集控员安全培训教案.docx
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集控员安全培训教案
集控员安全培训教案
中山洗煤厂
目录
一、计算机基础3
二、煤质基础4
（一）煤的工艺性能4
（二）煤的密度表示方法5
（三）煤的性质5
（四）煤的工艺性能5
三、选煤基础6
（一）选煤厂的分类6
（二）选煤厂的组成部分6
（三）选煤的主要目的6
（四）选煤工艺的选用7
（五）选煤方法7
（六）跳汰选煤的工作原理7
（七）脱水系统7
（八）煤泥水流程8
（九）技术检查8
（十）我国煤炭可选性评定标准9
四、PLC基础9
（一）PLC简介9
（二）PLC的特点10
五、PID参数调节11
（一）简介11
（二）开环控制系统11
（三）闭环控制系统11
（四、）阶跃响应11
（五）PID控制的原理和特点12
（六）PID调节方法和技巧12
六、技术操作规程13
（一）须知13
（二）起车前13
（三）起车13
（四）停车13
七、重点、难点13
集控员安全培训教案
一、计算机基础
1、计算机系统的组成，分为软件和硬件。
硬件是存放控制计算机运行的程序和数据，对信息进行加工处理，实现与外界的信息交换。
软件是计算机程序及其相关文档的总称。
软件是对硬件功能的完善与扩充，一部分软件又是以另一部分软件为基础的再扩充。
2、冯·诺依曼体系结构及思想：
①采用二进制0和1直接模拟开关电路通、断两种状态，用于表示数据或计算机指令；把指令存储在计算机内部，且能自动执行指令；计算机硬件由控制器、运算器、存储器、输入设备和输出设备五大部分组成。
②在冯·诺依曼体系中明白控制器是控制整个系统的核心，它控制着每个设备；当要执行操作时，先将输入设备输入的数据提取到内存，这时可能会有数据存入到外存或从外存中提取数据；一些数据被送入到运算器进行运算，运算过后在将数据放入内存；再判进行数据的存储与输出相关数据到输出设备。
3、中央处理器是一块大规模集成电路，是微机系统的核心，它由运算器和控制器组成。
运算器用以完成加减乘除等算术运算和逻辑运算；控制器是整个系统的指挥中心，主要功能是能自动地执行程序，向计算机的各部分发出电子控制信号，使整个计算机自动、协调地运行。
4、存储器分为内存和外存两种。
内存的容量小，在主机内部，存取速度快，要执行和使用数据时都需要先调入内存。
外存的容量大，价格低廉，但存取速度较慢，用于存放暂时不用的程序和数据。
（cache是一个高速小容量的临时存储器，可以用高速的静态存储器芯片实现，或者集成到CPU芯片内部，存储CPU最经常访问的指令或者操作数据。
）
5、输入/输出设备：
输入设备用于给计算机输入程序和数据，并将二进制代码放入内存；输出设备将计算机处理的结果从内存中输出，并将它们转换为用户能识别的形式。
6、指令是能被计算机识别并执行的二进制代码，能完成一种操作。
由操作码和操作数成。
常见的有算术、逻辑运算指令，数据指令，程序控制指令等。
程序是可以连续执行,并能够完成一定任务的一条指令的集合。
7、计算机的基本工作原理是存储程序和程序控制，按照程序编排的顺序，一步一步地取出命令，自动地完成指令规定的操作。
⑴预先把指挥计算机如何进行操作的指令序列（程序）和原始数据输入到计算机内存中，每一条指令中明确规定了计算机从哪个地址取数，进行什么操作，然后送到什么地方去等步骤。
⑵计算机在运行时，先从内存中取出第1条指令，通过控制器的译码器接受指令的要求，再从存储器中取出数据进行指定的运算和逻辑操作等，然后再按地址把结果送到内存中去。
接下来，取出第2条指令，在控制器的指挥下完成规定操作，依此进行下去，直到遇到停止指令。
⑶计算机中基本上有两股信息在流动。
一种是数据，即各种原始数据、中间结果和程序等。
