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        馬頭洗選廠集控系統(tǒng)升級改造實踐

        2018-05-31 07:16:59張紹先
        選煤技術(shù) 2018年2期
        關(guān)鍵詞:馬頭控系統(tǒng)選煤廠

        張紹先

        (冀中能源峰峰集團(tuán) 馬頭洗選廠,河北 邯鄲 056045)

        馬頭洗選廠隸屬于冀中能源峰峰集團(tuán)有限公司,是冀中能源集團(tuán)的主力選煤廠,也是我國“一五”期間由蘇聯(lián)援建的156項重點(diǎn)工程之一。目前,其實際洗選能力在5 Mt/a以上,原煤采用不脫泥方式入選,主選工藝為全重介分選、直接浮選的聯(lián)合工藝;入選原煤主要來自峰峰集團(tuán)所屬的梧桐莊礦、羊渠河礦、新三礦等,主導(dǎo)產(chǎn)品為十級冶煉精煤,用戶主要包括武鋼、邯鋼、安鋼等。

        多年來,馬頭洗選廠堅持以創(chuàng)新管理和科技進(jìn)步為動力,以信息自動化建設(shè)與應(yīng)用為中心,不斷改善生產(chǎn)方式,構(gòu)建了選煤生產(chǎn)集中控制、重介質(zhì)密度自動測控、浮選參數(shù)自動測控、調(diào)車作業(yè)集中控制、視頻監(jiān)控、配電自動化等大型信息自動化系統(tǒng)。如今馬頭洗選廠正向裝備現(xiàn)代化、辦公信息化、管理精細(xì)化、發(fā)展科學(xué)化、生產(chǎn)智能化方向發(fā)展,力爭將其建成京津冀最大、全國一流的現(xiàn)代化選煤廠。

        1 生產(chǎn)現(xiàn)狀

        馬頭洗選廠原集控系統(tǒng)于2006年改造成功并投入運(yùn)行,隨著使用時間的推移,其在運(yùn)行過程中出現(xiàn)了較多問題,且自動化控制功能和信息化功能不夠完善,這不僅不利于生產(chǎn)管理,還不利于各項經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)較好實現(xiàn),已不能適應(yīng)日益完善的生產(chǎn)工藝要求。主要原因如下:

        (1)隨著設(shè)備的更新?lián)Q代,部分備件已退出市場,設(shè)備配件的采購與更換得不到保障;隨著生產(chǎn)工藝的不斷變化,部分舊設(shè)備被替換,部分新設(shè)備投入應(yīng)用,原集控系統(tǒng)的控制要求隨之改變,不能適應(yīng)生產(chǎn)工藝的要求。

        (2)原集控系統(tǒng)的抗干擾性較差,在生產(chǎn)運(yùn)行過程中,設(shè)備無規(guī)律“偷?!钡那闆r時有發(fā)生,無法保證穩(wěn)定生產(chǎn)和安全生產(chǎn)[1]。

        (3)原集控系統(tǒng)自成一家,并未融合在一起,導(dǎo)致生產(chǎn)與管理效率低下;其冗余性、可擴(kuò)展性較差,導(dǎo)致生產(chǎn)系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性、功能多樣化受到限制。為了實現(xiàn)協(xié)同式作業(yè),需要對原集控系統(tǒng)進(jìn)行整體性重構(gòu)[2]。

        (4)隨著管理水平的提升,生產(chǎn)管理的精細(xì)化要求越來越高,自動化水平需要進(jìn)一步提升。這就需要提高生產(chǎn)過程的控制能力,實現(xiàn)對壓力、料位、液位等數(shù)據(jù)的監(jiān)控與報警,達(dá)到選煤生產(chǎn)的全過程可視和可控管理。

        綜上所述,馬頭洗選廠需要借助集控系統(tǒng)升級改造,實現(xiàn)基于生產(chǎn)集控的綜合自動化系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用,助力各項經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)的提升,并實現(xiàn)減人增效的目標(biāo)。

        2 改造內(nèi)容

        此次生產(chǎn)集控系統(tǒng)升級改造共涉及圓環(huán)鏈、篩機(jī)、帶式輸送機(jī)等16大項生產(chǎn)設(shè)備,具體改造內(nèi)容包括設(shè)備控制方式的再造、各類信號狀態(tài)的采集顯示與集中管理等,并對崗位應(yīng)答系統(tǒng)、電鈴預(yù)警系統(tǒng)及其他控制功能進(jìn)一步完善,實現(xiàn)多系統(tǒng)的相融相合。

