选煤厂压滤机自动控制

引言

选煤厂压滤系统的控制对象为煤泥料浆,通过在过滤介质两侧产生压差,实现煤泥料浆的固液分离,将煤泥固体颗粒压成滤饼并经输送机运输,将压榨的滤液水进行循环利用,用于洗煤工艺。某选煤厂的煤泥压滤系统以继电器电路为核心,操作烦琐笨重,劳动强度大,生产效率低下,故障频发,设备维修繁杂,产品质量不高。为提高煤泥压滤系统生产效率、提高产品质量,亟须对现有设备进行升级改造,实现压滤系统的自动化、智能化生产。煤泥压滤系统最早于欧洲煤炭行业使用,设备、控制技术不断地升级、改进和完善。德国、英国等国家已经将光电控制技术、红外技术、随机控制技术应用于煤泥压滤系统,实现压滤过程的全自动化和智能化。在滤饼卸料处安装有自动检测装置,当发现滤饼质量不合格时,可自动报警,提示进行人工干预。国内各科研机构借鉴国外先进经验,对煤泥压滤系统进行系统研究和改进,取得较好的效果。以PLC控制技术为基础,实现煤泥压滤系统的全自动、智能化控制,提高压滤系统生产效率,提高压滤产品质量。

1煤泥压滤系统概述

典型的煤泥压滤机系统结构如图1所示,其由搅拌池、入料单元、压滤机、压风机、输送机以及PLC控制单元组成,用于实现煤泥料浆压榨成滤饼和煤泥水循环利用。煤泥料浆经过加药配比后,输送至搅拌池进行搅拌,使得料浆和配药充分融合;入料单元将经过充分搅拌、融合的煤泥料浆输送至压滤机进行压滤;压滤机主要用于实现煤泥料浆的压滤成饼以及滤水;压风机主要用于二次压滤,生产处含水量较低的煤泥;煤泥料浆压滤成饼后,经输送机输送至远端;PLC控制单元用于控制煤泥料浆的压滤过程,实现煤泥压滤系统各单元和各设备之间的协调配合、有序工作。

图1煤泥压滤系统结构示意图

2PLC控制系统设计

2.1 压滤机自动控制流程

现使用的压滤机自动控制流程如图2所示,分为“准备”“关闭”“入料”“加压过滤”“吹气置换”“继续施压”“打开卸饼”以及“完成”8个步骤,依次进行,循环往复。在自动控制流程中,需要控制主液压缸收缩、泵启动、泵继续运行、注/辅液压缸协调动作等控制指令配合,共同完成压滤功能。

图2压滤机自动控制流程

2.2 压滤机PLC自动控制原理

改造后的选煤厂压滤机PLC自动控制原理如图3所示PLC控制器扩展DI模块、DO模块、网口模块以及通信模块完成对压滤机的自动控制过程。为适应压滤机现场环境控制需要,设计压滤机运行系统的运行方式有联动、检修和手动三种。联动即PLC控制器配合入料单元、压滤机、压风机等设备进行联合动作,相互之间存在动作先后和闭锁关系。当压滤系统发生故障时,可按下“故障复位”按钮进行复位。为对压滤系统进行自动、精确控制,系统设置较多的反馈信号和限位信号,如入料泵运行反馈、压风机运行反馈、马达运行等,以及油缸合拢限位、油位低反馈、排气阀开反馈等。继电器信号有油缸压力继电器,用于控制系统压力升至最高值后,压力继电器触发阀块压紧油缸,并对油缸进行保压;当油缸压力下降至最低值后,触发油缸重新启动工作。

图3PLC自动控制原理图

为保障压滤机自动控制系统安全、有序运行,必须对系统的压滤管网压力、压滤排水量以及入料管压力三个模拟量进行实时检测,并参与自动控制过程的逻辑控制。压滤机自动控制系统的输出数字量主要有状态指示、报警指示以及在运行指示。状态指示包括马达的合拢/拉开、滑块的上升/下降、油泵的压紧/松开等。为增加压滤系统设备的可维护性,增加HMI人机界,时发出声光警报。另外,为达到节能降耗的目的,对系统内的压风机进行变频控制。

2.1 压滤机自动控制过程

改造后的选煤厂压滤机自动控制过程如图4所示。在该控制过程中,增加二次填充以及主/辅液压缸协同动作两个关键步骤。开始填充时,依次启动入料泵,打开隔膜泵阀,停止液压泵。待上述步骤完成后,进行依次加压干燥过程;然后将顶吹阀打开,排除滤液后将顶吹阀关闭。然后进行二次填充,并将入料泵启动,将隔膜泵阀打开。再次进行加压过滤,如果滤室被煤泥料浆顶开后,立即停止入料泵、关系隔膜泵阀并启动液压泵,将阀打开,并执行主/辅液压缸协同动作流程。等待加压过滤过程结束后,PCL控制系统控制进/排气阀打开,判断滤液是否排除完。如果排除完,则控制入料泵停止、隔膜泵阀关闭、顶吹阀关闭、进/排气阀关闭,准备卸饼。

3使用效果

设计并实现的选煤厂压滤机自动控制系统在某选煤厂于2019年3月开始使用,并“服役”近7个月,效果显著:减少工人3名,劳动强度大大降低;单位时间的生产效率提高近12,减少了压滤系统的故障发生率,减少了压滤系统各设备间协调工作时间。压滤系统设备的可维护性大大增强,控制流程清晰、控制原理易懂。

 

图4煤泥料浆自动填充压滤PLC控制流程

 

4结语

选煤厂压滤系统自动化、智能化是必然趋势。由于压滤系统有较完善的生产工艺,可将其生产工艺实现智能化控制,对压滤机运行过程中的数据进行分析、优化、提炼后作为其自动控制系统的输入,更好地对压滤系统进行智能控制;其消除了传统的依靠肉眼、经验判断带来的各种弊端;同时,压滤自动控制系统实现了减员增效、节能降耗的目的,在提高煤泥滤饼质量的同时,减少了对环境的污染和破坏。

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