原始数据和程序要由输入设备输入并经运算器存于存储器中，最后结果由运算器通过输出设备输出。
在运行过程中，数据从存储器读入运算器进行运算，中间结果也要存入存储器中。
人们用机器自身所具有的指令编排的指令序列，即程序，也是以数据的形式由存储器送入控制器，再由控制器向机器的各个部分发出相应的控制信号。
另一种信息是控制信息，它控制机器的各部件执行指令规定的各种操作。
二、煤质基础
（一）煤的工艺性能
煤的工艺性能包括煤的粘结性、发热量、化学活性、热稳定性等。
（1）煤的粘结性。
煤的粘结性是指煤粒在隔绝空气的条件下加热到一定温度后，能够熔融、粘结成焦块的性能。
一般以罗加指数、胶质层指数来表示。
罗加指数是反映烟煤粘结性的一种指标。
它是以烟煤在加热过程中产生胶质体粘结其他惰性物质能力的大小，作为粘结性指数高低的基础，用于鉴定煤的粘结性和确定煤的牌号。
胶质层指数是指煤粒在隔绝空气条件下加热到一定温度后，有机质受热分解，软化成胶体物质层的厚度，通常以其最大厚度Y值来表示。
罗加指数越高，煤的粘结性越好。
胶质层指数越高，煤的结焦性越好。
煤的粘结性能受煤的煤化程度、煤岩组成、氧化程度、灰分等多种因素影响。
煤化程度最高和最低的煤一般都没有粘结性。
（2）煤的发热量。
煤的发热量也是煤质的一个重要指标。
它是指每单位质量的煤在完全燃烧时所产生的热量，用MJ/kg表示。
发热量与煤化程度呈规律性的变化，一般煤化程度越高，煤的发热量越高。
（3）煤的化学活性。
煤的化学活性是指煤在一定温度下与水蒸气、氧气等相互作用的反应能力，是评价气化用煤和动力用煤的一项重要指标。
（4）煤的热稳定性。
煤的热稳定性是指块煤在高温条件下保持原来块状的能力。
它也是评价气化用煤和动力用煤的一项重要指标。
（二）煤的密度表示方法
煤的密度的三种表示方法为：
（1）真密度：
单位体积（不包括煤的所有空隙）煤的质量，用比重瓶法或其他置换方法测定。
（2）视密度：
单位体积（不包括煤粒间的空隙，但包括煤粒内的空隙）煤的质量，用水中称量法（涂蜡法、涂凡士林法和水银法）测定。
（3）堆密度：
单位体积（包括煤粒间的空隙，也包括煤粒内的空隙）煤的质量。
堆密度的测定，可在一定容积的容器中用自由堆积方法装满煤，然后称出煤的质量，再换算成单位体积的质量（t/m3）。
（三）煤的性质
是不均质的混合物，由有机物质和无机物质两部分组成，主要是有机物质。
有机物质，可以燃烧，所以也称为可燃体。
无机物质主要是各种矿物杂质，通常不能燃烧。
煤的性质分为物理性质、化学组成、工艺性能等。
（四）煤的工艺性能
煤的工艺性能包括煤的粘结性、发热量、化学活性、热稳定性等。
（1）煤的粘结性。
煤的粘结性是指煤粒在隔绝空气的条件下加热到一定温度后，能够熔融、粘结成焦块的性能。
一般以罗加指数、胶质层指数来表示。
罗加指数是反映烟煤粘结性的一种指标。
它是以烟煤在加热过程中产生胶质体粘结其他惰性物质能力的大小，作为粘结性指数高低的基础，用于鉴定煤的粘结性和确定煤的牌号。
胶质层指数是指煤粒在隔绝空气条件下加热到一定温度后，有机质受热分解，软化成胶体物质层的厚度，通常以其最大厚度Y值来表示。
罗加指数越高，煤的粘结性越好。
胶质层指数越高，煤的结焦性越好。
煤的粘结性能受煤的煤化程度、煤岩组成、氧化程度、灰分等多种因素影响。
煤化程度最高和最低的煤一般都没有粘结性。
（2）煤的发热量。
煤的发热量也是煤质的一个重要指标。
它是指每单位质量的煤在完全燃烧时所产生的热量，用MJ/kg表示。
发热量与煤化程度呈规律性的变化，一般煤化程度越高，煤的发热量越高。
（3）煤的化学活性。
煤的化学活性是指煤在一定温度下与水蒸气、氧气等相互作用的反应能力，是评价气化用煤和动力用煤的一项重要指标。
（4）煤的热稳定性。
煤的热稳定性是指块煤在高温条件下保持原来块状的能力。
