葛店选煤厂集控改造技术改方案原.docx
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葛店选煤厂集控改造技术改方案原
第一章概况
一、综述
选煤厂是河南神火煤电股份有限公司的下属企业，是与葛店矿配套的矿井型选煤厂。
选煤厂原设计是一座矿井型动力选煤厂，入选原煤为年轻的无烟煤，设计生产能力约0.3Mt/a。
采用自生介质分选工艺，以单段螺旋滚筒分选机分选块煤为主，自生介质旋流器分选末煤为辅，对煤炭进行较为简单的洗选。
这一工艺对原煤整体灰分较低可选性为易选的二煤来说基本能够满足要求。
但随着煤矿井下煤层的不断开采，煤质发生了很大的变化，特别是极难选的三煤入选比例逐年增加。
2005年计划生产0.8Mt原煤中，三煤产量达到0.46Mt，占总产量的57.5%，按照精煤灰分11%的要求计算，入选原煤的可选性由原来的易选变为极难选。
我矿选煤厂的现行洗选工艺已经远远不能满足，造成洗选效率低下，精煤质量满足不了用户要求，产品质量很不稳定。
这不仅使企业遭受极大的经济损失，也极大地损害了企业的形象。
为此，公司决定对葛店矿选煤厂实施技术改造以适应煤质的变化，实现企业的可持续发展。
二、供电、集控及自动化概况
1、供配电
本次技改后，改造前的配电设备及新增用电设备均由主厂房新增两台2000KVA变压器供电，所需两回路高压电源引自矿井35KV变电所的不同母线段。
用电设备安装台数159台，工作台数149台，安装总容量为2454.8KW，工作总容量为2385.5KW。
根据工艺划分及总平面布置，在主厂房内设变配电室，在浓缩车间、压滤车间及破碎车间设分配电室。
负荷计算及变压器选择如下：
全厂用电设备有功功率计算负荷1440.5KW，无功功率计算负荷（补偿后）：
694.1kvar，视在计算负荷：
1599KVA，选用两台2000KVA的变压器，其中一台工作，一台备用，变压器负荷率为80%。
全厂用电负荷计算（折算至高压侧，补偿后）：
有功计算负荷：
1383.3KW；
无功计算负荷：
671.2kvar；
视在计算负荷：
1537.6KVA；
年耗电量：
4357523KW.h；
吨煤电耗：
4.847KW.h。
2、集控及自动化
为满足用户要求，按工艺流程特点，控制系统分为原煤系统、块煤重介浅槽系统、末煤重介旋流器系统、浓缩压滤系统、加压过滤系统等。
考虑对新增煤流线上的设备，正常情况下均由控制室操作员实现按程序自动停起车，所有集控设备均设有集控/就地/零位三种控制方式，集控用于正常生产，就地用于单机调试，零位用于设备检修和故障处理。
浓缩、压滤系统设就地控制。
改造后葛店矿选煤厂生产集中监测及控制系统采用分散型控制系统结构，各分系统及各控制分站具有独立的控制功能，包括生产集中控制（含流体参数监测控制）系统，设备运行监测控制系统，选煤自动计量系统，工业电视监测系统，调度广播通讯系统，以及主控信息整合显示操控系统，通过软件整合，使得控制室主控工控机具有将各类信息综合显示并及时操控功能。
第二章供配电
一、电源及供电方式
本次技改后，改造前的配电设备及新增用电设备均由主厂房新增两台2000KVA变压器供电，所需两回路高压电源引自矿井35KV变电所的不同母线段。
二、电气设备容量、负荷计算、变压器选择
1、电气设备容量
用电设备安装台数159台（其中原有利用30台），工作台数149台，安装总容量为2454.8KW（其中原有利用257KW），工作总容量为2385.5KW。
根据工艺划分及总平面布置，在主厂房内设变配电室，在浓缩车间、压滤车间及破碎车间设分配电室。
负荷计算及变压器选择如下：
全厂用电设备有功功率计算负荷1440.5KW，无功功率计算负荷（补偿后）：
