屯兰选煤厂压滤工艺智能群控技术研究与应用_张佰.pdf

屯兰选煤厂压滤工艺智能群控技术研究与应用 张 佰 西山煤电集团有限责任公司 屯兰选煤厂, 山西 太原 030053 摘 要 以屯兰选煤厂压滤工艺生产效率低为研究背景, 在原有控制系统的基础上进行了 优化设计, 构建了压滤工艺智能群控模型, 并在屯兰选煤厂压滤车间进行了实际应用; 实践证 明, 压滤工艺智能群控技术提高了压滤工艺的自动化水平, 也提高了压滤系统的生产效率, 减 少了人员投入, 为矿井带来了可观的经济效益。 关键词 选煤厂; 压滤工艺; 智能群控技术; 自动化; 效率 中图分类号 TD948. 9 文献标识码 A 文章编号 1005-8397202010-0036-03 收稿日期 2020-04-09 DOI 10. 16200/ j. cnki. 11-2627/ td. 2020. 10. 009 作者简介 张 佰1987, 男, 辽宁沈阳人, 2011 年毕业于辽宁工程技术大学矿物加工工程专业, 工学学士, 西山煤电集团有限责任 公司屯兰选煤厂工程师。 引用格式 张 佰. 屯兰选煤厂压滤工艺智能群控技术研究与应用 [J]. 煤炭加工与综合利用, 202010 36-38. 近年来, 智能化、 自动化逐渐成为矿井的发 展趋势, 智能化、 自动化的发展必须依赖于先进 的数据处理算法和良好的监测控制系统。 选煤厂 目前还主要依赖于人工操作设备运行, 虽然全自 动化技术一直在发展过程中, 但是大量人工操作 机械设备的现状一直未得到改善, 大量资金投入 换来少量经济效益, 使得选煤厂全自动化技术的 发展显得尤为重要[1]。 通过在选煤厂建立适当数 量的数据中转站, 可实现对选煤厂设备的实时监 控。 本文通过对压滤工艺智能群控进行模型构建 并在屯兰选煤厂实际应用, 实现自动化压滤的同 时提高了压滤生产效率[2]。 1 屯兰选煤厂压滤工艺现状 选煤厂压滤车间工作流程如下 1开采煤泥经运输后到达主洗车间, 主洗 车间清洗煤泥, 随后运送至浓缩池, 在絮凝剂的 作用下煤泥充分浓缩沉淀, 随后运送至煤泥桶; 2在煤泥桶中加入助滤剂, 加快煤泥的压 滤, 方便煤泥水快速流进压滤机; 3在入料泵的作用下, 压滤机对煤泥进行 压滤作业, 得到满足要求的滤饼, 已生成的滤饼 卸料后, 再循环作业; 4滤饼通过刮板将输出至固定位置。 煤泥的回收不仅可以减低煤炭对环境的污 染, 还可以提高煤炭的可回收利用价值。 屯兰选 煤厂对煤泥的回收主要依赖于压滤车间的压滤 机, 目前, 压滤车间的各个压滤机都是单独工 作, 不能实现各机器设备间的联合运作, 单个设 备的上料和卸料工作仍然需要人工操作, 在多程 序、 多环节的压滤过程中, 大大降低了工作效 率。 为此, 提高压滤车间的自动化水平显得尤为 重要[3]。 2 压滤工艺智能群控模型的构建 屯兰选煤厂原有控制系统因为非线性、 不确 定性、 扰动性以及多目标性等特点, 需要大量的 人工操作, 很难实现高效率自动化生产。 为此, 对控制系统进行优化设计, 主要目的如下。 1改善传统的人工给料和排料工作, 实现 给料和排料的有机结合。 在自动给料过程中, 保 证煤泥水的刻度线示数一致, 避免出现上料冲突 的现象; 在排料程序中, 实现刮板启动、 停止的 紧密配合, 保证刮板在承载范围内有序进行煤泥 卸载。 优化压滤机的算法可以实现给料、 排料有 机配合, 解决节点故障问题[4-5]。 63 煤炭加工与综合利用 COAL PROCESSING 通过 PC 端的远程监控和维护设计 Web 界面; 多功能 APP 实现了对压滤车间设备 的全方位监测和控制, 最终实现压滤车间的全自 动化控制[6]。 对选煤厂压滤工艺智能群控技术的自动化设 计主要包括硬件设计和软件设计两方面。 压滤工 艺智能群控硬件控制系统主要包括智能层、 管理 层、 控制层和采集层。 压滤工艺智能群控软件结构框架主要包括智 能层、 管理层和控制层, 软件系统与硬件系统的 选取相适应。 智能层的主要作用是实现对实时数 据和历史数据的远程处理; 管理层是数据库和人 机组态界面的中心, 进行数据处理的同时通过显 示界面显示设备的运行参数; 控制层在可编程控 制器的控制作用下, 实现与采集层的连接, 起到 控制设备运行状态的执行作用[7]。 压滤车间工艺流程的软件构建是实现智能群 控制技术的关键, 通过对入料、 卸料以及压滤工 艺的监控实现智能化监测和控制, 整个压滤工艺 的开始、 结束作业通过控制界面判断实现 ① 控制界面上实时显示各个压滤机的运行状态以及 控制模式; ② 显示入料过程中阀门控制信息和 设备传感器参数; ③ 显示卸料过程中刮板输送 机的运行状态以及控制按钮; ④ 显示整个系统 的电气参数。 