(中国神华神东煤炭分公司科技中心,内蒙古 伊金霍洛旗 017200)
摘 要：文章认为，神东煤炭分公司运销处火车运输系统采用封尘喷洒装置,有效降低了在运输过程中造成的路途煤量损失、环境污染和铁路隧道粉尘浓度，为经济安全运输发挥了特殊的作用。文章就该系统的系统配置、系统控制方案等进行了介绍，并就该系统实施效益进行了分析。
关键词：封尘剂;PLC;变频调速
中图分类号：TD562 文献标识码：C 文章编号：1007—6921(2008)09—0063—02
铁路隧道煤粉堆积，造成隧道内煤尘飞扬，粉尘超标，线路环境污染，致使铁路道床板结危及行车安全。仅神朔铁路2003～2006年上半年隧道共清理混煤16 252t,每年平均投入线路清筛费2 000万元以上。为了解决上述问题，中国神华集团公司已将其列入重大安全隐患，并下达总裁安全隐患整改令，要求限期整改。由此封尘剂自动喷洒装置在中国神华集团神东煤炭分公司运销处火车运输系统中开发并使用。
1 系统配置
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该装置通过检测压力、流量、火车车厢位置、车速等物理量，通过计算机及变频器自动控制喷胶压力、电磁阀开闭、托架摆动、升降及滚筒转动，保证喷胶系统在最佳工况和最节能条件下运行。本装置最突出的特点是解决了人工控制频繁操作的问题，即水泵、电磁阀、滚筒之间不能很好地配合，造成喷胶量及喷胶位置的不稳定，不能满足喷胶量的随时变化，喷胶质量较差。我们采用计算机应用技术、专家智能系统相结合，成功地解决了喷胶量的频繁变化问题。
2 系统控制方案简介
喷胶系统自动控制装置将变频调速技术、计算机和智能控制技术相结合，完成系统对喷胶压力、电磁阀开闭、托臂升降摆动、滚筒位置等参数的自动控制，使这些设备在专家系统控制下，根据工况要求自动控制，保持喷胶系统的最佳运行状态。实现系统安全、可靠、稳定运行和达到节能降耗的目的。
自动喷胶系统是一个多变量耦合系统。输入量有：车厢位置信号、喷胶压力及流量信号、各级限位信号；输出量有：压力设定、位置设定等。车厢位置及速度是控制系统的基础信号，通过其位置，自动控制电磁阀、滚筒的位置。并根据现场的实际情况，灵活的调整托臂的上下及左右位置，喷胶压力的控制采用PID控制，以维持喷胶压力的稳定性。
3 实现功能
3.1 操作站
实现对喷胶系统主要设备生产过程如压力调节、位置的调节等基于流程图的监视、控制、调度、管理；并能对组态和仪表参数进行修改等。
以流程图、资料一览、控制分组、报警一览等方式显示生产过程实时信息；
以调整画面、弹出仪表等方式实现控制调整，改变控制参数、自动控制与手动控制的切换，软手操等功能；
以资料历史趋势曲线显示和打印方式提供追溯、分析生产工艺的功能；
实时诊断控制站的运行状况、存在的故障，并显示在操作站的监视画面上，以提供最及时、最便捷的系统维护功能。
各工段生产过程的实时数据曲线查看，以曲线方式监视各工段生产过程的资料趋势，并具打印、存储、分析、比较功能。
3.2 现场控制站
完成喷胶系统生产过程参数的监测、调节和顺序控制功能。喷胶压力、喷胶流量等各种压力信号、流量信号、液位、各电机设备的运行状态等的检测、监视、PID调节和各种复杂调节，各种设备运行状态的监视及联锁保护等。根据工艺需要，还可完成一些更复杂、更特殊的控制功能。
完成各用电设备的手动/自动调节的转换，如托架、水泵等，喷胶压力的调节采用自动变频调节和手动变频双调节，若自动控制系统发生故障，则手动调节起作用，从而保证了系统的正常调节。
3.3 安全配置