它也是评价气化用煤和动力用煤的一项重要指标。
三、选煤基础
（一）选煤厂的分类
选煤厂是对煤进行分选，生产不同质量、规格产品的加工厂。
1、按精煤使用的目的不同，选煤厂可分为：
炼焦煤选煤厂和动力煤选煤厂。
炼焦煤选煤厂的工艺过程比较复杂，生产的精煤灰分低、质量高，主要供给焦化厂生产焦炭。
动力煤选煤厂的工艺过程一般比较简单，生产的精煤主要作为动力燃煤，大部分动力煤选煤厂只选块煤，末煤和粉煤不入选。
2、按选煤厂能力可分为：
小型、中型及大型选煤厂。
厂型
设计生产能力（Mt/a）
大型
1.2；1.5；1.8；2.4；3.0；4.0；5.0；6.0及以上
中型
0.45；0.6；0.9
小型
0.3及以下
（二）选煤厂的组成部分
选煤工艺是由原煤性质和用户要求决定的，各厂不尽相同，有的差异较大。
但是，选煤厂都是由原煤受煤、原煤的选前准备、选煤、煤泥的分选、回收，选煤产品的脱水，干燥，产品的装车外运等部分组成。
大部分选煤厂有受煤、选前准备、选煤、装车等分别的各个厂房，各厂房之间有胶带输送机连结
（三）选煤的主要目的
选煤是利用煤炭与其他矿物质的不同物理、物理—化学性质，在选煤厂内用机械方法除去原煤中的杂质，把它分成不同质量、规格的产品，以适应不同用户的要求。
选煤的主要目的是：
（1）除去原煤中的杂质，降低灰分和硫分，提高煤炭质量，适应用户的需要。
（2）把煤炭分成不同质量、规格的产品，适应用户需要，以便有效合理地利用煤炭，节约用煤。
（3）煤炭经过洗选，矸石可以就地废弃，可以减少无效运输，同时为综合利用煤矸石创造条件。
（4）煤炭洗选可以除去大部分的灰分和50％～70％的黄铁矿硫，减少燃煤对大气的污染。
它是洁净煤技术的前提。
（四）选煤工艺的选用
利用煤和矸石物理性质的差异而表明了不同工艺的特点。
根据煤块和矸石块的颜色、光泽及外形上的差别来进行分选，即为人工拣矸（手选），可以排除粒度在50mm以上的大块矸石。
利用相对密度的不同进行重力选煤，煤的相对密度在1.2～1.5之间，而矸石的相对密度在1.8以上，从而在重力选煤机中，将煤和矸石分离。
由于煤粒表面与矸石表面润湿性的差别，而采用了浮游选煤方法。
（五）选煤方法
选煤方法种类很多，可概括分为两类：
湿法和干法选煤。
选煤过程在水、重液或悬浮液中进行的，称为湿法选煤。
选煤过程在空气中进行的，称为干法选煤。
选煤方法还可以分为以下几种：
重力选煤，主要是根据煤和矸石的密度差别，实现煤和矸石分选的方法。
重力选煤又可以分为跳汰选、重介质选、溜槽选和摇床选等。
浮游选煤，主要是根据煤和矸石表面润湿性的差别，分选细粒（-0.5mm）煤的选煤方法。
特殊选煤主要是利用煤和矸石的导电率、摩擦系数、射线穿透能力等的不同，把煤和矸石分开，它包括静电选、磁选、摩擦选、放射性同位选等。
此外，还有手选，即人工拣矸。
它是根据块煤和矸石在颜色、光泽及外形上的差别由人工拣除。
（六）跳汰选煤的工作原理
原煤在上、下交变的脉动水流中，按密度大小分选的过程称为跳汰选煤。
原煤经过若干次水流上、下脉动的作用，逐渐密度小的精煤浮到上层，而密度大的矸石沉到下层，上层精煤由水流带走，矸石等重产物通过排渣机构排出。
因此，跳汰过程，主要是两个作用:
一是分层，要求尽量按密度分层，另一个是排渣，力求精确地切割床层，将已分好层的物料分开。
（七）脱水系统
（1）块精煤：
脱水筛——脱水仓；
（2）末精煤：
脱水筛——离心脱水机——干燥机（高寒地区或特殊要求）；
（3）中煤和矸石：
脱水斗式提升机——脱水仓（如果需要，末中煤也用脱水筛及离心脱水机。
）
（4）粗煤泥：
（沉淀池）——脱水筛——离心脱水机——干燥机（高寒地区或特殊要求）。
（5）浮选精煤：
（浓缩机）——过滤机、沉降过滤式离心脱水机——干燥机（高寒地区或特殊需要）。
（6）煤泥或尾煤：