        (1)根據(jù)生產(chǎn)工藝要求,編寫功能豐富、簡潔明了的PLC程序,替換原PLC站柜,并搭配先進(jìn)的硬件設(shè)施,提高集控系統(tǒng)的冗余性和可擴(kuò)展性。針對抗干擾性差、穩(wěn)定性差的問題,將原生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)行信號由采集接觸器常閉觸點(diǎn)改為常開觸點(diǎn),并增加隔離繼電器,同時將原控制和信號電壓全部由DC24V改為AC220V。另外,將原PLC站間的單路電信號傳輸改為以光纖為媒介的環(huán)網(wǎng)連接[3],以保證和實現(xiàn)生產(chǎn)的安全性、高效性、連續(xù)性。

        (2)將原遠(yuǎn)程/就地轉(zhuǎn)換旋鈕移至上位機(jī)上,實現(xiàn)權(quán)限的上移、集中管理與操作;優(yōu)化崗位應(yīng)答系統(tǒng)、電鈴預(yù)警系統(tǒng),并將遠(yuǎn)程/就地轉(zhuǎn)換按鈕替換成急停按鈕,以提高操作速度,并保證安全生產(chǎn)與檢修[4]。

        (3)通過二次控制線路更改,并與PLC程序搭配,實現(xiàn)一鍵式流程化啟停車,以提高設(shè)備啟停速度與生產(chǎn)自動化水平[5]。每臺參控設(shè)備對應(yīng)兩個PLC輸入點(diǎn),一個作為設(shè)備的運(yùn)行信號點(diǎn),一個作為設(shè)備急停按鈕的狀態(tài)信號點(diǎn);其對應(yīng)兩個PLC輸出點(diǎn),一個作為遠(yuǎn)程/就地轉(zhuǎn)換點(diǎn),一個作為設(shè)備的遠(yuǎn)程自動啟停點(diǎn)。通過上位機(jī)組態(tài)畫面的遠(yuǎn)程/就地、軟解鎖/軟閉鎖、硬解鎖/硬閉鎖等操作,結(jié)合邏輯嚴(yán)謹(jǐn)、各功能相互關(guān)聯(lián)的PLC程序,實現(xiàn)一鍵式流程化啟停車,這有利于提高生產(chǎn)效率。

        (4)上位機(jī)組態(tài)畫面的不同樣式對應(yīng)設(shè)備的不同狀態(tài),其能夠清楚地反映設(shè)備的運(yùn)行、停止、遠(yuǎn)程、就地、解鎖、閉鎖等狀態(tài)[6]。為了快速查找故障設(shè)備和故障原因,構(gòu)建了生產(chǎn)報警記錄系統(tǒng),用于查詢生產(chǎn)過程中的各種操作記錄、設(shè)備運(yùn)行時長等,以大幅縮短故障處理時間。

        (5)優(yōu)化集控系統(tǒng)功能,采集液位、料位、壓力、皮帶秤等主要技術(shù)數(shù)據(jù),實現(xiàn)實時監(jiān)測、報警、記錄及集中管理,并自動生成實時趨勢曲線[7],達(dá)到選煤生產(chǎn)的全過程可控與可視,以提高生產(chǎn)的數(shù)據(jù)化和信息化水平。

        (6)基于生產(chǎn)集控的綜合自動化系統(tǒng),將孤立的分布式視頻監(jiān)控、調(diào)度電話通訊等與生產(chǎn)集控系統(tǒng)融合,其集生產(chǎn)控制自動化、生產(chǎn)數(shù)據(jù)信息化、管理全方位化為一體[8]。這些系統(tǒng)全部集中在新集控室,從而形成綜合性的生產(chǎn)指揮中心。

        基于生產(chǎn)集控的綜合自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

        3 主要創(chuàng)新點(diǎn)

        (1)精細(xì)化劃分系統(tǒng)。重新劃分設(shè)備所屬系統(tǒng),并將系統(tǒng)細(xì)分為灌倉系統(tǒng)、原煤系統(tǒng)、單號系統(tǒng)、雙號系統(tǒng)、濃縮系統(tǒng)、產(chǎn)品運(yùn)輸系統(tǒng)等[9],既能按照生產(chǎn)工藝要求依次分步執(zhí)行,又能根據(jù)選擇開啟某個系統(tǒng)或多個系統(tǒng),有利于合理組織生產(chǎn)。此外,根據(jù)工藝情況、設(shè)備啟停時間,合理設(shè)置設(shè)備的啟停時間間隔,防止啟車時電流沖擊過大及停車時“跑煤”等情況的發(fā)生。

