刘占荣 解亚辉 张有东 韩春阳 米丰华 史学锋 李伟涛

（国家能源集团乌海能源有限责任公司）

选煤厂压滤系统是利用过滤介质两侧产生的压差实现煤泥料浆的固液分离，并将固体颗粒压成滤饼经输送机运输，而压榨的滤液水则进入洗煤工艺进行循环利用［1］。公乌素矿洗煤厂的压滤系统为就地控制，现对其进行重新设计，建立自动控制系统，以实现自动化、高效安全地生产。

1 公乌素矿压滤系统介绍

国家能源集团乌海能源公乌素煤业有限责任公司选煤厂（简称公乌素矿洗煤厂）为矿井型炼焦煤洗煤厂。老厂于2001年建成，设计年入洗能力0.60 Mt，采用有压给料三产品重介旋流器加浮选联合工艺流程，直径24 m的耙式浓缩机2台，100ZJ-A300型浓缩机底流泵4台（流量87.6 m3，扬程41.3 m）。

新厂于2003年建成，设计年入洗能力1.50 Mt，采用两段两产品有压给料重介旋流器作为主洗设备，浓缩机2台，底流泵2台（流量220 m3，扬程34 m），压滤入料桶1个（体积约80 m3），刮板机5台，皮带机3台（带宽0.8 m，带长21 m），快开压滤机3台。

老厂、新厂的设备均为就地控制，由操作人员值守，整个操作步骤繁琐，需要10个人的紧密配合，共需要发送和接受指令20次，稍有不慎就会出现料筒溢流、皮带堵压等事故，对安全生产造成不利影响。其中，指令系统中快开压滤机处居中位置，在根据压滤机的工作状态给其他各岗位发送指令时，有一定延误，隐患众多。

为解决压滤系统存在的自动化程度低、人员劳动强度大、操作人员多、安全管理难度大等问题，在选煤厂基于DCS控制系统的基础上，对压滤系统进行重新设计实现自动控制，提升洗选效率［2］，并加入安全设计，实现安全生产。

2 压滤系统自动化技术现状

近年，随着互联网技术的进步与多元应用，选煤厂压滤系统自动化、智能化成为趋势［3］。新建成投产的选煤厂对煤泥水处理系统的自动化程度有了很大的提高，基本实现了操作自动化，安全高效且经济。

压滤系统自动化技术是以压滤机为核心，将入料泵、皮带、刮板、打料泵等周边设备纳入到集控系统中，依据逆煤流的方向进行启车闭锁控制，顺煤流方向进行停车闭锁控制。

在往入料桶打料的过程中，以入料桶液位为基准，自动控制底流泵（打料泵）的起停及运行；在压滤机入料过程中，以压滤机入料信号及入料完成信号为基准，自动控制入料泵的起停及运行；在压滤机卸料过程中，以压滤机卸料信号为基准，自动控制刮板、皮带的起停及运行［4］。在整个操作过程中，各个环节都有闭锁，上一个环节完成，下一个环节自动运行，替代原有各环节之间的人为操作和值守，实现减人提效的目的［5］。

3 压滤系统自动控制系统的建立

3.1 压滤系统存在的问题及改进措施

原有压滤系统除自动化程度不高外，设备也存在较多的问题，开发新的压滤自动控制系统前，需先解决这些问题。经现场逐一排查，公乌素矿洗煤厂原压滤系统存在的主要问题及改进措施如下。

（1）压滤入料桶液位计显示不准，需对压力变送器进行重新标定。

（2）压滤机入料时，滤液水不能及时排出，溢流到下料槽中，流到压滤机下的皮带上，皮带上的水不能及时卸下，会直接进入煤泥堆。该问题需延长滤板上的滤液排出管，加高滤液槽高度，适当延时，待皮带上的水流尽后再启动皮带；在条件允许的情况下，启动皮带运送煤泥前使皮带倒转并在尾部清扫。

（3）快开压滤机压榨阶段无法控制压榨时间，导致脱水效果不好，压滤煤泥水分过大。该问题需要压滤机入料泵在流量减小到最小且压力最大时进入压榨阶段，直至滤板流出滤液减小到很小时压榨阶段结束，一般压滤机单机自动化采用延时的方法来实现压榨阶段结束判断。此次，采用在滤液处加装仪表来判断滤液已流尽并结合延时的方式控制压榨时间。

（4）压滤机卸料时，物料未均匀处理，瞬间流量过大，皮带撒料严重，堵压刮板。该问题需要在排料槽中加装钢板条来切割滤饼，同时协调多台压滤机顺序工作，错时卸料，避开同时卸料，减少瞬间流量。