（浓缩机）——过滤机、压滤机、沉降（或沉降过滤）式离心脱水机或煤泥沉淀池。
（八）煤泥水流程
煤泥水流程目前主要有三种形式，即浓缩浮选、直接浮选和部分直接浮选。
浓缩浮选流程是指煤泥水进入浮选之前先经浓缩机，浓缩后的底流进入浮选，溢流作为循环水，这是目前一般选煤厂所采用的流程。
直接浮选流程是指原煤中带来的细煤泥，经过选煤设备，不经浓缩，全部进入浮选，可以实现“清水选煤”，不产生细煤泥在洗水中的循环、积聚。
直接浮选的原料是精煤斗子捞坑溢流或是精煤角锥池的溢流，由于煤泥在水中浸泡时间短，煤粒的表面新鲜，浮选时选择性好。
部分直接浮选是直接浮选和浓缩浮选演变过来的。
主要有两个流程，一是有部分煤泥水不经浓缩机直接进入浮选，有部分煤泥水经浓缩后浮选；二是有部分煤泥水直接作循环水，部分去直接浮选。
由于部分煤泥水直接浮选，故可以环节细煤泥积聚问题。
（九）技术检查
（1）快速浮沉
为了及时掌握原煤可选性和选煤厂生产检查煤样的密度组成，指导洗煤操作，应采用快速浮沉试验。
（2）煤泥水浓度
（3）湿式筛分
一般粒度微细得，其灰分高，与粗粒煤泥灰分相差悬殊时，干式小筛分与湿式小筛分的结果就相差很大，特别是浮选尾煤。
因此，对小筛分不论是煤泥产品，还是0.5mm以下的筛分粒级，都应进行湿式小筛分。
（4）月综合煤样试验
在进行日常生产检查时，对原煤及产品所采取的试样要缩分出一份作为月累积样在月末进行试验分析，以评定一个月的生产情况。
月综合试验报表内容一般应包括下列几个方面：
①选煤厂本月主要技术指标完成情况；②选煤产品平衡表；③月综合煤样试验项目（入选原煤、销售精煤、销售中煤或混煤、销售煤泥、洗矸等试验）；④根据月综合资料，作出的本月生产情况分析及建议。
（5）单机检查
单机检查常常是在月综合煤样做完以后，技术检查工作转向单机检查，可以有计划地一台一台进行，也可以对有问题地设计进行检查。
（十）我国煤炭可选性评定标准
δ±0.1含量（%）
≤10.0
10.1～20.0
20.1～30.0
30.1～40.0
>40.1
可选性等级
易选
中等可选
较难选
难选
极难选
四、PLC基础
（一）PLC简介
PLC――可编程序控制器，它的应用是建立在电气控制系统上的，也就是说是建立在继电器控制回路的基础上的。
此主题相关图片如下，点击图片看大图：
这是一个电机启动/停止的控制回路：
电路由选择开关SW建立了手动操作和自动启动两种启动方式，接触器KM是电机电源输送的执行器件；当操作方式中的手动启动或者是自动启动条件满足时，KM线圈导通将电机供电回路接通，使其运转。
其中手动启动/停止电机操作是通过直接用启动按钮SB2和停止按钮SB1控制电机运行的；那么自动时，根据限位（在这里是HL高液位启动电机，LL低液位停止电机）延时后对电机控制操作。
对于这样一个简单的电气控制回路，如果再增加一些功能，比如在关键的应用场所，要保证电机的长期运行，考虑到泵的可能出现故障和运行维护保养等状况，要停止电机运行，那么就要增加一台泵来备用。
在这种情况下的运行泵的工况就使得电气控制回路比较复杂了。
关联的接线，电器元件，等等因此增加很多。
如果是在一个控制系统中有这样若干个不同方式的电机控制回路的话，不但电气回路复杂，占用电柜体积，电控箱数量也相当可观；更重要的是，要进行修改测试和改进设计以及安装就显得非常的麻烦。
那么在60年代，产生了新型的，运用微电子和计算机技术，可以实现复杂的电气控制回路的装置，其简单易懂，操作方便，可靠性高，通用灵活，体积小，使用寿命长等一系列优点，被称为可编程序控制器――PLC。
PLC不仅在功能上大大提升和完善了控制回路，而且在与设备的接口上连接简便，控制装置体积成倍缩小。
国际电工委员会（IEC）在1987年2月对PLC这样定义：
可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。