通过构建软件流程, 实现了实时、 智能的压滤工艺操作。 3 压滤工艺智能群控的实现及运行效果 在上述压滤工艺智能群控模型构建的基础 上, 通过对智能群控硬件以及软件的选择实现屯 兰选煤厂压滤车间智能群控技术的应用。 在原有 控制系统的基础上, 通过优化操作流程和控制算 法实现智能化群控。 硬件是系统重要的载体, 控制系统命令的输 出。 屯兰选煤厂硬件系统主要由收集电气参数的 电动机控制器、 监测煤泥流量的电磁流量计、 监 测压滤设备压力的压力变送器、 可编程控制系 统、 数据中转的服务器、 通讯站、 移动监测设备 以及监测数据显示的触摸屏等构成; 软件系统主 要由 Connected Component Workbench 软件编程界 面和 MCGS 人机组态编程界面组成[8,9]。 在硬件以及软件系统的合理选择后, 对智能 化群控系统进行通讯系统搭建以及可视化及界面 的搭建。 图 1 为压滤工艺智能群控可视化人机界面。 其中a为电动机执行监控画面; b为电动机 执行设备参数图, 在工作界面中, 有启动暂停按 钮以及界面转化按钮, 操作方便; c为压滤机 及电动执行器列表, 可以实时查看压滤机的运行 状况; d为综保监控以及数据监控界面, 可以 实时监控设备的运行状况并监测显示运行数据。 系统检查无误后, 压滤车间开始运行, 同时 统计设备产能。 优化前后产能数据对比见表 1。 表 1 优化前后产能数据对比 控制 系统 设备 名称 生产运行 时间/ h 循环周 期产量/ t 日总 产量/ t 原有控 制系统 APN18S6 型压滤机1426321 液压压滤机1474946 合计1 267 智能群 控系统 APN18S6 型压滤机1428462 液压压滤机14761 385 合计1 847 从表 1 中对比看出, 优化后的智能群控系 统明显提高了压滤工艺生产效率。 在智能群控 技术下, 压滤车间的节能效率提高, 9 台压滤 机实现全自动化给料、 排料周期循环作业, 产 量得到明显的提高; 全自动化实现的同时, 减 少了压滤车间工作人员的投入, 原有控制系统 下, 压滤车间至少需要 6 个人进行操作才可以 完成, 优化后的智能群控系统下, 只需要 1 个 人便可完成整个压滤工艺, 减员的同时提高了 操作系统的精准度[10]。 73 2020 年第 10 期张 佰 屯兰选煤厂压滤工艺智能群控技术研究与应用 图 1 压滤工艺智能群控可视化人机界面 4 结 语 针对屯兰选煤厂压滤工艺工作效率低的现 状, 对原有压滤工艺进行了优化设计, 改进后的 压滤工艺智能群控技术在屯兰选煤厂取得了良好 的应用效果, 全自动化生产提高了压滤工艺的生 产效率, 同时减少了人员投入, 为矿井带来了较 好的经济效益。 参考文献 [1] 高 攀. 浅谈上湾智能化选煤厂的改造应用 [J]. 黑龙 江科技信息, 201617 32. [2] 王光辉, 匡亚莉, 王传真, 等. 基于 Fuzzy-Smith 补偿 控制的煤泥水自动加药系统仿真研究 [J].工矿自动 化, 2012, 389 39-42. [3] 原利兵, 樊俊宁. 寺河矿选煤厂无烟末煤洗选工艺节能 减排研究 [J]. 煤炭加工与综合利用, 2018S1 49- 51. [4] 李先送, 王然风, 孟巧荣. 压滤机群控与手机移动终端 远程控制设计与实现 [J].煤炭工程, 2018, 507 30-33. [5] 陈文刊, 李延锋. 煤泥压滤系统自动控制研究 [J]. 煤 炭技术, 2014, 3305 238-240. [6] 赵海洋.APN18S6 型压滤机在云岗矿选煤厂的应用 [J]. 选煤技术, 20031 27-29. [7] 王书慧. 选煤厂煤泥压滤自动控制系统的研究 [J]. 机 械管理开发, 2019, 341 185-186, 256. [8] 胡永春, 亢艳梅, 赵 虎, 等. 选煤厂煤泥掺配自动化 系统的研究及应用 [J]. 露天采矿技术, 2018, 332 33-36. [9] 纪洪准. 煤泥压滤机自动控制系统智能化和信息化的建 设与应用 [J]. 煤炭加工与综合利用, 2017, 3 20- 21, 24. [10] 王 喆. 选煤厂煤泥压滤系统智能化改造 [J]. 山西焦 煤科技, 201910 16-17. 83 煤炭加工与综合利用2020 年第 10 期