694.1kvar，视在计算负荷：
1599KVA，选用两台2000KVA的变压器，其中一台工作，一台备用，变压器负荷率为：
80%。
车间用电设备负荷统计表见表2.1-1。
2、低压负荷计算、变压器选择
根据车间用电设备负荷统计和工业广场布置所确定的车间相对位置及工艺流程特点，变压器选择如下（均为补偿后容量，补偿后低压侧功率因数0.92，折合高压侧功率因数0.90）：
新增全厂总用电负荷：
计算负荷（折算至高压侧，补偿后）：
有功计算负荷：
1383.3KW；
无功计算负荷：
671.2kvar；
视在计算负荷：
1537.6KVA；
功率因数及补偿容量：
全厂自然功率因数：
0.72；
低压补偿容量：
720kvar；
补偿后高压侧功率因数：
0.9。
3、年耗电量：
4357523KW.h；
4、吨煤电耗：
4.847KW.h。
全厂用电负荷汇总表见表2.1-2。
三、低压配电系统
1、选煤厂用电电压为380V，变压器中性点直接接地。
2、低压配电系统采用放射式配电结构，变压器选用S10-Mb全密封低能耗型产品，配电屏选用TJJ-2组合式配电装置。
为保证原煤系统及浓缩机不停机，在相关配电室均设联络电源。
3、根据工艺划分及总平面布置，在主厂房设变配电室，除向浮选药剂库、中煤仓等用电设备配电，并向浓缩车间配电室、压滤车间配电室、破碎车间配电室提供电源。
4、低压电动机设有自动空气开关做短路保护，综合保护器作为过负荷、断相及漏电保护。
其中2台合格介质泵、2台压滤机入料泵和2台加压入料泵采用变频控制；浮选床的循环泵采用软启动。
5、电缆主要选用聚氯乙烯绝缘电力电缆。
车间内电缆沿电缆桥架敷设，工业广场电缆沿栈桥或埋地敷设。
各车间配电设备明细表见表2.1-3。
四、照明
1、照明系统采用三相五线制。
照明电压为220V，插座回路设漏电保护装置以保护人身安全。
2、配电室、控制室等采用荧光灯作为照明灯具，生产车间根据不同的生产环境分别选用工厂弯灯、板块混光灯、防尘防爆灯等作为照明灯具。
五、防雷接地
选煤厂高出地面15m的建构筑物设防直击雷保护装置。
进出厂房的金属管道设接地以防感应雷击电流进入车间。
全厂接地装置与原有接地装置连为一体，构成统一接地体，接地电阻不大于2Ω，重复接地电阻不大于10Ω，单独防雷接地电阻不大于30Ω。
第三章生产集中监测控制系统
第一节集控系统的设计
一、控制系统的设计原则和依据
根据选煤厂改造的要求和目前的实际情况，结合我公司兄弟单位实施的其它相似项目及我矿生产调度系统集控技术的积累经验和研究成果，设计出符合我矿选煤厂厂情的技术方案。
（一）设计原则
1、先进性
采用先进的技术和设备，确保改造后系统的性能运行可靠，在技术和管理方面居国内同行业最先进水平。
2、可靠性
对工业控制系统来说，系统的可靠性是安全、高效生产的重要保障，在进行方案设计时，我们确保设计的系统具有安全生产、稳定运转的高可靠性。
3、可扩展性
系统软件和硬件配置及系统结构具有前瞻性。
一方面，在考虑配置时，为系统今后的完善、提高留有充裕的扩展容量；另一方面，系统必须具有灵活的网络结构。
将来系统的扩展在本期系统的基础上增加部分设备即可实现，无须变更本期系统的软件、硬件，不影响本期系统的运行。
4、高性价比
高性价比体现在两个方面：
一是在进行系统结构设计和设备选型时多做比较分析，从而使得系统结构、设备选型、系统整体性能具有高性价比。
二是在保证系统功能的前提下，充分利用现有设施和资源,以减少改造投资费用，缩短系统施工周期。
5、灵活性
系统的总体设计便于改造工程的分步实施，确保系统的改造不影响正常生产，有利于实现老系统向新系统的平稳过渡。
（二）设计依据
本方案采用下列技术标准、规范及依据：
《煤矿安全规程》
