電廠輸煤系統設計畢業設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 口的通用性與互聯性，而且還應考慮到將來與全廠的信息管理網集成，不宜采用封閉式的、自成體系的連接體系。以PLC (可編程控制器)作為中心控制元件,對輸煤程控分煤邏輯任務進行合理的編程控制,工控機(PC機)作為上位機便于遠程監控操作, 運用組態軟件(MCGS)、下限位行程開關作為測控信號,通過傳輸電纜把所測量的信號,實時輸送到PLC 的輸入控制端,經過PLC 的邏輯運算后,輸出相應的控制信號,來控制犁煤器的抬落動作,進而完成對原煤倉的邏輯配煤.輸煤程控分煤系統設計方案如圖31 所示：工控機(PC機)P L C犁 煤 器高報低報上限位行程開關下限位行程開關圖31 總體方案的設計關于PLC 對犁煤器的控制設計,原煤倉是否加煤,、下落與停止等動作,、反轉與停轉又可以PLC 的輸出信號來控制,PLC 控制電機正轉/,電機反轉時帶動犁煤器上升的拉力可以作為上限位程開關的觸發信號.如此,犁煤器觸發上限位程開關和下限位行程開關信號, 上限位程開關和下限位行程信號作為PLC 輸入信號控制電機的正轉、反轉與停轉,電機正轉、反轉與停轉控制犁煤器的上升、下落與停止等動作(圖32)。P L C電機動作犁煤器動作上、下限位行程開關圖32 PLC 對犁煤器控制關系根據工程控制系統要求，首先要分析所有控制要求之間的關聯。由本課題的任務分析，本系統采用結構化程序程序變成方法。根據控制功能，規劃設計主程序模塊結構流程圖。(如圖33, 圖34，圖35)低報？1＃倉高報？對該低報倉加煤低報消失？開 始延時20S對1＃倉加煤低報？2＃倉高報？對2＃倉加煤對該低報倉加煤低報消失？延時20S有無有有有無無無未消失消失消失未消失圖33 輸煤程控配煤系統流程圖無低報？3＃倉高報？對3＃倉加煤對該低報倉加煤低報消失？延時20S低報？4＃倉高報？對4＃倉加煤對該低報倉加煤低報消失？延時20S有消失未消失無有有無消失未消失有無圖34輸煤程控配煤系統流程圖延時20S低報？對該低報倉加煤低報消失？4倉均高報？對非高報倉加煤該倉高報？余煤均勻分配順煤流停機結 束有無未消失消失是否是否圖35輸煤程控配煤系統流程圖假如輸煤調度運行是由調度人員人工操作完成的，而這類系統對調度的實時性要求很高，在高密度的運行條件下將不能滿足原煤斗用煤運輸高效、可靠的要求，調度員個人的勞動強度太大。科技的進步要求工業自動化加強，正常情況下，基本上不需要人員現場作業。系統有自動配煤、手動配煤、就地操作，三種控制方式。自動配煤完全根據現場的煤位信號和犁位信號，以及操作員根據現場要求所設的尾倉和檢修犁，自動控制犁的抬落，完成原煤倉的加倉配煤，手動配煤則由操作員根據現場的煤位和犁位信號通過上位機一對一操作犁的抬落來完成原煤倉的加倉配煤。 (1)配煤程控配煤程控是根據現場煤位信號進行自動配煤，有三種原則，即優先配、順序配、余煤配。若某倉一旦出現低煤位信號，不管原來配倉在哪里進行都將立即中止而轉入對低煤位信號的倉配煤，即出現低煤位信號的倉要優先配煤。如果是有兩個以上的倉同時出現低煤位的信號，則按順煤流方向依次配倉至低煤位信號消失后延時一段時間。當全部低煤位消失時，各倉的配煤將按順煤流方向依次進行，對原煤倉，每個倉都配至高煤位出現為止，對圓筒倉，高煤位沒有出現時，定時配10分鐘，高煤位出現時，馬上轉下一個。