对喷胶系统的所有检测点都设有上限、下限报警，在流程图画面中有报警画面，并输出声、光报警提醒操作工。
3.4 系统检测及显示信号
①喷胶流量(带积算)；②喷胶压力；③喷胶压力设定；④水泵、托架、电磁铁、滚筒等设备运行状态监视。
4 操作站监控功能
4.1 实时数据收集
班报、日报、月报数据收集、故障追忆数据收集、历史数据收集、模入报警记录、开入跳变记录、启停曲线数据收集、趋势曲线数据收集。
4.2 画面显示
模拟图：用二维或三维的图形形象的表示系统的工艺流程，活参数每秒进行刷新。活参数包括模拟量数据、开关量状态、液位、棒图等。流程图上的工艺设备的颜色(如泵、、电气开关等)由当时该设备的开入状态决定，开入状态变化时，相应的设备的颜色也随之变化。
相关画面：相关画面由几个主要参数及若干与其相关的参数组成，以便对主要参数的综合监视与分析。当主要参数越限或开关量跳变时，可自动推出相关画面，每幅画面可显示多个参数的名称、实时数据和状态。
各种一览画面：其中包括模入一览、开入一览、计算一览、追忆一览、成组一览、模入报警一览、开入跳变一览等。一览画面为运行人员提供了检索系统数据库的手段。
启停曲线：在设备启动或停机阶段，将其主要参数组成一幅随时间变化的曲线图，它们具有共同的时间坐标
及各自的量程坐标，并可以在组态时用虚线给出各自的期望曲线，以指导设备启停操作。
历史曲线：可以用曲线的形式向运行人员提供前30天的历史数据记录。每幅历史曲线画面可显示8条曲线。历史曲线的量程坐标及步长可变，光标所在位置对应时间的参数值显示在屏幕上方。此功能对分析事故原因非常有用。
趋势曲线：每幅画面4个参数，可显示当前15分钟的参数运行曲线，向运行人员提供所监视参数的变化情况和趋势。
4.3 打印、制表及拷贝功能
系统具有打印、制表及屏幕拷贝之功能，可被设置为以下几种类型中的任何一种：常规显示；随机打印；制表打印；画面拷贝及拷贝制表。
5 系统特点
①喷胶系统计算机实现对各种设备的智能化控制, 使系统保持最佳运行状态；②实现喷胶量与负荷的精确匹配，节电20％～60％；③建立用户信息管理系统数据采集及通讯接口。使用户将来可利用上报的日、周、月参数，起到运行优化和节能效果，并具有随时手动干预切换功能；④变频调速:对给水泵加以变频调速控制，具有谐波少、功率因数高、对电网不产生冲击、可极大地延长设备使用寿命等优点；⑤利用强大的数据库管理功能，建立完整的值班记录、故障记录、用户记录等报表系统，使管理工作上一个新台阶；⑥系统保护功能齐全：不仅具有常规设备保护功能，同时具备针对防范突发事故而进行自动巡检、主动采取适当保
护措施及报警的智能化保护功能，同时具有报警和故障追忆功能，从而进一步提高技术管理水平；⑦改善目前工人工作环境，降低工人劳动强度，提高整体工作效率；⑧为确保冬季的正常使用，可采用电伴热带进行加热，防止结冻。
6 实施项目效益分析
全年喷洒封尘剂和喷洒水的煤量9630万t，喷洒后每节比不喷洒平均少损失煤0.068t，全年减少煤炭损失10.4万t，神东分公司吨煤成本92.45元/t计算，减少煤炭损失可获效益961 万元(9 630万t÷63t/节×0.068t/节×92.45元/t=961万元)
实施项目分公司全年需增加资金1 977万元。(2 938万元-961万元=1 977万元)
实施项目对集团来讲，按重点客户合同360元/t,扣除港杂费20元/t,按到港售价340元/t计算，减少煤炭损失可获效益3 534万元(9 630万t÷63t/节×0.068t/节×340元/t=3 534万元)
实施项目集团全年可获效益596万元(3 534万元-2 938万元=596万元)。