《煤炭工业选煤厂设计规范》
《选煤厂机电设备完好标准》
《选煤厂安全规程》
《安全技术操作规程选煤（选煤）》
二、控制系统的设计要求
1、该集控系统具有集中和就地两种控制方式，两种控制方式可以方便地予以转换，转换过程中不影响设备原由的运行状态。
2、设有起、停车预告信号及禁起和设备故障报警信号。
3、现场巡检人员和调度员都可以解除设备的运行。
4、集控程序设计按逆煤流起车和顺煤流停车的原则。
5、起车过程、运行过程中，如某台设备故障造成该设备及受闭锁的设备停车，当事故解除，则经起车预告后，由故障设备开始按逆煤流方向自动或手动起车，如事故较大，可按程序自动或手动停车。
6、在停车过程中，如某台设备故障，则该设备和受其闭锁的设备立即停车，不受其闭锁的设备则仍按程序自动停车。
7、凡因存料可能造成设备故障或因设备急停造成跑料使车间环境恶化的设备，除本台设备故障可立即停车外，因其它设备故障引起设备间闭锁停车时，上述设备不立即停车，而按一定延时停车。
8、控制电缆与动力电缆共桥架敷设，通讯电缆以及传感至仪表的信号电缆采用屏蔽电缆。
三、系统划分及控制方式
为满足用户要求，按工艺流程特点，控制系统分为原煤系统、块煤重介浅槽系统、末煤重介旋流器系统、浓缩压滤系统、加压过滤系统和产品分级系统等。
考虑对新增煤流线上的设备，正常情况下均由控制室操作员实现按程序自动停起车，所有集控设备均设有集中/就地/零位三种控制方式，集中用于正常生产，就地用于单机调试，零位用于设备检修和故障处理。
浓缩、压滤系统设就地控制。
改造后葛店矿选煤厂生产集中监测及控制系统采用分散型控制系统结构，各分系统及各控制分站具有独立的控制功能，包括生产集中控制（含流体参数监测控制）系统，设备运行监测控制系统，选煤自动计量系统，工业电视监测系统，调度广播通讯系统，以及主控信息整合显示操控系统，通过软件整合，使得控制室主控工控机具有将各类信息综合显示并及时操控功能。
根据我厂现场实际情况，考虑主厂房设PLC本地站，原煤筛分破碎车间设PLC远程站，本地站、远程站相连形成一个统一的控制网，完成对全厂的信号采集、设备控制，工艺参数调控等功能。
四、选煤厂生产控制及监测系统
选煤厂生产集中控制及监测系统共分为以下几个子系统。
总体框图如下：
（一）地面生产集中控制系统
1、调度室集控系统设备配置
系统采用上位机加PLC的控制方式，采用德国西门子的S7300的PLC，在集中控制室设一组PLC控制柜作为PLC本地站，在原煤筛分破碎车间设一套PLC远程站。
上位机组态软件选用德国SIEMENS公司的最新的实时监控组态软件WinCC6.0，工作于Window2000SP4以上系统平台，实现图形监控、动态图形显示、历史数据采集管理、状态趋势图、自诊断、报警等多种功能，同时可以通过TCP/IP协议联系各PLC站，并可以无障碍通讯和设备控制、监测。
系统设备具体配置如下：
（1）上位机
计算机选用2台研华公司生产的原装工业控制计算机，完全满足工业现场的环境要求，其主要配置如下：
P43.0G（CPU）、512M内存、120G硬盘、1.44M软驱、24”三星液晶显示器、50速光驱、键盘、鼠标（带USB接口）、提供RJ45接口、带网卡。
配置2台打印机选用HP1022和HP2600N惠普打印机各一台。
（2）数据处理器
数据处理器采用IBM至强3.0以上配置、1G内存、73.5×3硬盘（带READ卡），1套SQL2000标准版数据库软件和2套标准版2003sever3服务软件，采用2台机架式服务器。
（3）电子（LED）显示屏
调度室操作显示屏幕采用4块50”DLP大屏幕，用于显示生产过程参数显示和集中控制；主厂房采用2×20字、16点阵的电子显示屏可以显示当前的灰分和密度等实时信息，还可以显示通知和欢迎标语等等。