如正在進行順序配煤時,某煤倉又出現低煤位報警,則立即轉到低煤倉進行低煤位優先配煤,配至低煤位消失后延時一段時間,然后返回到剛才順序配的煤倉進行順序配煤。如遇到檢修犁自動跳過。如果落犁信號發出后10秒后，該犁仍未落到位，則發出犁煤器卡死信號，并轉入下一犁繼續配煤。因過多的犁卡死而不能自動配煤，只能用手配方式對各倉進行配煤。或者，如果此犁不在落位，在上位機上設此犁為檢修犁，繼續程配。將配煤方式開關打到“手配”再按“清零”按鈕，然后再將配煤方式開關打到“程配”位置，程序將重新配煤。當順序配煤到尾倉，尾倉出現高煤位時，配煤系統即發出“程配完畢”信號。程配完畢信號發出后，整個流程即要順煤流方向依次停運各個設備，將皮帶上的煤走空。在流程停運之前這一段時間，配煤將返回第一個倉繼續配煤，一般情況是先將倉配至高煤位再經數秒延時。如已出現高煤位，也將再配一段時間后才轉入下一倉。對檢修犁會跳過不配。這一輪配完后，下一輪再重復進行，直到皮帶上的余煤配完或流程停下來。檢修犁的設置都在上位機上進行，尾倉的犁在程配時處于落下位置，后面的倉不參與配煤。設置檢修犁前，需在就地將此犁打在抬起位置，在程配時不對此犁進行控制。(2)手動配煤程控手動配倉。由操作員根據現場的煤位和犁位信號, 通過上位機直接操作犁的抬落來完成原煤倉的加倉配倉。程控手動配倉時, 犁式卸料器的卡死故障仍然有效。但不能操作已經處于就地狀態的犁式卸料器。后犁先落, 前犁后臺, 防止工作尾倉冒煤。(3)就地操作它是當系統出現故障或因為某種情況，操作工人根據原煤倉的料位進行犁煤器的抬、落操作。它需要首先在上位機上打到“就地”操作上。配煤運行中的檢查及注意事項：，一旦發現立即反映，以免影響分爐計量。，以防犁卡澀或加倉時撒煤。檢查犁煤器的電源及控制熔絲完好，抬、落限位指示燈正確。，一旦發現問題立即停機進行處理。，出現低煤位或高煤位報警時，要及時調整犁煤器的抬、落。，而犁煤器卻抬不起來，要立即放下該犁前犁煤器中的一臺。自動配煤控制程序是自動配煤系統的核心部分。犁煤器是自動配煤系統控制的主要對象。程序通過控制犁煤器的抬落實現對目標倉加煤, 犁煤器跟煤倉之間是一一對應的關系, 煤倉皮帶機頭部的最后一個煤倉由皮帶機直接加煤, 可以看作是安裝了一個始終處于落犁狀態的犁煤器。雖然煤倉是條皮帶分別從兩側給煤倉加煤, 但是對于自動配煤,兩側的配煤完全是相互獨立的, 可以各自獨立進行。自動配煤控制程序主要包括犁煤器控制程序、煤倉煤位檢測比較程序、加倉狀態記憶鎖定程序等幾個主要部分另外, 還有包括一些輔助程序, 如自動配煤啟動停止程序、煤倉剩余空間統計程序、自動停煤源程序、換倉失敗判斷程序、當前實際加倉倉號和尾倉倉號指示程序等。如圖所示, 自動配煤控制程序的核心任務是控制犁煤器在合適的時機抬起或落下。圖36 犁煤器自動配煤程序流程圖工業自動化生產過程中料位是主要測量參數之一，隨著工藝要求的提高，料位作為一個重要的過程參數日益引起大家的關注。料位測量方法：進行高、低位檢測的稱之為料位開關，有：阻旋式、電容式。進行連續料位測量的有：超聲波式、雷達式、γ射線料位計。這些方法都有各自的適用范圍。根據不同環境及物位檢測方法的適用性來作為選用的依據。（1）阻旋式料位計利用傳動軸與離合器相連接，在未接觸物料時，馬達保持正常運轉。當葉片感到物料阻力時，馬達停止轉動，機構同時輸出一節點信號而測出料位高度。