煤炭碼頭工程工藝流程分析論文

　　摘要：結(jié)合工程實例介紹惠州港荃灣煤炭碼頭工程工藝流程控制系統(tǒng)的組成與功能，工藝流程控制系統(tǒng)中皮帶機(jī)保護(hù)裝置調(diào)試、單機(jī)就地啟動調(diào)試、PLC系統(tǒng)與工藝設(shè)備信號對接調(diào)試、空載聯(lián)調(diào)等調(diào)試過程及步驟，總結(jié)工程經(jīng)驗。

　　關(guān)鍵詞：控制系統(tǒng)；皮帶機(jī)；工藝流程；調(diào)試

　　惠州荃灣煤炭碼頭一期工程為設(shè)計、采購、施工總承包模式，本工程為新建工程，主要工藝設(shè)備有4臺卸船機(jī)，20條皮帶機(jī)，2臺裝車機(jī)，5臺斗輪堆取料機(jī)，2臺除鐵器，10臺除塵器等。工藝作業(yè)流程主要為卸船至堆場，堆場至裝火車，堆場至外運共16條作業(yè)線。工程于2017年8月開始調(diào)試，截至2018年8月已完成8條作業(yè)線的重載試車工作。

　　1工藝流程控制系統(tǒng)主要組成

　　工程控制系統(tǒng)通過在港區(qū)綜合樓中控室設(shè)置一套PLC控制主站、在1#變電所、2#變電所各設(shè)置一場I/O站，每條皮帶機(jī)頭部設(shè)置一套就地區(qū)域箱（共20套）對皮帶機(jī)沿線保護(hù)開關(guān)及現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行控制及數(shù)據(jù)采集，在各轉(zhuǎn)運站、皮帶機(jī)沿線設(shè)置基地式控制器就近采集保護(hù)開關(guān)、卸船機(jī)、斗輪機(jī)、除塵器等工藝設(shè)備現(xiàn)場信號。PLC（ProgrammableLogicController，可編程邏輯控制器）控制主站和現(xiàn)場各IO站、皮帶機(jī)現(xiàn)場區(qū)域箱，通過工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)及DP通信模塊以冗余通信的方式進(jìn)行通信�？刂葡到y(tǒng)供電采用UPS（UninterruptiblePowerSystem，不間斷電源），分別于綜合樓機(jī)房、變電所內(nèi)。PLC系統(tǒng)選用的是西門子S7-400H系列，現(xiàn)場I/O站、皮帶機(jī)區(qū)域箱、就地控制器選用國產(chǎn)湖南先步SSPCU系列智能控制器，內(nèi)置DP總線接口及輸入輸出單元，對各工藝設(shè)備信號進(jìn)行就地采集及傳輸，此方案與傳統(tǒng)的將皮帶機(jī)沿線保護(hù)開關(guān)的信號點對點進(jìn)入皮帶機(jī)頭部的IO模塊對比而言，可大大減少控制電纜的使用量，節(jié)省投資和降低施工難度，同時也提高了控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

　　2工藝流程控制系統(tǒng)主要功能

　　所有輸送作業(yè)線按工藝要求進(jìn)行連鎖，逆料流停止，順料流啟動，防止物料堆積�？刂葡到y(tǒng)可實現(xiàn)對工藝作業(yè)線的就地控制、單機(jī)啟動、遠(yuǎn)控、流程一鍵啟停等，若故障時可實現(xiàn)對故障點上游設(shè)備瞬時停機(jī)，下游設(shè)備保持原工作狀態(tài)不變等功能；控制系統(tǒng)具備監(jiān)視報警功能，可對輸送系統(tǒng)數(shù)據(jù)實時采集、處理；具備事件顯示查詢功能。