灰分仪显示屏使用RJ45接口通过TCP/IP协议连接调度室主机。
（4）与信息管理系统联网
由一台上位机通过内网防火墙和信息管理系统的服务器联网，负责向信息管理系统的服务器提供实时数据。
为提高系统的性能及可靠性，控制层网络采用以太网,采用以太网可提高系统的通讯速率，进而提高系统的实时性。
（5）调度室内的装修、布置
在选煤厂集控室内设置一组集控调度控制台（含6把转椅），控制台台面上放置调度电话控制台、彩色显示器、工业电视、打印机，工控机及相应的辅助设备均置于台内。
计算机鼠标、键盘放在台面下的活动抽板上，使用时拉出，不用时推入，使操作台台面简洁、美观，地板采用耐火的木质地板。
大屏幕后的设备采用统一的标准机柜。
调度室内的供电采用稳压电源供电，重要设备采用一台UPS供电，UPS选用山特产品，容量为5KVA/8h，在线式。
为了保证对调度室供电的可靠性，调度室单独采用一块6路输出配电盘供电。
集控系统设备清单如下：
序号
名称
规格和型号
单位
数量
1
工控机
IPC-610HP4/3.0G/512M/120G/50XCD/1.44M/键盘/鼠标（USB接口），提供RJ45接口，带网卡、支持TCP/IP协议
台
2
2
显示器
24”三星液晶显示器
台
2
3
打印机
HP1022和HP2600N
台
各1
4
音箱
对
2
5
操作员站控制台（含6只转椅）
非标
套
1
6
上位机监控软件
套
1
7
PLC控制软件
套
1
8
显示屏
50”DLP大屏幕（RJ45接口）
台
4
9
集控主机柜
非标：
140CPU53414
台
1
10
配电盘
非标：
6路输出
台
1
11
电源
山特UPS5KVA/8h在线式
台
1
12
数据处理器（机架式）
IBM至强3.0以上/1G内存/73.5×3硬盘（带READ卡）/1套SQL2000标准版数据库软件和2套标准版2003sever服务软件
台
2
2、工业电视及调度室大屏配置
（1）工业电视
工业电视系统由摄像机，视频光接收机（用来接收所有摄像机图像信号），视频光发射机，视频服务器，大屏显示设备、视频分配器、视频矩阵切换器以及标准机柜等设备组成，传输介质为光纤。
工业电视设计容量为15个摄像点，其中原煤系统4台、主厂房7台、压滤系统1台、产品系统3台，本次均采用光纤传输视频及控制信号。
调度室有手动和计算机两种方式遥控探头，视频服务器对图像具有录像储存等功能，视频图像可局域网内WEB浏览，传输质量不低于25帧/秒，视频服务器的硬盘容量为120G*2。
工业电视系统的摄像头在矩阵串行控制口加光电隔离器。
选用6台25”飞利浦工业电视分别装在调度室大屏两边，作为摄像头的显示装置，DLP显示屏主要用于计算机信号显示，兼顾工业电视信号的分割、放大，操控及顺序播放等显示。
视频服务器具有遥控探头，录像储存，自动整理等功能。
摄像头的安装位置和使用情况如下：
序号
位置
探头种类
室内/外
备注
1
205后墙
全方位
室内
2
201机尾
固定
室内
3
302机头
固定
室内
4
原煤仓
固定
室内
5
主厂房12.30平面B-4柱子
全方位
室内
6
主厂房8.10平面C-2柱子
全方位
室内
7
主厂房4.20平面B-4柱子
全方位
室内
8
主厂房0.00平面D-4柱子
固定
室内
9
主厂房0.00平面B-4柱子
固定
室内
10
加压过滤控制室
固定
室内
11
集中控制室
固定
室内
12
精煤仓上面
全方位
室外
红外
13
原筛分楼上面
全方位
室外
红外
14
精煤仓里面
全方位
室外
15
压滤车间4.50平面A-2柱子
全方位
室内
（2）DLP背投显示墙