它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算,顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟方式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。
可编程控制器及其有关外部设备，都按易于与工业控制系统联成一个整体，它具有丰富的输入/输出接口，并且具有较强的驱动能力，高可靠性；易于扩充其功能的原则设计。
总之，可编程控制器是一个数字式的电子装置，是一台计算机，专为工业环境应用而设计制造的计算机，不是单纯的电气电路了。
但可编程控制器产品并不针对某一具体工业应用，在实际应用时，其硬件需根据实际需要进行选用配置，其软件需根据控制要求进行设计编制。
它的编程软件通用界面――梯形图，非常人性化，元器件符号就象电气部件表示一样，编程就象连线一样将电气电路连到控制器中，很容易理解和掌握，以及制作。
（二）PLC的特点
PLC的特点：
通用性，灵活性强；抗干扰能力强，可靠性高；编程语言简单易学；与外部设备连线方便；功能扩展能力强；控制系统设计调试周期短；体积小易于机电一体化；故障少维修方便。
那么随着PLC的发展，从性能上可以看出，对小型PLC将会体积更小，速度更高，功能更强，价格更加低廉；对中大型PLC将要容量更大，速度更高，更多功能，更易于网络通信，更加适应于大规模复杂的控制系统。
从PLC控制系统来讲，CPU与现场IO通过数据通信实现控制，使系统控制更有效；冗余系统的应用，各种单元以至整个系统都可以冗余，使系统具有更高的可靠性；应用计算机信息处理技术、网络通信技术，使系统控制功能与信息管理功能一体化；
综述，PLC是以CPU为核心，计算机技术、自动控制技术、网络通信技术为一体的可编程序控制器。
几乎所有的PLC装置，都有可以同外部进行电气连接的端口，通过这些端口，PLC才能与外界进行信号的传递，实现其控制的功能。
PLC是按与外界连接的信号数量（我们称为输入输出点数），以及装置内部程序容量大小进行分类的。
那么一般IO点数<256点的为小型机；在256~1024之间的为中型机；超过1024的则是大型机了。
小型机－都是整体式机型，所谓整体式机型的意思是，输入部分，输出部分与CPU都在一起，比如CPM2A。
而中大型机都是运用各种类型模块根据需要进行搭配和组合，实现与外部电气连接，并控制外部设备。
这款是无底板的组合式机型；
五、PID参数调节
（一）简介
目前工业自动化水平已成为衡量各行各业现代化水平的一个重要标志。
同时，控制理论的发展也经历了古典控制理论、现代控制理论和智能控制理论三个阶段。
自动控制系统可分为开环控制系统和闭环控制系统。
一个控制系统包括控制器、传感器、变送器、执行机构、输入输出接口。
（二）开环控制系统
开环控制系统是指被控对象的输出（被控制量）对控制器的输出没有影响。
在这种控制系统中，不依赖将被控制量反送回来以形成任何闭环回路。
（三）闭环控制系统
闭环控制系统的特点是系统被控对象的输出（被控制量）会反送回来影响控制器的输出，形成一个或多个闭路循环。
闭环控制系统有正反馈和负反馈，若极性相同，则称为正反馈，一般闭环控制系统均采用负反馈，又称负反馈控制系统。
（四、）阶跃响应
阶跃响应是指将一个阶跃输入加到系统上时，系统的输出。
稳态误差是指系统的响应进入稳态后，系统的期望输出与实际输出之差。
控制系统的性能可以用稳、准、快三个字来描述。
稳是指系统的稳定性，一个系统要能正常工作，首先必须是稳定的，从阶跃响应上看应该是收敛的；准是指控制系统的准确性、控制精度，通常用稳态误差来描述，它表示系统输出稳态值与期望值之差；快是指控制系统响应的快速性，通常用上升时间来定量描述。