　　3皮帶機(jī)保護(hù)裝置調(diào)試

　　皮帶機(jī)保護(hù)開關(guān)調(diào)試前需滿足施工圖安裝及接線等要求。調(diào)試前準(zhǔn)備工作：變電所皮帶機(jī)高壓柜出線需在斷開狀態(tài)，相應(yīng)皮帶機(jī)就地區(qū)域箱需帶電狀態(tài)，相應(yīng)皮帶機(jī)控制系統(tǒng)接線及施工已完成。PLC系統(tǒng)軟件、上位機(jī)顯示界面已完成，各保護(hù)開關(guān)端子測壓正常，基地式控制器工作正常，有指示燈顯示的儀表顯示正確。（1）雙向拉繩開關(guān)調(diào)試。工程采用的是手動恢復(fù)式拉繩開關(guān)，拉動拉線，帶動控制桿觸動觸點，中控上位機(jī)顯示相應(yīng)拉繩開關(guān)動作紅色報警信號，手動恢復(fù)后紅色報警信號消失顯示為綠色。（2）兩級跑偏開關(guān)調(diào)試。將跑偏開關(guān)檢測滾筒撥動偏離初始位置20°角，中控上位機(jī)顯示相應(yīng)跑偏開關(guān)動作輕跑偏紅色報警信號，繼續(xù)撥動滾筒偏離初始位置至35°角，中控上位機(jī)顯示相應(yīng)跑偏開關(guān)動作重跑偏紅色報警信號，松開滾筒恢復(fù)至初始位置后報警信號消失顯示為綠色。（3）皮帶縱向撕裂檢測裝置調(diào)試。用力按壓萬向電纜式壓力傳感器，此時撕裂裝置轉(zhuǎn)換器DETECT指示燈亮，中控上位機(jī)顯示皮帶撕裂紅色報警信號。去掉傳感器上壓力，并將撕裂裝置轉(zhuǎn)換器RESET按鈕按下解除報警，中控上位機(jī)報警信號消失顯示為綠色。液壓張緊檢測開關(guān)及重錘式斷帶檢測開關(guān)、料流開關(guān)、液力耦合器過溫檢測開關(guān)、制動器釋放檢測開關(guān)、溜槽堵塞開關(guān)等調(diào)試過程步驟同上。如調(diào)試過程中出現(xiàn)故障，需逐步排查接線、保護(hù)開關(guān)故障、基地式控制器故障、通信鏈路等問題，直到調(diào)試正常，中控可正確顯示相關(guān)信號。

　　4皮帶機(jī)單機(jī)就地啟動調(diào)試

　�。�1）調(diào)試內(nèi)容。對每條皮帶機(jī)進(jìn)行單機(jī)就地啟動調(diào)試，檢驗皮帶機(jī)就地區(qū)域箱機(jī)側(cè)操作時能否正常啟停，系統(tǒng)連鎖是否正常。（2）調(diào)試前準(zhǔn)備。調(diào)試前高壓電機(jī)電纜接線通過耐壓測試；單條皮帶機(jī)控制系統(tǒng)接線自檢完成；皮帶機(jī)區(qū)域箱內(nèi)部接線自檢完成；皮帶機(jī)保護(hù)開關(guān)工作正常；制動器、加熱器等輔控設(shè)備已供電。（3）調(diào)試步驟。①現(xiàn)場巡邏及調(diào)試操作記錄人員就位，中控室廣播通知現(xiàn)場無關(guān)人員遠(yuǎn)離調(diào)試的皮帶機(jī)，確認(rèn)調(diào)試皮帶機(jī)附近安全。②調(diào)試前準(zhǔn)備工作確認(rèn)已完成滿足啟動條件，機(jī)側(cè)操作人員利用對講機(jī)通知變電所操作人員合閘，變電所操作人員將電機(jī)高壓柜選擇在遠(yuǎn)控工作位。③就地操作人員確認(rèn)變電所已合閘，將皮帶機(jī)區(qū)域箱選擇開關(guān)選擇至就地位，區(qū)域箱電源指示燈亮，按下警鈴預(yù)告按鈕，保持20s后按下制動器啟動按鈕，制動器松閘，制動器運行指示燈亮后按下電機(jī)啟動按鈕，電機(jī)運行指示燈亮后電機(jī)正常運行并保持運行30min，按下就地區(qū)域箱停止按鈕，制動器合閘，電機(jī)停止運行。④電機(jī)停止運行30min后，重復(fù)上述步驟，啟動電機(jī)，現(xiàn)場強(qiáng)制保護(hù)開關(guān)動作，檢查是否滿足控制系統(tǒng)連鎖要求。

　　5控制系統(tǒng)模擬聯(lián)調(diào)

