introductory

壓濾機(jī)作為提高精煤產(chǎn)率以及保證濃縮池尾煤泥處理重要設(shè)備，壓濾機(jī)自動(dòng)化控制水平的高低影響著商品煤銷售質(zhì)量、精煤回收率、尾煤泥處理和操作工的人數(shù)。壓濾機(jī)作為單機(jī)設(shè)備在自動(dòng)運(yùn)行方面已經(jīng)比較成熟，但在多臺(tái)壓濾機(jī)自動(dòng)運(yùn)行、有效檢測(cè)判斷壓濾機(jī)入料完成以及較多關(guān)聯(lián)設(shè)備的自動(dòng)運(yùn)行等方面，是當(dāng)前選煤廠自動(dòng)控制的發(fā)展方向。傳統(tǒng)壓濾機(jī)及關(guān)聯(lián)設(shè)備采取儀表監(jiān)控、經(jīng)驗(yàn)判斷、集控開啟的控制方式進(jìn)行操作，對(duì)于作業(yè)人員的素質(zhì)及數(shù)量均有較高要求，亟需通過自動(dòng)化設(shè)計(jì)來改善操作流程。

1 、壓濾機(jī)聯(lián)機(jī)控制的提出

壓濾機(jī)的單機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)壓緊、過濾、壓榨、反吹、松開的自動(dòng)控制，但其中的入料環(huán)節(jié)需要人工進(jìn)行干預(yù)，同時(shí)為保證壓濾機(jī)煤泥產(chǎn)品的水分達(dá)標(biāo)，一般采取人工經(jīng)驗(yàn)判斷，即查看濾液水嘴滴水不成線的狀態(tài)，來判斷壓濾機(jī)入料結(jié)束，人工干預(yù)后進(jìn)入壓濾機(jī)卸料程序。在壓濾機(jī)工作的環(huán)節(jié)還需人工查看料池液位的情況、壓濾機(jī)下級(jí)運(yùn)輸設(shè)備因壓濾機(jī)入料而進(jìn)入的水分卸空的問題，下級(jí)運(yùn)輸設(shè)備開停的問題，精煤泥與精煤主運(yùn)皮帶均質(zhì)卸料的問題。隨著各選煤廠控員提效的主觀要求以及自控水平的不斷提高，能夠利用技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)多臺(tái)壓濾機(jī)在程序參控下，進(jìn)行自動(dòng)入料、自動(dòng)卸料、均勻使用、自動(dòng)控制運(yùn)行，作業(yè)方式由操作轉(zhuǎn)變?yōu)檠矙z是發(fā)展的方向。

