型煤生产线自动化实现论文

论型煤生产线的自动化实现

【摘要】河北龙凤山矿业公司10万吨/年型煤生产线工艺先进，自动化程度要求高。经过一年的生产证实了，本控制系统设计合理，稳定性好。实现了整个生产过程的全自动化控制，达到了经济、实用、成熟、可靠的最初目标。

【关键词】型煤生产线；自动化控制

引言

型煤是一种用机械方法将末煤或粉煤加压成型，具有一定形状或粒度的煤制成品。工业用型煤，一般为35～50mm的煤球，用粘结剂低压成型生产。工业用型煤相对末煤或粉煤有以下优点：1、提高煤间隙，燃烧充分；2、粘结剂中含有固硫成分，减少硫化物污染；3、提高产量；4、提高煤利用率；5、减少粉尘排放。2013年河北新烨公司与河北龙凤山矿业公司合作建设的10万吨/年型煤生产线，实现了全自动控制，确保产品质量，减少劳动定员。经过一年的生产与考验，证实了此工程建设是可靠、稳定、高效的。

1.型煤生产线

1.1型煤生产工艺流程

整套型煤生产工艺可分为两部分，第一部分为原煤供应系统，第二部分为型煤系统。

原煤供应系统工艺流程为原料煤（三种）由自卸汽车运输至原煤堆场分别堆存。装载机将原料煤铲装进入上煤仓。配煤仓上装有筛网，块煤被回收至块煤储仓，煤粉进入配煤仓。通过带式定量给料机分别将3种煤粉按比例配加到Y1皮带机上。经斗式提升机提升至筛分破碎系统进行破碎后落到Y2皮带机上，在Y2皮带中部位置由干粉给料机添加干粉粘结剂。运输至1#双轴搅拌机进行搅拌混匀。由Y3皮带机运输进入型煤主厂房内中间缓冲仓。

型煤系统工艺流程为煤粉经Y3皮带运输进入型煤主厂房内经三通分料器轮流进入两个中间缓冲仓，称量后与配比好的液体粘结剂共同加入轮碾机进行充分搅拌混匀。由X1皮带机运输至2#双轴搅拌机，通过双轴搅拌机均匀的将煤粉送入成型机内压制型煤。成品经X2皮带机运输至烘干炉进行加热烘干，成品外煤粉经返矿皮带机运输至X1皮带机上重新生产。烘干后的型煤经由X3皮带机运输至成品厂房内的X4皮带机上，由X4皮带上的布料器将型煤均布在型煤堆场。烘干炉热源由两部分组成，一部分接引自回转窑的废烟气，一部分为加热炉直接产生。废烟气与加热炉产生的热风混合后进入烘干炉。

1.2型煤生产过程自动化控制

本工程为一套完整独立的连续生产线，逻辑控制占主要工作，基于此特点，控制系统选用德国西门子公司的S7-300中型PLC系统。S7-300系统从硬件到软件都很常见，它以可靠性高，抗干扰能力强，配套齐全，功能完善，适用性强等优点在国内应用十分广泛。

本控制系统对应生产工艺也分为两部分，第一部分为原煤系统，第二部分为型煤系统。控制系统主站设在型煤车间，负责型煤系统的数据采集与控制，原煤系统的数据采集与控制由设在原煤控制室内的ET200远程站负责。主从站间通过ProfiBus-DP通讯，从而实现原煤系统与型煤系统很好的统一控制与监视。

原煤系统主要控制对象为三台带式定量给料机和两台干粉给料机的启停与给料速度，Y1、Y2、Y3三条皮带机、斗式提升机、筛分机、破碎机和1#双轴搅拌机的启停。三台带式定量给料机自带控制仪表，只需提前设置好给料速度就可以方便的实现控制。两台干粉给料机用变频器控制，且要实现远程/就地两种操作模式，机旁操作箱就地操作优先级要大于PLC远程操作。变频器输出频率可控，也可以实现模拟电压频率调节（机旁操作箱上电位器操作）和多功能模拟频率调节（PLC模拟量输出4～20mA/0～10V电流信号），但是只能通过变频器操作面板选择一种调节方式或上述两种频率调节共同控制，无法通过

外接转换开关实现调节方式选择。解决此难题的方法为在变频器操作面板上选择共同控制频率，将电位器调节接线和PLC调节接线连接至远程/就地旋钮的扩展端子上，实现就地操作时只接通电位器调节变频器频率、远程操作时只接通PLC调节变频器频率。

型煤系统主要控制对象为三通分料器的正反转，两个中间缓冲仓的称量，中间缓冲仓下平板闸阀的开闭，液体粘结剂所在两台反应釜的搅拌电机、齿轮泵的启停，两个反应釜的称重，两台轮碾机的启停、加热、下料口的开闭，两台轮碾机下大缓冲仓的螺旋铰刀的启停与频率控制，X1～X4皮带机和返矿皮带机的启停，2#双轴搅拌机的启停，成型机的启停与频率控制，烘干炉内链板输送机的启停和速度控制，烘干炉内温度的监控，布料器的启停，废烟气管道上蝶阀的开度调节。

以两台轮碾机为主，三通分料器、两个中间缓冲仓、两个平板闸阀、两台反应釜、两台齿轮泵为辅组成的轮碾系统为本控制系统的核心。具体控制要求为三通分料器每5分钟换一次下料口，煤粉由开通的下料口进入对应的中间缓冲仓，当此开通的下料口关闭的瞬间对此有煤粉的中间缓冲仓称重，并将结果反映到PLC人机界面上，计算机根据配比比例计算应该添加的液体粘结剂重量。此时有煤粉的中间缓冲仓下的平板闸阀打开，将煤粉卸入一台轮碾机内，此过程需要90秒左右。在卸料30秒时启动对应轮碾机的齿轮泵，PLC记录启泵前反应釜内液体粘结剂重量，用此重量减去前面计算的应该添加的液体粘

结剂重量得出齿轮泵停泵时的液体粘结剂重量。轮碾机继续运转混匀物料。为保证轮碾机混匀物料时间尽可能长，需要计算轮碾机下料口下料时间和下料口开闭时机，以保证当上述平板闸阀打开时轮碾机内物料已经清空并且下料口已经关闭。为保证时间的统一性，所有设备的控制计时全部以三通分料器动作时间为基准。经过严格的计算与实际观察调整，最终实现了两台轮碾机有序、高效、稳定地生产。

大缓冲仓的螺旋铰刀用变频器控制转速实现控制物料的输送速度，以此来达到成型机要求的入料速度，从而最大限度地压制出高品质的型煤，提高产量与质量。由于原料的不同、环境季节的不同等外在因素，型煤的含水率也稍有不同，需要调节烘干炉内链板输送机的速度，从而使型煤充分的烘干脱水，达到成品的要求。烘干炉内温度分为前、中、后三段，中段温度最高，前段温度次之，后段温度最低。通过调节废烟气管道上蝶阀的开度控制烘干炉内温度，保证烘干炉内温度不会太高造成型煤起火，也不会太低达不到烘干要求。

2.结论

型煤生产线经过一年的生产，产量稳定，成品率高。控制系统自动化程度高，稳定，低故障率，生产效率高。很大程度的节省了人力物力，获得了高经济效益。