智能选煤平台论文110425

数字化智能选煤控制系统平台

刘元文 山西焦煤集团

山西焦化德力信电子科技有限公司

摘要：

选煤企业的控制系统主要由工艺控制和机电控制两大部分组成，通过将生产工艺信息、设备信息、控制信息和管理信息集中在一个统一平台传输和存储，并应用相应的软件模块对生产、设备、质量、能源等数据进行分析、整理、应用，从而建立起一个数字化的智能平台，避免系统重复投资建设，降低总体成本，提高生产效率，提升选煤厂安全、设备、质量、节能管理水平。

关键词：选煤厂，控制系统，数字化，智能设备，预防性维修，管理平台 正文：

煤炭工业的发展与相关科技的进步息息相关，需要不断地采用新设计、新工艺、新设备、新材料、新技术来改造这一传统产业，而电子、计算机及自动化技术在这一行业的开发和应用是煤炭工业技术改造的一个重要方面。

为提升选煤厂生产效率和安全生产管理水平，现阶段多数选煤厂已安装或即将建设多种自动化系统，如：原煤处理自动化系统、选煤自动化系统、水处理自动化系统、锅炉房自动化系统、供电自动化系统等。 这些监测、监控系统大多是在不同阶段建设的，处于相互独立的状态，造成了很多问题，比如：

? 信息流不通畅。底层设备信息量缺乏，不能详细描述设备实际运行情况；

上层没有分析软件，控制层采集的海量信息不能有效传递给管理人员进行管理决策。

? 系统维护量大，维修、维护困难。不具备智能化功能，设备没有自诊断

功能，所有设备均为被动维护，电气设备更换需维护人员重新编写程序或设置多种参数，不具备设备自动更换功能。

? 能源损耗严重。缺少对关键设备或每一个工艺段的能源监测能力，更加

没有考虑到系统的能源管理、能源优化等功能。

? 整体可靠性差，不利于选煤厂安全生产。各种系统自成体系，需要专门、

独立的值班和维护人员。 ? 通讯线路重复投资、重复建设。

因此，从系统的角度分析，对选煤厂进行整体统一的自动化管理，防止“信息孤岛”现象的发生，有效整合各种资源和发挥自动化集成的最大效益，需要建立一个统一的数字化智能选煤控制系统平台。

数字化智能选煤控制平台从网络结构上可分为三个层次，即设备控制层、监控层和信息层，每层网络实现不同控制功能。 1. 设备层

设备层是数字化智能控制系统平台的基础和信息来源。在这一层网络中，我们采用安全策略控制器作为选煤厂自动化控制系统的基础，采用智能设备控制中心实现对转动设备的控制和信息收集，采用智能设备监测系统实现对大型关键设备状态的实时监测。 1) 安全策略控制器

通过采用先进的PAC可编程自动控制器作为选煤厂自动化控制系统的主机，各远程控制站自动接受现场信号、保护信号、运行信号，并采集过程数据，将所采集的各种数据传送给控制主机处理分析，同时执行主机发出的命令，完成输出控制。

该系统不但具有设备起、停、事故闭锁等顺序控制功能，而且还具有数据处理、过程控制、以及计算机网络联接功能，形成选煤厂综合自动化系统，将生产过程通过多种形式反映在调度及指挥系统面前，使调度及指挥系统能及时了解生产情况，作出正确决策。该控制器在设计和功能上与传统的控制器相比具有以下优点：

? 能提供丰富的现场设备状态数据、系统运行实时数据、以及自身和外围

个体设备的诊断维护数据，可以有效地帮助管理人员做出科学的评估和正确的决策，真正实现企业生产的信息化和智能化，提升经济效益，提高管理水平。

? 利用安全检测功能，不断检测重要安全信号通道的可靠性，发现不可靠

的安全隐患，及时向操作人员发出预警，使其做出准确停车判断，有效减少非计划停车次数。

2) 智能设备状态检测系统

通过该系统实现选煤厂关键设备状态从点到面、从局部到完整、从被动到主动的全面监控。实时检测设备的振动、偏心、动平衡、速度、加速度、转速、电机电流、润滑、轴位移、壳胀等参数，按周期给出设备参数频谱图，了解企业关

键设备和重点设备的实时运行状态，判断被监测机器的状态变化趋势，诊断被监测机器故障的发生部位和故障的严重程度，以及检查和验收大修或临时维修的效果，从而实现对设备故障早知道、早预报、早诊断，把故障消灭在萌芽之中。目的是提高设备运行完好率、减少设备停机时间及降低维修成本。

