李 凱，王文杰

（中國(guó)平煤神馬集團(tuán)設(shè)備租賃分公司，河南 平頂山 467000）

引言

井下開采原煤在進(jìn)入選煤廠后被分選，經(jīng)過多道復(fù)雜的加工工藝，如運(yùn)輸、破碎、卸煤、分選等，變成不同規(guī)格的產(chǎn)品，與此同時(shí)，過程中會(huì)產(chǎn)生煙塵，造成很大的污染。選煤廠中由于降塵和防護(hù)措施不到位，輸煤過程中將會(huì)出現(xiàn)大量的粉塵游離在空氣中，工作人員在進(jìn)行作業(yè)時(shí)會(huì)被包圍在細(xì)微粉塵顆粒中，工人大量吸入有害物質(zhì)，時(shí)間過久會(huì)造成呼吸系統(tǒng)的損傷，更嚴(yán)重則會(huì)罹患?jí)m肺病。隨著工廠中粉塵顆粒在空氣中的濃度上升，還有可能有發(fā)生爆炸的風(fēng)險(xiǎn)。所以，對(duì)選煤廠中的降塵技術(shù)進(jìn)行研究，提出改善問題解決問題的方法是十分關(guān)鍵的。國(guó)外的降塵技術(shù)起步較早，對(duì)此有不錯(cuò)的成果，如英國(guó)的Simslin粉塵儀、德國(guó)的TM系列的測(cè)塵儀等，它們都可以對(duì)空氣中的粉塵濃度進(jìn)行實(shí)時(shí)精確監(jiān)測(cè)，在濃度超越極限值時(shí)會(huì)發(fā)出警告確保人員安全，具有測(cè)量準(zhǔn)確、運(yùn)行穩(wěn)定、適用面廣等特性。而國(guó)內(nèi)的降塵技術(shù)起步較晚，在國(guó)外同類型研究的基礎(chǔ)上進(jìn)行過創(chuàng)新和開拓，改進(jìn)了氣水噴霧降塵，優(yōu)化工藝降塵、仿真優(yōu)化降塵等技術(shù)。本文針對(duì)選煤廠粉塵問題進(jìn)行分析，開發(fā)合理有效的降塵技術(shù)，從而提高工作效率。

1 轉(zhuǎn)運(yùn)點(diǎn)粉塵特點(diǎn)

轉(zhuǎn)運(yùn)點(diǎn)使礦山、洗選煤廠輸煤系統(tǒng)重要的一部分，在工作過程中會(huì)產(chǎn)生大量的粉塵，其造成的主要原因如下：

1）開采后的原煤的含水量較低，當(dāng)?shù)陀?%后，在隨之的轉(zhuǎn)載、破碎等工藝中就會(huì)造成大量粉塵。

2）轉(zhuǎn)運(yùn)點(diǎn)處，進(jìn)行進(jìn)料、卸料的過程中，物料下落及物料攜帶氣流相互碰撞，局部壓力不穩(wěn)定，產(chǎn)生大量粉塵。

3）長(zhǎng)時(shí)間工作轉(zhuǎn)運(yùn)點(diǎn)會(huì)積聚大量的煤塵，揚(yáng)起后掉落的物料會(huì)對(duì)積聚煤塵造成二次揚(yáng)塵。

在實(shí)際生產(chǎn)中，轉(zhuǎn)運(yùn)點(diǎn)降塵通常采取布袋式、多管式、濕式除塵等技術(shù)。本文中采用布袋式技術(shù)來設(shè)計(jì)降塵方案，具有較高的除塵效率，改善工人作業(yè)環(huán)境。

2 控制方案設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)要求

本文轉(zhuǎn)運(yùn)點(diǎn)降塵裝置中采用三相四線制交流電，380/220 V，額定頻率50 Hz。當(dāng)供電電壓浮動(dòng)特別大時(shí)，設(shè)備會(huì)進(jìn)行報(bào)錯(cuò)，只有穩(wěn)定在額定電壓5%～10%，設(shè)備才能正常運(yùn)行，而且為了安全，電源必須有安裝地線端子和過載保護(hù)的功能。輸煤皮帶機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)點(diǎn)環(huán)境較為復(fù)雜，通常具有很高的粉塵含量、溫度及含水量，為了能在如此惡劣的環(huán)境中正常運(yùn)行，電機(jī)需采用符合IEC標(biāo)準(zhǔn)的高防護(hù)等級(jí)的防爆變頻電機(jī)。動(dòng)作閥門及擋板電機(jī)的堵轉(zhuǎn)電流不應(yīng)過大，最高應(yīng)低于電機(jī)額定參數(shù)的8倍。為了對(duì)抗沖擊，控制柜應(yīng)選用具有較高剛度的材料避免變形的產(chǎn)生?？刂葡到y(tǒng)的接口數(shù)應(yīng)該高于以前系統(tǒng)的15%。在溫度超過一定限度后，控制柜需要完成自啟動(dòng)通風(fēng)裝置的任務(wù)。另工作人員可以通過控制柜遠(yuǎn)程控制其他設(shè)備。

2.2 功能分析

為滿足實(shí)際需求，對(duì)選煤廠輸煤皮帶轉(zhuǎn)運(yùn)點(diǎn)進(jìn)行分析，要求除塵方案應(yīng)該具備以下主要功能：

1）定時(shí)清灰。在工作過程中，粉塵無時(shí)無刻不在積累，除塵系統(tǒng)表面會(huì)累積大量灰塵，且對(duì)粉塵清理一段時(shí)間后就需要再次對(duì)粉塵進(jìn)行清理，除塵系統(tǒng)應(yīng)定時(shí)清理，每過一定時(shí)間，發(fā)出控制指令，通過小幅度振動(dòng)清理轉(zhuǎn)運(yùn)點(diǎn)除塵裝置粉塵，從而改善除塵系統(tǒng)工作環(huán)境。