        (2)生產(chǎn)安全性提高。在PLC程序內(nèi)增加軟解鎖/軟閉鎖功能,與現(xiàn)場硬解鎖/硬閉鎖形成雙重保險。在閉鎖狀態(tài)下,關(guān)聯(lián)設(shè)備可以互相制約,能夠防止“跑、冒、滴、漏”現(xiàn)象的發(fā)生和生產(chǎn)事故擴(kuò)大化;在解鎖狀態(tài)下,通過PLC程序能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程/就地?zé)o擾切換。生產(chǎn)過程中單臺或多臺設(shè)備停車或出現(xiàn)故障時,通過解鎖與就地轉(zhuǎn)換功能,在不影響整體生產(chǎn)的情況下,檢修人員可通過現(xiàn)場急停按鈕,斷開遠(yuǎn)程和就地操作模式,以保證檢修的安全性;在設(shè)備故障恢復(fù)后,切換成遠(yuǎn)程操作模式。這能夠大幅提高生產(chǎn)與設(shè)備控制的靈活性,避免不必要的生產(chǎn)停車,并降低事故的影響范圍[10]。

        圖1 基于生產(chǎn)集控的綜合自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

        (3)監(jiān)控系統(tǒng)功能豐富。針對生產(chǎn)需求專門設(shè)計了一套大屏幕窄逢拼接系統(tǒng),另外配備了12臺42寸液晶監(jiān)視器,形成一套高清晰度、高智能化、功能完善、技術(shù)先進(jìn)的綜合信息顯示管理控制系統(tǒng),這是一個交互式的靈活系統(tǒng)[11],能夠?qū)崿F(xiàn)各類信息屏上顯示。監(jiān)控系統(tǒng)融入了百余個分布式崗位視頻監(jiān)控點(diǎn),實現(xiàn)了在新集控室遠(yuǎn)程直觀地監(jiān)視整個廠區(qū)各個重要生產(chǎn)環(huán)節(jié),使現(xiàn)場情況更加清晰明了,實現(xiàn)了部分崗位無人值守,能夠促進(jìn)減人增效的實施。生產(chǎn)調(diào)度通訊系統(tǒng)實現(xiàn)了多方通話、強(qiáng)插、強(qiáng)通、會議、一鍵接打、錄用等功能,功能更加豐富。

        4 經(jīng)濟(jì)效益

        (1)在集控系統(tǒng)升級改造后,生產(chǎn)系統(tǒng)的自動化、信息化管理水平大幅提高,實現(xiàn)了一鍵式流程化啟停車,生產(chǎn)效率大幅提升,工人勞動強(qiáng)度降低,崗位所需工人數(shù)量減少,實現(xiàn)了減人增效的目的。全廠配備有300臺設(shè)備,原來每人看守4臺設(shè)備,目前每人看守8臺設(shè)備,崗位工人減少37人,每年節(jié)約的人工成本約為150萬元。

        (2)在集控系統(tǒng)升級改造后,不但實現(xiàn)了安全生產(chǎn),而且保證了生產(chǎn)的連續(xù)性,每月因生產(chǎn)事故影響正常選煤的時間減少約5 h。生產(chǎn)設(shè)備的開停效率大幅提高,每月的開停車時間減少20 h,相同時間內(nèi)的開車時間增加約15 h,設(shè)備空載時間減少約25 h。按照處理能力750 t/h計算,每月的原煤入選量增加11 250 t;按照精煤產(chǎn)率55%,銷售價格1 000元/t計算,每月因原煤入選量增加產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益為618萬余元。按照設(shè)備功率5 500 kW計算,每月因生產(chǎn)系統(tǒng)少運(yùn)行節(jié)約的電能為137 500 kW·h;按照電費(fèi)單價0.62元/(kW·h)計算,每月節(jié)約電費(fèi)8.50萬余元。加上節(jié)約的油耗、介耗、設(shè)備損耗等約3萬余元,預(yù)計每年的節(jié)支增收總額為7 600萬余元。

        5 結(jié)語

        基于生產(chǎn)集控的綜合自動化系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用,使馬頭洗選廠成為一個數(shù)字化、透明化工廠,不但實現(xiàn)了集控系統(tǒng)與生產(chǎn)工藝的完美融合,達(dá)到了生產(chǎn)過程的高度可控與可視,而且提升了自動化、信息化管理水平,達(dá)到了節(jié)能、高效、減人的目的,有助于各項技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的順利完成。這對內(nèi)起到了實實在在的促進(jìn)安全生產(chǎn)、提升管理、創(chuàng)造效益等作用,對外起到了行業(yè)示范效應(yīng)。

        參考文獻(xiàn):

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        [11] 劉 淑.多通道大屏幕圖像無縫拼接技術(shù)研究[D].北京:北京交通大學(xué),2011:39-40.

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