（5）由于煤泥黏度较大，皮带机头堵溜槽。该问题需要改造皮带机头溜槽，角度要求在80度以上，并在其中加装高分子板减少摩擦力，在部分位置加装振动器。

（6）压滤系统设备之间缺少闭锁，误操作率较高。该问题需要利用集控系统DCS，编程解决。

（7）由于人员操作问题，底流泵断续供料时，由于煤泥沉淀时间长而出现管路堵塞、电动机频繁过载的问题。底流泵停机时间过长时，应打开冲洗水管对管道和泵反冲洗，解决管路和泵堵塞的问题。当电机电流过大时，可判断泵出现堵塞，可自动启动反冲洗。

（8）快开压滤机工作过程中信号检测误报。该问题需要对系统中各项信号仪表进行调校，并使用调整安装位置等方法逐步解决信号误报问题。

3.2 压滤自动控制系统的软硬件设计

解决压滤系统中存在的问题时，对压滤自动控制系统的软硬件同时进行设计。首先分析现场情况，制定设备闭锁关系和信号采集方案，并依据此方案和现场的安全要求、工艺流程等画出流程图；其次依据流程图做出I/O地址分配表和硬件配置图；再次根据程序的IO点分配以及现场硬件的要求，画出电气图（电气原理图、接线图和安装图）；最后开发、编写PLC控制程序和上位机显示、操控、控制程序，程序编制完成后，对其进行梳理、优化、校验，发现问题及时改正，以提高程序执行时的稳定性和可靠性，确保系统正常运行。

按照制定的方案，对压滤系统各设备电控装置的内部元件和硬接线进行改造，将现场的各种控制信号、保护信号及运行信号接入DCS集中控制系统中，对新增的设备、元器件进行安装、调试，硬件全部正常后，将经过调试正确的程序下载到DCS中，将经过调试正确的上位机程序装入控制计算机中，进行联合调试和试运转。确认软硬件均正常后，正式投入使用。

（1）安装检测传感器。在浓缩底流储料桶安装1台PMC133型液位计，用于实时监测储料桶液位，为入料泵启停提供信号；安装双光柱显示仪1台，并将其液位信号传输到集控上位机，实现储料桶液位远程、就地双向观测，对液位上下限根据实际情况进行设置，取其参数值作为打料泵自动运行条件，保证储料桶的液位持续稳定。检测传感器安装示意见图1。

（2）在上位机进行画面绘制、画面组态、程序编程，并进行设备关联。对刮板输送机控制系统、外射皮带输送机控制系统、接续刮板输送机控制系统、压滤机入料泵控制系统、煤泥水打料泵控制系统、煤泥水浓缩机控制系统进行编程。浓缩系统示意见图2。

（3）接入自动化运行所需的各项现场信号。压滤机安装信号继电器，DCS控制板接入压滤机卸料、报警、入料、集中/就地、预警、输送机运行、入料泵运行等需要的信号，根据实际情况设置集中自动运行状态下的各项初参数。

（4）投入设备，试运行。对压滤机从煤泥水大料系统、入料系统、卸料系统分系统试运行。根据实际运行中存在的各项问题进行程序修改、参数修改，保证各系统运行无误，最后进行整体衔接大循环试运行、最后衔接参数修改，保证压滤机整体自动化运行正常，达到无人值守的目的。

图 2 浓缩系统

3.3 压滤系统报警、提示的构建

压滤系统的自动控制实现后，压滤区域内基本无人值守，存在出入区域的人员无法预判设备的起停状态、集中控制人员无法监看设备实际运行状况及是否有人进入等问题，因此，还需要设计、开发1个由集中控制系统自动发出提示或预警信号的程序，以实现压滤系统各工作区域内语音或声光报警、提示，达到设备起动、停止、运行时有提示信号；设计增加温度、烟雾等传感器，实现出现问题，随即报警的功能。

4 经济效益

（1）实现了减人提效的目的。自动控制系统未投入使用前，每班工作人员12人，经全员竞聘，减人提效后，每班工作人员至少8人；投入使用后，每班工作人员2人，共减员24人，按每人工资12万元/a计算，每年节省工资支出约288万元。

（2）实现了设备集中控制的目的。由于设备集中控制，大大缩短了设备的空运转时间，按每天平均减少空运转4 h，每度电0.5元计算，每年可减少电费支出约10.23万元。同时减少了设备的磨损，降低了材耗。现压滤系统每月使用的材料费约5万元，每天设备运行按16 h计算，每年可节约材料费约15万元。综上所述，每年可节约成本约313.23万元。

5 结 语

通过对公乌素矿洗煤厂老厂、新厂压滤系统状况地分析，系统地找出了压滤系统存在的问题并加以解决。同时，对压滤自动控制系统的软硬件进行设计及改造，确认软硬件均正常后投入使用，并在常规改造外增加报警提示以实现安全。通过此次设计改造，实现了提效减人，安全生产，并极大地节约了生产成本。