2）壓差清灰。當(dāng)粉塵過多時(shí)，會(huì)造成除塵裝置出口壓力增大，當(dāng)超過一定值后，需要能夠完成自啟動(dòng)壓差清灰減小出口壓力。

3）溫度檢測(cè)。對(duì)除塵系統(tǒng)的出口粉塵濃度選用Pt100溫度感測(cè)器進(jìn)行監(jiān)控，實(shí)時(shí)處理溫度信號(hào)為電信號(hào)，隨后與控制器交互，達(dá)到邏輯控制的功能。當(dāng)溫度感測(cè)器監(jiān)測(cè)溫度過高時(shí)，控制器應(yīng)及時(shí)停止設(shè)備并發(fā)出語音警告。狀況好轉(zhuǎn)后進(jìn)行復(fù)位和自啟動(dòng)。

4）實(shí)時(shí)監(jiān)控。需要進(jìn)行精準(zhǔn)有效的監(jiān)控除塵系統(tǒng)中各種參數(shù)，如溫度、粉塵濃度、壓力等，在參數(shù)發(fā)生變化時(shí)能夠?qū)崟r(shí)傳輸給控制器，參數(shù)產(chǎn)生錯(cuò)誤時(shí)能發(fā)出語音警告。

5）控制模式。具備手動(dòng)控制、自動(dòng)控制及遠(yuǎn)程控制3種模式，額能根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行更改。

6）可靠性。采用一定保護(hù)裝置和輔助設(shè)施，確保系統(tǒng)穩(wěn)定。

2.3 硬件設(shè)計(jì)

除塵系統(tǒng)控制器選用西門子57-300，其支持多種通訊協(xié)議，如TCP/IP、Mod-bus及CAN等，接口較多，可擴(kuò)展性強(qiáng)，能以極快速度進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，處理性能高，滿足實(shí)際所需。顯示屏選用昆侖通態(tài)MCGSTPC 1062KS，支持多種通訊協(xié)議，顯示畫面清晰，與西門子57-300搭配，傳輸影像數(shù)據(jù)穩(wěn)定高效。表1為選煤廠皮帶機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)點(diǎn)除塵系統(tǒng)控制器西門子57-300的I/O分配。

表1 選煤廠輸煤皮帶機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)點(diǎn)除塵方案PLC I/O地址分配

2.4 軟件設(shè)計(jì)

除塵系統(tǒng)軟件依托ST語言采取模塊化編程編寫于博圖平臺(tái)，圖1為總系統(tǒng)流程圖。本系統(tǒng)共設(shè)立八大模塊，包括主流程控制、初始化、漏電檢測(cè)、模式控制、模擬量處理、故障報(bào)警、邏輯控制、通訊。實(shí)際操作中可在主控制模塊中選擇其他模塊進(jìn)行使用。控制器默認(rèn)10 us對(duì)所有模塊通信一次，收集數(shù)據(jù)并顯示。在進(jìn)行軟件調(diào)試中，發(fā)現(xiàn)了以下情況：

圖1 選煤廠輸煤皮帶機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)點(diǎn)降塵系統(tǒng)軟件主流陳

1）數(shù)據(jù)越界。變量實(shí)際定義為Byte數(shù)據(jù)類型，在程序運(yùn)行后，出現(xiàn)復(fù)數(shù)，導(dǎo)致之前定義的變量無法顯示，在調(diào)試時(shí)更改數(shù)據(jù)類型為int。

2）各個(gè)部件通訊時(shí)，由于各個(gè)接口等參數(shù)設(shè)置不同，無法正常交互。

3）利用循環(huán)語句時(shí)，由于運(yùn)算時(shí)間過久，超出了控制器本身默認(rèn)的10 mm進(jìn)行通訊。

4）“賦值”和“等于”需要清晰的認(rèn)識(shí)，避免出現(xiàn)錯(cuò)誤。

5）應(yīng)使用“ADR”指令對(duì)數(shù)組取址。

3 應(yīng)用效果

在實(shí)際使用除塵系統(tǒng)后，轉(zhuǎn)運(yùn)點(diǎn)的粉塵濃度得到了有效的控制，表2為選煤廠輸煤皮帶機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)點(diǎn)粉塵濃度數(shù)據(jù)。由表可得，未采用本設(shè)計(jì)前，輸煤皮帶轉(zhuǎn)運(yùn)點(diǎn)降塵率最高能達(dá)到80%多，而在采用此設(shè)計(jì)后，該輸煤皮帶轉(zhuǎn)運(yùn)點(diǎn)得降塵率達(dá)到了最高94%左右，粉塵質(zhì)量濃度比起原除塵方案降低了七成，展現(xiàn)出了該設(shè)計(jì)良好的效果。

表2 選煤廠輸煤皮帶機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)點(diǎn)粉塵濃度統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)

4 結(jié)論

在本設(shè)計(jì)中，對(duì)降塵系統(tǒng)增設(shè)定時(shí)清灰、壓差清灰實(shí)時(shí)監(jiān)控等功能，通過軟件程序和控制器實(shí)現(xiàn)手動(dòng)、自動(dòng)及遙控模式。這一系列的優(yōu)化在實(shí)際使用中比起原方案有效地降低了轉(zhuǎn)運(yùn)點(diǎn)粉塵濃度，改善了其惡劣的環(huán)境，對(duì)工人的安全有了極大的保障，為工廠穩(wěn)定又高效的運(yùn)行奠定了基礎(chǔ)。