醒现场工作人员注意，溜槽堵塞、皮带跑偏、仓满、烟雾浓度超过整定值、皮带纵向撕裂等情况，系统都会发出声光报警。集控室安装程控电话交换机，每台设备安装一台防爆电话机，以便现场巡视人员与集控室联系。建立煤仓广播系统，便于集控操作员通知所有现场人员。建立煤仓至值班室的网络传输系统，便于向工程师站及调度信息系统传送信息。9主要监控设备配置见下表皮带运输机给煤机振动筛破碎机储煤仓矸石仓合计就\异控制箱982120堆煤1010跑偏3131烟雾22振动测试213带速99皮带张紧99急停3131电流982120温度92112洒水9817纵先撕裂99电视探头922114料位415集控室（操作站）11工程师站11设备名称传感器102．4经济效益分析2．4．1人力资源成本节省现骑裕煤仓运转工共分三班，每班9人，共计27人，实施集控后，加上巡视人员和安排合理的休息，每班安排5人即可，共计15人，节约人力资源12人，每年减少工资支出18万（按15000元/人/年计算）。2．4．2运能增加减少了故障检修时间，皮带运输能力可由现在的350吨/小时提高到400吨/小时，每小时提高50吨，按50%的开机率计算，每年可增加皮带运输能力21.9万吨。2．4．3保证安全由于增配了大量的监控措施，保证了煤仓设备安全稳定运行。3．结论及建议3．1结论①、通过的研究、论证，提出了骑裕煤仓所有设备进行基于可编程控制器（PLC）和计算机人机接口（HMI）的集中控制改造范围和合理可行的方案。②、煤仓设备集中控制系统与调度电话、工业电视系统一起，构成一个完整的操作、调度、监测网络，实现对整个系统的遥测、遥信、遥控。③、方案达到了节省人力资源成本、增加骑裕煤仓皮带运输系统运输能力、保证设备安全稳定运行的目的。113．2建议骑裕煤仓目前主要设备均早已超过固定资产折旧年限，设备技术状况老化，建议实施时一并考虑淘汰现有设备，在新设备的基础上实施集中控制。附录：主要参考文献1、《PLC在煤矿胶带运输机集控系统中的运用》裴文良煤矿机械杂志2、《集控系统的组成原理及实现方法探讨》艾鸿东方自动化杂志3、《集控站原理》张元平电子工业出版社