　　5.1調(diào)試內(nèi)容在各皮帶機(jī)電機(jī)高壓柜選擇試驗位模式下，對控制系統(tǒng)通訊、工藝作業(yè)流程連鎖、控制系統(tǒng)軟件功能等進(jìn)行測試。以下模擬聯(lián)調(diào)、空載聯(lián)調(diào)、重載聯(lián)調(diào)具體調(diào)試步驟以CD1卸煤作業(yè)線為例。CD1作業(yè)線：散貨船→SU1/SU2/SU3/SU4卸船機(jī)→BC11【電磁除鐵器】→BC21【電子皮帶秤】→采樣間→BC31→BC41→BC51→BC61→SR1斗輪堆取料機(jī)→1#條形封閉煤場。

　　5.2調(diào)試步驟

　　（1）確認(rèn)PLC系統(tǒng)及上位機(jī)系統(tǒng)能正常工作；確認(rèn)上述2～4節(jié)中控制系統(tǒng)已調(diào)試完成，對于調(diào)試過程中出現(xiàn)的問題已處理；通過上位機(jī)顯示確認(rèn)現(xiàn)場各皮帶機(jī)保護(hù)開關(guān)狀態(tài)正確。（2）作業(yè)線沿線安保及維修人員就位，作業(yè)線各皮帶機(jī)高壓柜選擇在停止位，現(xiàn)場各輔助工藝低壓設(shè)備已供電，確認(rèn)皮帶機(jī)現(xiàn)場區(qū)域箱、各輔助工藝設(shè)備控制箱選擇開關(guān)處于“遠(yuǎn)控”位，中控向現(xiàn)場確認(rèn)各工藝設(shè)備電氣安全及現(xiàn)場安全，確認(rèn)具備模擬啟動作業(yè)線條件。（3）中控進(jìn)行廣播通知即將模擬啟動CD1作業(yè)線，利用對講機(jī)通知變電所操作員將作業(yè)線皮帶機(jī)BC11/21/31/42/51/61皮帶機(jī)高壓柜選在“試驗”位并反饋至中控；變電所對卸船機(jī)及斗輪機(jī)送電，變電所操作員將相關(guān)送電信息反饋至中控，卸船機(jī)及斗輪機(jī)操作員反饋受電正常。（4）中控操作員確認(rèn)后，選擇CD1作業(yè)線，一鍵模擬啟動CD1作業(yè)線，此時卸船機(jī)、斗輪機(jī)、除塵器、除鐵器等正常啟動，模擬啟動運行一段時間。依次進(jìn)行強(qiáng)制保護(hù)開關(guān)動作、輔助工藝設(shè)備強(qiáng)制故障、緊急停機(jī)、單機(jī)點動停機(jī)、一鍵流程停機(jī)等動作，確認(rèn)工藝流程及相關(guān)設(shè)備能按照連鎖及作業(yè)要求啟停及報警，至此模擬調(diào)試順利完成進(jìn)入系統(tǒng)空載聯(lián)調(diào)。

　　6系統(tǒng)空載聯(lián)調(diào)

　　6.1調(diào)試前準(zhǔn)備及檢查

　　順利完成模擬聯(lián)調(diào)后，對模擬聯(lián)調(diào)中出現(xiàn)的問題已處理完成；確認(rèn)各工藝設(shè)備能在設(shè)備故障及發(fā)生危險時能緊急停機(jī)；確認(rèn)供配電、控制系統(tǒng)及通信系統(tǒng)能正常工作；通過中控上位機(jī)確認(rèn)各皮帶機(jī)保護(hù)開關(guān)正確顯示、各輔助工藝設(shè)備處于遠(yuǎn)控正常狀態(tài)；確認(rèn)調(diào)試現(xiàn)場除調(diào)試人員外其余無關(guān)人員已撤離；確認(rèn)現(xiàn)場警戒工作符合要求；確認(rèn)皮帶機(jī)潤滑油已加好等。全部調(diào)試過程嚴(yán)格按照正式作業(yè)流程進(jìn)行。

