快開式隔膜壓濾機在選煤廠的應(yīng)用研究

石磊

山西焦煤西山煤電鎮(zhèn)城底礦選煤廠 山西 太原 030200

壓濾機是選煤廠煤泥壓濾系統(tǒng)中的核心部件，利用壓力差原理將礦漿中的固液兩相通過濾布實現(xiàn)固液分離，對煤泥回收、洗水循環(huán)以及環(huán)境保護具有重要意義。傳統(tǒng)壓濾機為板框式結(jié)構(gòu)，工作效率低、濾餅含水量高、處理能力低、維護成本高。鎮(zhèn)城底選煤廠引進的KMGZ450/2000-U型快開隔膜壓濾機是一種間歇性操作的加壓過濾設(shè)備，能夠自動完成濾板壓緊、濾板松開、壓榨、反吹等多個工序，實現(xiàn)礦漿固液分離，具有分離效果好、操作簡單、安全可靠的特點。常規(guī)快開隔膜壓濾機控制系統(tǒng)位于現(xiàn)場控制柜內(nèi)，可自動或者手動完成操作。快開隔膜壓濾機運行過程中噪聲大、環(huán)境惡劣，嚴重影響壓濾機司機職業(yè)健康。為改善壓濾機司機工作環(huán)境，保護壓濾機司機職業(yè)健康，基于King SCADA組態(tài)軟件設(shè)計并實現(xiàn)快開隔膜壓濾機集中控制系統(tǒng)[1]。

1 壓濾機控制系統(tǒng)的構(gòu)成

快開隔膜壓濾機集中控制系統(tǒng)設(shè)計框圖如圖1所示，快開隔膜壓濾機智能控制系統(tǒng)與集中控制系統(tǒng)建立CAN總線通信連接，將快開隔膜壓濾機運行時的所有數(shù)據(jù)傳送給集中控制系統(tǒng)?？扉_隔膜壓濾機集中控制系統(tǒng)定義并分配內(nèi)存空間對接收到的通信幀進行解析并完成與本地變量的映射。利用本地變量，完成快開隔膜壓濾機集中控制系統(tǒng)畫面、動作以及顯示設(shè)計過程?？扉_隔膜壓濾機集中控制系統(tǒng)設(shè)計有用戶登錄界面，不同用戶權(quán)限不同。輸入正確的用戶名、密碼后進入主畫面。在主畫面可查看對應(yīng)壓濾機的控制狀態(tài)、過程控制狀態(tài)、按鈕指示狀態(tài)、運輸轉(zhuǎn)載控制狀態(tài)、故障信息等，點擊對應(yīng)的按鈕后可查詢各壓濾機的歷史故障信息、歷史參數(shù)曲線信息、日報表等[2]，見圖1。

圖1 快開隔膜壓濾機集中控制系統(tǒng)設(shè)計框圖

2 系統(tǒng)實現(xiàn)

2.1 通信設(shè)計

根據(jù)壓濾機煤泥水入料、煤泥水壓濾以及濾餅處理三個步驟，設(shè)計快開隔膜壓濾機智能控制系統(tǒng)與集中控制系統(tǒng)間CAN總線通信協(xié)議。每一條連接ID可發(fā)送的字節(jié)數(shù)為8，波特率為250 kbids，CAN2．0A標準幀格式。 CAN總線通信連接Oxl81中第5-6字節(jié)的手動控制標志具體釋義如下頁表2所示，完成濾板松開、取板、拉板、壓緊、進料、壓榨、吹風、復(fù)位等動作，對應(yīng)bit位值為1時，表示該位有效；對應(yīng)bit位值為。時表示該位無效。過程控制標志與手動控制標志類似，詳細在畫面設(shè)計中表述[3]。 CAN總線通信連接0x281中第l-2字節(jié)的控制柜按鈕標志，完成對壓濾機遠程狀態(tài)的顯示以及程序啟動、程序暫停、手動控制、進料結(jié)束、故障復(fù)位等控制過程，對應(yīng)bit位值為1時，表示該位有效；對應(yīng)bit位值為0時，表示該位無效。