2壓濾機(jī)聯(lián)機(jī)控制因素解決

2.1 聯(lián)機(jī)控制流程要求

蔣莊煤礦選煤廠浮選系統(tǒng)壓濾關(guān)聯(lián)設(shè)備共有 4臺(tái)精煤高效壓濾機(jī)，4 臺(tái)壓濾機(jī)入料泵，壓濾機(jī)精礦料池，每臺(tái)壓濾機(jī)對(duì)應(yīng)一臺(tái)刮板運(yùn)輸機(jī)，所有煤泥集中到總刮板輸送機(jī)運(yùn)輸至精煤主運(yùn)皮帶。正常生產(chǎn)情況下，總運(yùn)輸刮板機(jī)常開，其余設(shè)備均為輪流啟動(dòng)。增設(shè)微細(xì)流量傳感器 （計(jì)） 與刮板機(jī)、泵、料位計(jì)做聯(lián)動(dòng)程序，實(shí)現(xiàn)壓濾機(jī)聯(lián)機(jī)循環(huán)啟動(dòng)。在正常生產(chǎn)情況下，通過自控程序，結(jié)合入料池 （筒） 料位情況，實(shí)現(xiàn)渣漿泵自動(dòng)入料，壓濾機(jī)入滿料時(shí) （通過微細(xì)流量 + 延時(shí)設(shè)定） 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)停泵，如果流量計(jì)不準(zhǔn)或者來料不穩(wěn)，可以人為干預(yù)進(jìn)行入料結(jié)束判斷并且不會(huì)影響自動(dòng)運(yùn)行程序。壓濾機(jī)下級(jí)運(yùn)輸設(shè)備正轉(zhuǎn)與壓濾機(jī)卸料程序進(jìn)行閉鎖。執(zhí)行卸料程序時(shí)，刮板機(jī)首先進(jìn)行反轉(zhuǎn)（反轉(zhuǎn)時(shí)間可設(shè)定） 卸水，后自動(dòng)正轉(zhuǎn)等待壓濾機(jī)執(zhí)行卸料程序。卸料時(shí)在程序控制下實(shí)現(xiàn)各壓濾機(jī)依次卸料，同時(shí)保證精煤泥在精煤主運(yùn)皮帶均勻參混，4 臺(tái)刮板機(jī)不同時(shí)卸料。卸料完成后，壓濾機(jī)按照相應(yīng)順序依次實(shí)現(xiàn)入料。通過雷達(dá)料位計(jì)監(jiān)測(cè)料池液位并將料位參控，設(shè)定料池料位的上下限位值，當(dāng)料池料位低于下限位時(shí)，低液位保護(hù)啟動(dòng)，停止各臺(tái)壓濾機(jī)入料進(jìn)程。當(dāng)隨著料池料位逐漸增高，會(huì)依次開啟壓濾機(jī)，當(dāng)料池液位到達(dá)上限位時(shí)，壓濾機(jī)可以同時(shí)入料，隨著入料時(shí)間的延長，壓濾池液位會(huì)不斷降低并最終維持在一個(gè)穩(wěn)定的平衡值。系統(tǒng)可設(shè)置參控聯(lián)機(jī)壓濾機(jī)的臺(tái)次，以應(yīng)對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)失常和各類生產(chǎn)事故的處理。系統(tǒng)自動(dòng)統(tǒng)計(jì)當(dāng)天每臺(tái)壓濾機(jī)的循環(huán)起始時(shí)間和循環(huán)次數(shù)，在正常生產(chǎn)情況下，通過程序設(shè)定均布各臺(tái)壓濾機(jī)的入料次數(shù)，并在系統(tǒng)內(nèi)提供按天、按班的歷史查詢功能。

2.2壓濾機(jī)入料完成的監(jiān)測(cè)

正常情況下判斷壓濾機(jī)入料完成監(jiān)測(cè)主要依靠人工判斷壓濾機(jī)濾液水嘴滴水情況判斷，存在較大誤差，經(jīng)常因人工判斷經(jīng)驗(yàn)不足而導(dǎo)致精煤泥水分超出標(biāo)準(zhǔn)值的情況。自動(dòng)控制改造中，應(yīng)用微細(xì)流量計(jì)替代人工判斷。在壓濾機(jī)入料管前安裝微細(xì)流量計(jì)，通過流量監(jiān)測(cè)和延時(shí)設(shè)計(jì)，完成壓濾機(jī)入料自動(dòng)監(jiān)測(cè)，提高監(jiān)測(cè)精度。當(dāng)入料流量低于設(shè)定流量值并持續(xù) X 秒后，判定壓濾機(jī)入料完成，壓濾機(jī)入料泵自動(dòng)停止，壓濾機(jī)進(jìn)入壓榨吹風(fēng)過程。X 秒的設(shè)定主要是為了每班入料濃度的不同導(dǎo)致壓濾時(shí)間不同而方便調(diào)整，當(dāng)入料濃度低時(shí)，X 可設(shè)長，當(dāng)入料濃度高時(shí)，X可設(shè)短，實(shí)際想達(dá)到的效果是低于設(shè)定流量值即認(rèn)為已壓好，可以自動(dòng)卸料。