　　6.2調(diào)試步驟

　　（1）模擬調(diào)試完成后，中控試車主管通過廣播通知現(xiàn)場即將空載調(diào)試啟動作業(yè)線，并通過對講主機(jī)對現(xiàn)場各調(diào)試人員確認(rèn)是否具備啟動條件。

　�。�2）確認(rèn)具備啟動條件后，試車主管命令變電所操作人員將各皮帶機(jī)配電柜選擇在遠(yuǎn)控工作位，變電所操作人員收到命令后操作完成并反饋至中控確認(rèn)受電情況正常。此后試車主管命令中控操作員進(jìn)行啟動作業(yè)線相關(guān)操作。

　�。�3）中控操作員進(jìn)入荃灣煤炭碼頭一期工作控制系統(tǒng)操作界面，向SR1斗輪堆取料機(jī)發(fā)送允許堆料請求，SR1操作員收到信號后反饋中控，然后試車主管命令SR1啟動堆料作業(yè)，SR1順利啟動。

　�。�4）SR1順利啟動后，中控操作員進(jìn)入流程選取頁面選取CD1作業(yè)線，上位機(jī)顯示CD1作業(yè)線流程選中，然后點擊一鍵啟動作業(yè)線，具體啟動過程為：電動三通擋板自動切換到位流程完成預(yù)啟→廣播系統(tǒng)自動完成播放啟動作業(yè)線→BC61至BC11依次逆流程完成聲光報警預(yù)告，制動器釋放，啟動運行→除鐵器運行→除塵器運行→卸船機(jī)運行并進(jìn)行卸煤動作。試車主管通過中控的顯示大屏隨時觀察設(shè)備運行情況，并與現(xiàn)場調(diào)試人員保持溝通，要求機(jī)組調(diào)試人員做好相關(guān)調(diào)試記錄。

　�。�5）CD1作業(yè)線保持連續(xù)運行30min后，試車主管廣播通知停止作業(yè)線，現(xiàn)場反饋確認(rèn)安全后，命令中控操作員按一鍵停止作業(yè)線。中控操作員點擊界面流程停止作業(yè)線。作業(yè)線按照順流依次停止，直到流程中所有設(shè)備全部停止，上位機(jī)作業(yè)線顯示灰色，流程順利停止完畢。

　�。�6）重復(fù)上述步驟多次啟停作業(yè)線，確保每次啟、停作業(yè)線間隔時間≥30min。試車主管命令現(xiàn)場調(diào)試人員進(jìn)行拉繩開關(guān)動作、跑偏開關(guān)動作、除鐵器故障、除塵器故障、卸船機(jī)故障、上游設(shè)備故障、下游設(shè)備故障、緊急停機(jī)等調(diào)試。確認(rèn)輸煤程控系統(tǒng)具備數(shù)據(jù)采集、控制、監(jiān)控畫面顯示、參數(shù)越限報警、事件記錄等功能，系統(tǒng)運行狀況良好，各項技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計要求。

　　（7）調(diào)試完成后，通知變電所對皮帶機(jī)、卸船機(jī)、斗輪機(jī)的高壓柜出線開關(guān)斷開，相關(guān)調(diào)試人員做好調(diào)試記錄。

　　7系統(tǒng)重載聯(lián)調(diào)

　　相應(yīng)作業(yè)線空載調(diào)試完成，滿足功能要求，進(jìn)入重載試車，檢驗設(shè)備各項參數(shù)，直到通過驗收，進(jìn)入試運行階段。

　　8總結(jié)與展望

　　結(jié)合惠州荃灣煤炭碼頭一期工程項目，工藝流程控制系統(tǒng)順利調(diào)試成功完成設(shè)計要求，滿足生產(chǎn)運營功能。因為項目的工藝作業(yè)流程多，工藝設(shè)備多，這為整個調(diào)試過程增加了難度，調(diào)試步驟也相對繁雜，后期在調(diào)試剩余作業(yè)線的過程中應(yīng)充分總結(jié)調(diào)試經(jīng)驗，避免出現(xiàn)同樣錯誤，根據(jù)經(jīng)驗判斷適當(dāng)簡化相關(guān)調(diào)試步驟。本項目調(diào)試試車流程，可為同類散貨碼頭控制系統(tǒng)的調(diào)試工作提供參考。

　　參考文獻(xiàn)

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