2.2 地址映射設(shè)計

快開隔膜壓濾機集中控制系統(tǒng)接收到智能控制系統(tǒng)發(fā)送的CAN總線數(shù)據(jù)后，按照既定的CAN總線通信協(xié)議對數(shù)據(jù)幀進行解析，并將解析后的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存至在King SCADA軟件平臺數(shù)據(jù)詞典中定義的變量。如在數(shù)據(jù)詞典中定義內(nèi)存整型變量uFiherPressID，將CAN總線數(shù)據(jù)幀ID為0x181的第1～2字節(jié)內(nèi)容映射至King SCADA軟件平臺本地變量uFilterPressID。對于手動控制標志、過程控制標志、控制柜按鈕標志等可在King SCADA軟件平臺的數(shù)據(jù)詞典中定義內(nèi)存離散型變量，實現(xiàn)bit位地址映射過程?？扉_隔膜壓濾機集中控制系統(tǒng)地址映射過程可定義的變量類型還包括內(nèi)存字符串型、內(nèi)存實型、內(nèi)存長整型、IO離散型、IO字符串型等，完全滿足設(shè)計的CAN總線通信數(shù)據(jù)映射要求[4]。

2.3 畫面設(shè)計

按照快開隔膜壓濾機集中控制系統(tǒng)設(shè)計要求，設(shè)計的畫面包括用戶登錄、主畫面、控制畫面、過程控制畫面、按鈕指示畫面、運輸轉(zhuǎn)載控制畫面、故障報警畫面、歷史故障信息查詢畫面、歷史參數(shù)曲線查詢畫面、日報表查詢畫面等?？扉_隔膜壓濾機集中控制系統(tǒng)主畫面，可監(jiān)視并控制1～3號壓濾機以及1～4號運輸轉(zhuǎn)載機，實現(xiàn)壓濾機自動／手動遠程集中控制功能。通過點擊“總流程”按鈕，可查看1-3號壓濾機運行詳細流程；通過點擊“1號壓濾機”“2號壓濾機”“3號壓濾機”按鈕，可查看各壓濾機的詳細運行狀態(tài)、故障信息以及歷史故障信息、歷史參數(shù)曲線以及日報表等[5]。

3 應(yīng)用效果分析

為驗證設(shè)計并實現(xiàn)的快開隔膜壓濾集中控制系統(tǒng)的正確性和實用性，在鎮(zhèn)城底選煤廠進行了為期6個月的工業(yè)試驗，試驗時間為2021年3-8月。鎮(zhèn)城底選煤廠使用的快開隔膜壓濾機型號∶ KMGZ450/2000-U，主要技術(shù)參數(shù)：過濾面積450m2；濾室容積9.96m3；進料壓力0.8mpa。采用快開隔膜壓濾機集中控制系統(tǒng)后，設(shè)備運行穩(wěn)定、安全、高效、故障發(fā)生率小，礦漿處理能力明顯增強，同時滿足原煤處理要求，為該選煤廠智能化建設(shè)提供參考。壓濾機操作人員可在遠程操作，基于集中控制平臺完成對壓濾機的操作和控制，避免了壓濾機運行過程中刺耳噪聲的侵害；通過集控控制平臺，可完成壓濾機自動控制過程，縮短了進料、卸料、壓濾時的無效等待時間，當?shù)V漿人料濃度為350g／L時可將壓濾周期縮短至25min以內(nèi)，壓榨濾餅含水率減少至18%以內(nèi)，單臺處理礦漿量為20.25t／h，壓榨效率提供4倍以上，年節(jié)約人力費用、設(shè)備維修費用約115萬元，經(jīng)濟效益明顯。

4 結(jié)論

1）以CAN總線通信模式實現(xiàn)快開隔膜壓濾機智能控制系統(tǒng)與集中控制系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)傳送，可以保證數(shù)據(jù)傳送的實時性和準確性，據(jù)此設(shè)計了CAN2．0 A標準幀通信協(xié)議。

2）以King SCADA組態(tài)軟件平臺為基礎(chǔ)，設(shè)計了快開隔膜壓濾機集中控制系統(tǒng)，設(shè)計了主畫面、過程控制畫面、運輸轉(zhuǎn)載控制畫面等，實現(xiàn)了壓濾機全過程的遠程監(jiān)測和控制。

3）運用CAN總線通信、King SCADA組態(tài)軟件平臺對壓濾機進行遠程集中控制，對于改善壓濾機司機工作環(huán)境、提高壓濾機運行效率提供了技術(shù)思路。