DLP（DigitalLightProcessor）数字光处理器是一项全新的投影显示技术，是专业显示领域中当前最先进、最流行的成熟技术。
它以DMD（DigitalMicromirrorDevice）数字微反射器作为光阀成像器件，采用数字光学处理技术调制输入信号，驱动DMD光路系统，通过投影透镜获取大屏幕图像。
调度室房间宽度为5米，选用4台50英寸的DLP一体化投影单元组成（纵向2列，横向2排）。
显示屏主要用于计算机信号和工业电视信号的显示。
系统配置一台多屏控制器。
多屏控制器通过百兆以太网接入信息层网络，作为今后实施的计算机信息管理系统的1个工作站。
DLP背投显示墙系统功能:
本大屏幕系统的软件平台采用WindowsNT/Windows2000操作系统，支持TCP/IP协议，通过100兆以太网络调用所需要的网络图形，支持汉字在投影墙上的正确显示。
大屏幕系统可显示的信息源除在多屏控制器上生成的画面、通过网络调用的画面外，还可接入4路视频信号，信号源可以是DVD、VCD、录像机、摄像头等各种类型的视频信号（视频信号属于插入信号）。
在多屏控制器的控制下，上述画面可实现如下不同方式的显示：
4幅不同画面在4个背投单元上的分别显示；
单幅画面在整个投影墙上的显示；
单幅画面在投影墙上任意位置的开窗显示，显示窗口可以任意缩放及移动（插入信号的开窗限制：
在一个投影单元上只可开1个插入信号窗口）。
系统采用中文操作，界面友好，便于操作者使用。
通过软件，操作者可以对大屏幕进行开机关机控制、各种信号在大屏幕上位置的设定，各种信号的切换显示等各种操作。
系统可以通过设定使大屏幕在固定的时间进行开、关机，以延长灯泡的使用寿命。
工业电视及大屏设备清单：
序号
项目名称
单位
数量
备注
1
Visionpro50"投影单元
台
4
2
多屏控制器
台
1
3
投影墙底座（可调水平）
套
2
4
RGBVGA线缆
根
6
25米
5
RS232线缆
套
1
6
键盘鼠标延长线
根
1
30米
7
交流净化稳压电源
台
2
8
大屏幕应用管理软件
套
1
9
32路矩阵切换器
套
1
32路
10
键盘
套
1
11
视频分配器
套
2
12
一体化彩色摄像机
台
15
13
室外云台
台
2
14
室内云台
台
6
15
云台支架
台
8
16
室外防护罩
台
2
17
室内防护罩
台
13
18
解码器
台
15
19
32路视频服务器
台
1
20
视频服务器软件
套
1
21
纯平监视器
台
6
飞利浦25”
22
同轴电缆
米
1500
SYWV75-3
23
七芯多芯线
米
500
RVV7*0.4
24
二芯通信线
米
500
RVV3X0.3
25
二芯电源线
米
1000
YZ2*1.5
26
4芯单模光纤
米
1500
立浮铠装
27
单模尾纤
对
2
29
光纤分线盒及附件
套
1
30
视频光端机
套
17
31
光接收机插箱
只
3
32
普通标准机柜
只
2
1.8m
33
偶合器、终端盒
套
2
34
理线器
个
2
35
配电架
台
2
24口
（二）集控系统功能
生产集中控制系统有两种控制操作方式，即控制室集中控制操作和现场单机就地操作方式。
控制室集中操作方式是本系统的主要操作方式，现场单机就地操作方式主要用于设备的调试和维护。
集中操作方式可分为“集中-手动”及“集中-自动”两种。
“集中-手动”方式即通过计算机键盘或鼠标，结合工控机大屏幕彩显，实现对单台设备的起停控制。
在此种方式下，设备之间的连锁关系可以方便地设定或取消。
该方式主要用于设备的试运行和检修，也可以作为正常生产时的补充操作方式。
“集中-自动”方式即通过计算机键盘或鼠标，结合工控机大屏幕彩显，选择适合的工艺流程，实现选定的流程内工艺设备的自动起停，在此种方式下，通常设备之间存在连锁关系。