2.3液位監(jiān)測(cè)與入料泵和壓濾機(jī)聯(lián)機(jī)啟動(dòng)關(guān)聯(lián)控制

設(shè)定 4 臺(tái)壓濾機(jī)設(shè)備編號(hào)為 455～457 和 485。當(dāng)液位低于設(shè)定最低液位值時(shí)，壓濾機(jī)入料泵不啟動(dòng)，當(dāng)液位高于最低液位設(shè)定值后，泵可以自動(dòng)啟動(dòng)入料。當(dāng)液位高于最低液位設(shè)定值后，智能系統(tǒng)判定壓濾機(jī)狀態(tài) （入料中、壓榨中、吹風(fēng)中、卸料中、等待卸料中，等待入料中、入料停止中），按設(shè)定好的優(yōu)先級(jí)進(jìn)行入料。優(yōu)先級(jí)按照 455/456/457/485四臺(tái)順序判定。舉例 1，液位高于最低值 455 開始入料，液位仍升高于某一中間值 a 時(shí) 456 入料，液位繼續(xù)升高高于中間值 b 時(shí)，457 啟動(dòng)，液位高于最高值時(shí)485 啟動(dòng)。舉例 2，455/456 壓濾機(jī)狀態(tài)不可入料，457/485 狀態(tài)等待入料，此時(shí)液位繼續(xù)升高達(dá)到中間值 b 時(shí)，優(yōu)先判斷 457 入料，當(dāng)液位仍繼續(xù)升高達(dá)到最高值時(shí)，485 入料。當(dāng)壓濾池液位降低時(shí)，根據(jù)設(shè)定的液位值（最低值、中間值 a、中間值 b、最高值） 和優(yōu)先級(jí)進(jìn)行停泵作業(yè)。舉例，455 正在卸料，456/457入料，485 因液位達(dá)到最高值開始入料，當(dāng)液位低于中間值 a 時(shí)，485 停止入料。即優(yōu)先停止最后壓濾機(jī)的入料，并將這種狀態(tài)標(biāo)記為入料停止中，系統(tǒng)內(nèi)保留記錄入料時(shí)間。當(dāng)液位升高需要啟動(dòng)泵入料時(shí)，優(yōu)先啟動(dòng) 485 泵。當(dāng)多臺(tái)壓濾機(jī)都在入料停止中狀態(tài)時(shí)，液位升高，優(yōu)先啟動(dòng)入料時(shí)間長的那臺(tái)壓濾機(jī)。

2.4壓濾機(jī)與下級(jí)運(yùn)輸設(shè)備控制環(huán)節(jié)

當(dāng)壓濾機(jī)吹風(fēng)結(jié)束，給信號(hào)刮板機(jī)進(jìn)行反轉(zhuǎn)拉水，反轉(zhuǎn)完等待 Y 秒后刮板機(jī)進(jìn)入正轉(zhuǎn)，正轉(zhuǎn)一段時(shí)間后泄水電液翻板關(guān)閉，壓濾機(jī)開始卸料。卸料完成，壓濾機(jī)壓緊后，給信號(hào)泄水電液翻板打開。反轉(zhuǎn)和正轉(zhuǎn)之間的 Y 秒時(shí)間設(shè)定是為了避免正反轉(zhuǎn)太靠近導(dǎo)致切銷子，此時(shí)間可固定為 10 s。卸料過程為控制單位時(shí)間內(nèi)精煤皮帶中的煤泥量，在控制設(shè)計(jì)中要保證只能單臺(tái)壓濾機(jī)在卸料中，不能多臺(tái)同時(shí)卸料。壓濾機(jī)入好料，自動(dòng)壓榨吹風(fēng)完，自動(dòng)反轉(zhuǎn)正轉(zhuǎn)拉水完，進(jìn)入等待卸料中狀態(tài)，待上一壓濾機(jī)卸完料后，即可進(jìn)入卸料狀態(tài)。因更換濾布或者其他突發(fā)情況，可將某一臺(tái)壓濾機(jī)從聯(lián)機(jī)啟動(dòng)中消除，采用手動(dòng)控制。如果因更換濾布或者其他原因打破壓濾機(jī)狀態(tài)，為恢復(fù)壓濾機(jī)自動(dòng)控制狀態(tài)，可人為給定當(dāng)時(shí)的壓濾機(jī)狀態(tài)，然后將其連入聯(lián)機(jī)啟動(dòng)自動(dòng)程序。