隨后另一個微動開關動作，切斷電動機電源使其停轉。只要此料位不變，該狀態便一直保持下去。當料位下降至葉片失去阻擋時，檢測機構便依靠彈簧拉力使其恢復原始狀態，一個微動開關先動作，接通電動機電源使其旋轉，隨后另一個微動開關動作發出無料信號，只要沒有物料阻擋檢測葉片的轉動，其狀態也將一直保持下去。該料位計多用作粉狀物料料倉的料滿開關。安裝使用時應注意：，庫側安裝時應在檢測葉片上方料倉內壁的上方安裝防護板；，則應在軸套外安裝保護套筒。 （2）電容式料位開關利用感應棒（電極），以物料為介質，感應棒與桶壁（對地電極）間之電容量，當感應棒被物料覆蓋，則電容漸增，當達到開關內部設定線路匹配值時，線路產生高頻諧振，檢出諧振信號，轉成開關信號。注意：避免粘、附料情況，否則會產生誤動作。（3）超聲波物位計由換能量將功率脈沖轉換為超聲波，射向料面，經料面反射后進入超聲波檢測裝置，再由換能量將超聲波轉換為電信號。二次儀表根據發射脈沖與接受脈沖之間的時間差和介質中傳播速度，計算出料位。適用性：由于其傳播速度受傳播介質振動噪音影響較大，并且其元件受溫度影響大，故不能在粉塵、高溫場合使用，往往用于明渠、水處理較多。（4）雷達料位計利用回波測距原理，其喇叭狀或桿式天線向被測物料面發射微波，微波傳播到不同相對介電率的物料表面時被反射，并被天線接收。發射波和接收波的時間差與物料面和天線的間距成正比，測出傳播時間即可得知距離。注意：測量固體物料，易產生干擾回波，降低測量效果，故不適用于固體物料的測量。（5）γ射線料位計工作原理是在料庫一側設置同位素源，另一側設置探測器，同位素源向探測器定向發射γ射線，若庫內料面低于它，探測器檢測料空信號；若料面高于它，則物料遮擋、吸收γ射線，得出料滿信號。該料位計常用作料位開關，因非接觸式測量，特別適用于工作環境惡劣的大型混凝土料庫，此時要求所用同位素源比較強。由于放射源污染環境等因素，此料位計在使用上受限制。優點：日常運行維護工作量小，操作簡單；依據料倉形狀和工藝要求，γ射線料位計可安裝在不同位置。缺點：放射源污染環境；放射源衰減使料位控制不可靠。首先，對于阻旋式料位計，優點是開關結構簡單，維護方便，易于現場維護人員維護與使用，并且價格較低。但是，不適合在高溫下工作。關于電容式料位計，優點是無機械磨損，安裝維修方便；依據量程大小和控制方式不同，電極設計成桿（棒）式或鋼纜（重型鋼纜）式，可應用于各種料倉；價格較低。但若電極（探頭）上或倉壁粘有物料，往往會導致控制器誤動作，從而影響測量效果，應定期檢查探頭和料位開關動作情況并校驗。雷達料位計由于微波是電磁波，以光速傳播且不受介質特性影響，故在一些有溫度、壓力、蒸汽等場合，而雷達料位計可使用；此料位計大多為二線制的一體化產品，節省大量電纜；軟件調試方便。但缺陷同樣明顯：二線制雷達料位計要求24VDC電源質量較高，交流諧波一般不能超過177。30VAC；雷達料位計內部電源模塊易受其他大電流干擾而損壞，故應把料位計停電拆除；測量固體物料，易產生干擾回波，降低測量效果，故不適用于固體物料的測量。還有γ射線料位計，優點：日常運行維護工作量小，操作簡單；依據料倉形狀和工藝要求，γ射線料位計可安裝在不同位置。缺點：放射源污染環境；放射源衰減使料位控制不可靠。鑒于本系統，與電廠現場人員關系密切，放射性污染必將對人體健康造成極大的危害，本人認為，γ射線料位計一般不宜采用。