（五）PID控制的原理和特点
在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID控制，又称PID调节。
PID控制器问世至今已有70年历史，它以结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便称为工业控制的主要技术之一。
当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型时，控制理论的其它技术难以采用时，系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用PID控制技术最为方便。
即当我们不完全了解一个系统和被控对象，或不能通过有效的测量手段来获得系统参数时，最适合PID控制技术。
PID控制，实际中也有PI和PD控制。
PID控制器就是根据系统的误差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的。
（六）PID调节方法和技巧
PID控制器参数整定方法很多，概括起来有两大类：
一是理论计算整定法。
它主要依据系统的数学模型，经过计算确定控制器参数。
二是工程整定法。
它主要依赖工程经验，直接在控制系统的试验中进行，且方法简单、易于掌握，在工程实际中被广泛采用。
PID控制器参数的工程整定方法，主要有临界比例法、反应曲线法和衰减法。
临界比例法的整定步骤：
首先预选择一个足够短的周期让系统工作
仅加入比例控制环节，直到系统对输入的阶跃响应出现临界振荡，记下这时的比例放大系数和临界振荡周期
在一定的控制度下通过公式计算得到PID控制器的参数
书上常用的口诀：
参数整定找最佳，从小到大顺序查
先是比例后积分，最后再把微分加、
曲线振荡很频繁，比例度盘要放大
曲线漂浮绕大弯，比例度盘往小扳
曲线偏离恢复慢，积分时间往下降
曲线波动周期长，积分时间再加长
曲线振荡频率快，先把微分降下来
动差大来波动慢，微分时间应加长
理想曲线两个波，前高后低4比1
一看二调多分析，调节质量不会低
六、技术操作规程
（一）须知
1、熟悉全厂生产区域的工艺流程
2、熟悉全厂生产区域的设备名称及编号
3、熟悉全厂设备之间的相互联锁关系
4、熟悉全厂主要工艺参数、控制方法及产品数、质量指标的要求。
（二）起车前
1、查询系统设备是否检修完毕，是否存在报警，各岗位操作人员是否允许起车
2、了解精煤及原煤仓的情况，和相关单位联系，选择相应的调整方法进行调整
3、检查主要的PID控制的设定值的模式和选择
4、询问上班操作员有关设备运转情况和遗留问题，发现及时向工长汇报
5、起车准备就绪后，通知工长，联系起车。
（三）起车
1、首先向各岗位工发出起车信号，报警器至少要鸣三次。
通知各岗位工进入岗位
2、调整各桶位的液位、分选密度到合适的范围，实现自动控制
3、系统调整正常后，启动给料机给煤
4、生产系统正常运行后，控制系统应处于联锁疾控状态。
如有特殊情况可在就地控制状态下调试运行。
待调试正常后转换至联锁集控状态，方可继续给料
5、根据灰分仪的指示，及时调整筛分量和入洗量及分选密度，确保快灰、快水结果符合规定
6、系统空转时，要及时和岗位工联系，确保产品皮带无水运行。
否则需要将产品皮带上的积水全部清理干净后方可起车
7、如果设备出现故障，且故障处理时间较长时，系统应停车
（四）停车
1、正常停车时，选择自动停车指令
2只有出现紧急情况时，才可以使用紧急停车按钮
七、重点、难点
1、重点
计算机、煤质、选煤、PLC等基础知识，PID调节方法和技巧
2、难点
煤质和选煤基础、PID调节方法和技巧
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