3壓濾系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)配備 1 臺(tái)采用西門子 1500 系列PLC 作為控制系統(tǒng)核心的控制柜。負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)采集及控制處理。操作室配備一個(gè)含液晶顯示和觸摸屏的操作臺(tái)，用于監(jiān)視現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行情況。操作臺(tái)作為人機(jī)交互的窗口，負(fù)責(zé)顯示現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行情況和下發(fā)控制命令。PLC 柜，配備 96 點(diǎn)開關(guān)量輸入、64 點(diǎn)開關(guān)量輸出、16 路模擬輸入、485 通訊模塊以及核心交換機(jī)，負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)各種信號(hào)的采集、控制命令的執(zhí)行以及自動(dòng)控制。雷達(dá)料位計(jì)，采用德國 vega 料位計(jì)，精度高、可靠性強(qiáng)、惡劣環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)，主要負(fù)責(zé)采集壓濾入料池的液位。電磁流量計(jì)，采用杭州聯(lián)測(cè)自動(dòng)化有限公司制造的 LDG- LC 系列智能電磁流量計(jì)，具有壓損小、精度高等優(yōu)點(diǎn)，解決了壓濾系統(tǒng)中自動(dòng)判斷入料結(jié)束難的問題。攝像儀采用海康威視的紅外高清攝像儀，用于采集現(xiàn)場(chǎng)的視頻信息。電機(jī)綜保用于讀取現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的電壓電流等信息。速度開關(guān)用于現(xiàn)場(chǎng)皮帶和刮板的速度保護(hù)。接近開關(guān)用于現(xiàn)場(chǎng)閘板的限位保護(hù)。跑偏保護(hù)裝置用于現(xiàn)場(chǎng)皮帶的保護(hù)。語音箱用于播報(bào)壓濾系統(tǒng)的各種保護(hù)以及流程信息。

4壓濾系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)程序分底層 PLC 控制程序和上層觸摸屏監(jiān)控程序。底層 PLC 程序采用西門子博圖 V13 編程平臺(tái)開發(fā)，具備模塊化程序結(jié)構(gòu)，能夠在不同的模塊中分別實(shí)現(xiàn)不同的任務(wù)，程序修改維護(hù)方便，調(diào)試簡(jiǎn)單。上層采用屏通觸摸屏的 PM DesignerV1.2 編寫，具有可視化強(qiáng)、操作靈敏等優(yōu)點(diǎn)。系統(tǒng)為了克服模擬量在傳輸過程中產(chǎn)生的干擾，采用了每秒多次取值計(jì)算平均值的算法，同時(shí)每秒比較一次當(dāng)前平均值與上一平均值的差值，如果差值超過設(shè)定值，認(rèn)為當(dāng)前平均值無效。系統(tǒng)為了解決 4 套壓濾子系統(tǒng)不能同時(shí)卸料的問題，采用了計(jì)算機(jī)領(lǐng)域中堆棧的堆概念 （隊(duì)列優(yōu)先，先進(jìn)先出）。當(dāng)某套壓濾子系統(tǒng)進(jìn)入卸料階段時(shí)，核心控制器 PLC 判斷是否有其他子系統(tǒng)正在卸料。如果沒有，該壓濾子系統(tǒng)正常卸料；如果有，該子系統(tǒng)進(jìn)入堆中等待。系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)采用 FB 塊設(shè)計(jì)，易于移植，對(duì)于相同控制邏輯不同參數(shù)的被控對(duì)象，只要使用不同的 DB 塊，便可以方便的調(diào)用，大大降低了編程者的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了效率。

5結(jié)論

（1） 壓濾機(jī)聯(lián)機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)可提高精煤回收率，按照原人工操作在正常生產(chǎn)條件下，每班次/8 h，應(yīng)用自控設(shè)計(jì)后可多產(chǎn)出精煤泥 15 t，每循環(huán)壓濾機(jī)可產(chǎn)出 7.5 t 精煤泥，按照每日 2 班次 280個(gè)工作日生產(chǎn)，年度可多產(chǎn)精煤泥 8 400 t。

（2） 壓濾機(jī)聯(lián)機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)能夠保證商品煤質(zhì)量。通過流量計(jì)監(jiān)測(cè)壓濾機(jī)入料優(yōu)于人工判斷，減少質(zhì)量事故的發(fā)生。該系統(tǒng)降低了作業(yè)人員工作量及作業(yè)人員數(shù)量，實(shí)現(xiàn)了單班次減少 1 人，工作人員可由操作型轉(zhuǎn)為巡檢型。

---

作者:周俊喜教授，齊衛(wèi)東 教授，高文宇教授，陳傳海教授，仇慶敏教授，張 健 教授

歡迎來電咨詢，技術(shù)交流，來料實(shí)驗(yàn)，蒞臨指導(dǎo)。

Enquiry: 188517-18517