隨著我國選煤自動化水平的不斷提高，選煤廠對集中控制有了更高的要求，其中包括各類煤倉料位的檢測。作為我國自行設計施工的安家嶺選煤廠(2006年全年外運商品煤量達到了150 萬t以上)。在其倉位的控制中要求來料高于或低于某個料位時輸出開關量報警信號，防止煤流溢出或煤倉被清空，同時要求儀表能對煤倉料位連續監控以達到正常儲存、管理的目的。眾所 周 知 煤倉結構相當復雜，外部條件也不盡相同，如溫度、濕度、噪音等。傳統煤倉給料方式各異，諸如帶式輸送機、刮板機等。被測物料也各不相同，如密度、粒度的不同都給檢測造成困難。綜合上述倉位的測量難度，在經過大量的實驗和應用后，目前在選煤廠廣泛采用的是超聲波料位計，該料位計在對固體顆粒和塊狀物料的檢測功能得到肯定。使用超聲波料位計檢測的優點：(1)與介質不接觸，無可動部件，電子元件只以聲頻振動，振幅小，儀器壽命長。(2) 超 聲 波傳播速度較穩定，光線、介質粘度、濕度、介電常數、電導率、熱導率等參數對檢測幾乎無影響，因此適用于有毒、腐蝕性或高粘度等特殊的料位測量。(3)既可連續、定點測量，又能提供遙測或遙控信號。 超聲波式料位計的使用超聲波料位計的檢測原理及概述(1)超聲波料位計的檢測原理。超聲波料位計基于回波測距原理:即利用波在物料中的傳播特性，在傳播中遇到相界面時，一部分反射回來，另一部分則折射入相鄰介質中。但當它由氣體傳播到固體或液體中，或由固體、液體傳播到空氣中時，因介質密度相差懸殊幾乎全部發生反射。因此，在容器的頂部或底部安裝超聲波發射器和接收器，發射出的超聲波在相界面被反射，并由接收器接受，測出超聲波從發射到接收的時間差，便可測出料位的高低。(2) 超聲波料位計的分類。超聲波料位計按探頭的工作方式可分為自發自收的單探頭方式和收發分開的雙探頭方式，按處理信號元件結構又可分為一體式和分體式，等等。單探頭料位計使用一個換能器，由控制電路控制它按時交替作發射器與接受器。雙探頭式則使用兩個換能器分別作發射器和接收器。(3)超聲波料位計的盲區。在超聲波脈沖發射過程中因機械惰性占了輸出時間，使得靠近換能器的一小段區域內反射波不能被接受。該區域成為盲區。盲區的大小與超聲波料位計的型號有關。安家嶺選煤廠使用的是AIRagner系列單探頭超聲波料位計。其主要特點是采用了較高的頻率、聲阻匹配、陣列式系統等目前領先的技術，克服了固體料面的散射和少量粉塵引起的超聲波能量衰減的影響，保證了超聲波料位計測量系統的高精度性能。安家 嶺 選 煤廠根據需要在低硫倉和中硫倉合用了一個AIRangerDPLPlus型雙點超聲波料位計。在精煤倉則使用了AIRangerXPLPlus型多點超聲波料位計的應用實例作詳細介紹。AIR an ge rXPLPlus+點料位計可精確、可靠地監測最多十點料位(安家嶺精煤倉用了十個點)，可掃描測量任意一個至十個不同尺寸、形狀、結構的容器中的液、固料位，深達60 m (安家嶺精煤倉深為4Om)。AIRangerXPLPlus型多點超聲波料位計線路板上的通訊口自動設置為RS一232，RS一485接口或雙極性電流環，采用SmartLinx通訊模塊連接到選煤廠中央集控室的PLC模塊并且連接至計算機內，從而實現遠距離通訊及全部參數輸入。極大地實現了選煤廠生產自動化并有效降低了成本。安家 嶺 選 煤廠選出的精煤由7001帶式輸送機經由7002A、7002B行走小車落入精煤倉。在實際料位測量中，由于精煤