在生产过程中，当出现需要短时间停止某设备的运行而又不希望因连锁关系导致其他设备随之停止时，可在设备运行中方便地对该设备进行连锁的设定或取消。
（三）现场单机操作
现场设备附近均设置就地操作控制箱，控制箱上具有集中/就地/零位三种转换方式，可以提供灵活的控制功能。
当转换开关在“集控”位置时，该设备由集控系统控制，现场不可以开车，用于正常生产；当转换开关在“就地”位置，设备由岗位操作人员就地控制，可方便地实现单台设备的起停控制，该操作方式主要供单机调试使用；当转换开关在“零位”位置时，就地和集控均无法实现对该设备的控制，保护现场的人身、设备的安全，主要用于设备检修和故障处理，在此工作方式下，设备的操作独立于PLC控制，确保在控制系统发生严重故障情况下，不影响正常生产，并且保证检修维护人员的人身安全。
（四）工艺流程选择、设置及起、停控制功能
系统可以方便选择现有的工艺流程。
生产工艺变更时，还可以方便地进行工艺流程改变或增加。
在“集中-自动”控制方式下，按选定的工艺流程逆煤流方向依次逐台起动设备，设备间的启动延时时间可以方便地设定。
在起动过程中，如果正在启动的设备发生故障，则该设备的上游设备不再起动，起动过程暂停，并弹出提示对话框。
待查清故障原因后，由操作人员决定是等待故障排除后继续起动，还是终止本次流程起动。
1、正常停车功能
在作业完成后，停止该作业流程。
停止顺序为顺煤流方向逐台延时停止各设备，停车时间可方便设定。
2、故障停车功能
当现场的故障检测、保护装置动作以后，故障设备以及煤流上游设备立即停止运行（工艺设备要求必须延时停车的除外），其下游设备经延时，待煤流排清以后依次停止运行。
3、紧急停车功能
出现紧急情况时，按下大屏幕画面上的模拟紧急停止按钮，所有设备立即停止运行。
4、预告功能
现场设备起动前和起动过程中，系统自动通过电铃向现场发预告信息。
5、保护及故障报警功能
a）当设备发生启车故障时，起车过程暂停，工控机大屏幕上发出相应的文字报警信号。
b）当系统发生故障停车或传感器监测点报警（例：
堵塞、跑偏、打滑、仓满、仓空、过流、溢流等）时，系统发出声光报警。
系统自动根据报警的设备和部位做出相应的停机处理，避免故障的发生和扩大。
工控机大屏幕上同时发出相应的文字报警信号。
c）系统能自动显示、记录或打印故障性质、故障地点及发生故障的时间。
6、数据采集、处理及显示功能
系统通过PLC及通讯网络可方便地采集现场的设备开/停及故障状态、电机转速及电流、煤仓煤位、液位、流量、介质密度、浓度等实时数据，统计主要设备运行时间（为安排设备检修提供参考依据）、故障状态等，实时数据参与系统控制，并在工控机大屏幕上实时显示,此外还可以通过网络将这些数据发往上级管理层。
第二节计算机信息管理系统
一、建设内容：
本系统采用当今国际、国内先进、成熟的技术，为葛店矿选煤厂建立一套计算机综合管理信息系统：
①建立选煤厂生产辅助管理信息系统
②建立有效的网络安全措施
葛店矿选煤厂管理信息系统的网络设计为星型结构，由调度室各控制系统和大屏幕系统组成的生产网络与管理信息网络通过防火墙有效隔离，保证生产网络的安全。
管理信息系统服务器采用2台IBM至强3.0以上、1G内存、73.5×3硬盘，带READ卡，软件实现数据实时同步（含1套SQL2000标准版数据库软件和2套标准版2003sever服务软件）、1台交换机、1台防火墙、终端计算机2台、1台在线式UPS、2台激光打印机、服务器、UPS等主要设备设在调度室。
拓朴结构如下：
二、系统特点
①先进性和成熟性：
系统构架在Microsoft（微软）最新的．Net平台上，采用其新的服务器端技术以及现在流行的N层系统架构。
②开放性和标准性：
升级会员 