选煤厂主要设备有预先分级筛、块原煤破碎机、原煤分级筛、重介浅槽分选机、浅槽精煤脱介筛、浅槽矸石脱介筛、离心脱水机、原煤分级旋流器组、煤泥浓缩机、煤泥快开式板框压滤机等。以上设备的运行环境、重要性和机械运行本身（振动幅度较大容易使机械磨损加剧，从而减少使用寿命）注定了以上设备的重要性，以上设备如发生故障将影响到工厂的正常生产和运行。因此在以上设备加装设备监测传感器（不会破坏设备及基础结构），通过专用模块把数据传输到上位机进行分析整理，将捕获设备运行的异常状况，通过诊断系统，发现故障及时发出警报，提示设备异常，为生产的安全提供保障，并大大提高设备的寿命。 3) 智能设备控制中心

智能设备控制中心实现了对转动设备的控制和信息收集，除完成对设备运转的基本操作外，还实现了对设备运转时间、启停次数、能耗情况、维护信息的记录、检测、数据上传。传统的低压电机控制柜虽然不是主工艺流程设备，但由于其设计量、施工量、调试量在总工程量中所占比例较大，其产品质量及施工质量对日后生产维护将起到重要作用。智能设备控制中心比传统的MCC控制柜具有以下优势：

? 智能设备控制中心全部采用网络集成通讯介质，智能控制元件和设备监

视软件构成，显著简化了接线、大大的减少了施工量，节约了材料和施工成本，缩短了施工调试时间。

? 彻底改变了过去被动的设备维护模式，利用各种设备运行信息进行预防

性维护，可以将故障排除在产生影响之前，从而大大减少停机时间，为用户带来可观的经济效益，获得良好的投资回报。

? 智能控制中心配置的设备控制单元具有智能在线更换功能，在智能设备

出现故障时，通过简单的插拔操作更换新的设备，新设备自动从网络上获取配置参数，并投入运行，全部过程在1分钟中内完成。

2. 监控层

在这一层平台上，主要实现所有工艺流程和设备集中监控、数据信息的收集分析，历史数据库建立储存等功能。在此基础上通过软件开发，形成各种报表和管理工具，从而生成记录，指导生产操作，提高管理水平。具体功能如下：

a 各系统分别设置集中、就地、试验三种工作方式。运行方式为集中联锁（具有集中起动单台设备的功能）、就地解锁；试验方式作为软件调试及硬件接线检查用。控制方式由集中控制室调度人员在计算机上进行选择。

b 通过高清晰度的彩色显示器按照现场实际及用户的具体要求，以各种图形和颜色来模拟显示实际的生产设备和生产流程。可通过五种颜色来反映生产设备所处的五种现场状态：即主开关未送电、主开关已送电、设备运行、设备漏电、设备故障（检修）等，其颜色可按用户要求设定。

c 系统实施操作时，可以根据生产需要选择生产系统流程。各系统可独立运行而又互不影响。PAC系统能自动诊断所选系统的运行条件、输入状态、各保护接点是否正常等，发现异常及时报警。

d 正常生产时，集控室调度人员可分系统向现场发出启车、停车预告信号，现场人员可根据岗位情况，随时向集控室反发禁止启动信号，随时中断启车程序。在任何时候，现场人员都可对设备实施紧急停车。

e 集控程序能按照使设备无料空运转时间最短的原则，沿逆煤流方向按给料先后顺序分段或分组起车。沿顺煤流方向单独停车，所谓单独停车，即从各设备停止给料后，按本设备正常处理能力及允许的存料条件及时停车，以减少设备的启车、停车空运转时间。

f 调度人员和岗位工人都可以按照权限设置，解除某个系统和设备的运行程序，以免造成人员受伤和减少故障损失。在正常生产过程中，当现场设备状况出现任何异常时，均可在集控室内及时给出事故报警。对一般事故只做报警，对影响设备和人身安全的事故则直接停车。

g 通过对采集的水位、料位数据进行处理，形成棒状图和历史趋势图，指导工艺系统设备的开停，及时调整生产流程。

h 通过对各种煤量、电量、水量、压力等主要工艺参数的检测处理，形成历史曲线并配以报警系统，指导生产，可以降低消耗，提高生产效率。