一种提高配煤工艺配煤准确度的方法
阅读说明：本技术 一种提高配煤工艺配煤准确度的方法 (Method for improving coal blending accuracy of coal blending process ) 是由 张晓武 马灵锦 吴波 李国君 刘先田 张彦军 苏贵明 于 2021-08-01 设计创作，主要内容包括：一种提高配煤工艺配煤准确度的方法,将计量秤的数量分为三种情况,根据情况确定总配煤量,计算机自动判断是否开炮并连续自动开炮3次,每次开炮间隔15s；当开炮的次数>3次并发出空气炮开启信号,2秒后没有收到空气炮运行反馈信号,就发出报警,该空气炮就会自动被锁住不会被激活直至报警被人工确认恢复,才能再次开启；如果发出空气炮开启信号,并且又返回信号,连着开启了三次,但下煤量依旧不能满足料差的要求,锁住该炮,为不可操作状态。本发明解决了由于实际现场情况及人工差异客观存在的多方面影响因素,引起的配煤波动幅度大,配煤准确度低、响应严重滞后等诸多弊端问题,提高了配煤准确度和及时性,达到了配煤工艺目标要求。(A method for improving coal blending accuracy of a coal blending process comprises dividing the number of metering scales into three conditions, determining total coal blending amount according to the conditions, and automatically judging whether to blast and blast continuously and automatically for 3 times by a computer, wherein blasting intervals are 15s each time; when the number of times of opening the air cannon is more than 3 times and an air cannon opening signal is sent out, and no feedback signal for the operation of the air cannon is received after 2 seconds, an alarm is sent out, the air cannon can be automatically locked and cannot be activated until the alarm is manually confirmed and recovered, and the air cannon can be opened again; if the air cannon is started and returns a signal, the cannon is locked to be in an inoperable state after being started for three times and the coal feeding amount still cannot meet the requirement of material difference. The invention solves the problems of large fluctuation range of coal blending, low coal blending accuracy, serious response delay and the like caused by various influence factors objectively existing in actual field conditions and artificial differences, improves the coal blending accuracy and timeliness and meets the target requirement of a coal blending process.)
技术领域
本发明属于冶金工艺控制系统、冶炼系统、焦化行业，具体涉及一种提高配煤工艺配煤准确度的方法。
背景技术
焦化厂的炼焦煤是通过将提前存储在14个不等容量煤罐中的原料煤按一定的配比混合而制成的，所需的这些不同品质成分的原料煤均来自全国各个不同地方，这些不同煤重的含水量差别较大，装在煤罐中会形成情况各异的泥煤，严重影响后续的配煤下料准确度。
为了满足实际生产工艺要求，混合出所需要的炼焦煤，先行在1-10#罐现有的48个配料口的基础上，每个配料口安装2门空气炮，总共安装96（48*2）个空气炮，这样当在配煤过程中出现某些配料口出煤不畅的情况下或皮带岗位人员在皮带通廊巡检发现某料口下煤困难，需要操作空气炮解决时，要赶快跑到远处空气炮集中控制箱处对该料口相对应空气炮进行操作，且操作时还无法看到料口现场下煤情况，还要来回跑进行多次确认，生产操作效率极为低下。
因此当前这种通过岗位工人到煤罐下操作相应空气炮来疏通松动煤层，保障配煤生产顺畅，结果是根本无法及时有效的保证实时配煤量，而且依靠人工方式响应滞后严重，工艺配煤波动大，不能满足实际工艺要求，原因就是罐底空气炮操作箱分散在1-10#罐下的各个出煤口附近，彼此之间距离较远，复杂实际现场运行环境诸如运行中的皮带、狭小的通廊空间、安全栅栏、建构结构等等都成为了制约人工快速行动的障碍，人工只能通过安全通道来回往返人于不同罐底之下操作，耗时耗力，根本无法及时操作保证配煤准确度，同时目前岗位定员紧人少，罐下生产操作事务多，岗位人员负责面广，更是严重影响到了配煤生产工艺要求，从根本上不能适应公司高质量智能制造发展的趋势。
对标目前同行业在用的，凡是使用了空气炮的也多为现场手动控制即人工手动操作空气炮保证配煤量，操作效率低下，操作精准度及时性也都无法保证，具体主要表现在如下几方面：
1）空气炮操作动作依旧还需要通过调度人员口头对讲传达命令，执行方也需要通过对讲系统接受并确认指令后才能执行，存在弊端是传达和执行确认都需要时间，同时有时候对讲系统信号时常不好，操作工人偶尔不在或者分心，指令不能得到快速及时的执行，导致执行一个操作过程周期长，效率低，而且现场操作需要一个专人配合调度操作方可完成一个操作过程，不可控制的因素太多。
2）配煤过程是一个实时性要求较高的定值闭环控制系统，控制效果的好坏可以说与外在干扰因素成反比，外在因素干扰越小，控制效果就越好，当前空气炮通过远程人工操作动作来保证配煤量，存在的弊端一是人工的操作实时性根本无从保证，二是人工操作因人而异，随机性、无规律性太强，存在过晚或者漏操作的情况，对于配煤闭环控制系统影响十分大。
3）人工操作生产事故率高，从历年生产事故统计分析看，比如煤量多大压了皮带的生产事故来说，均是由于操作不当、不恰到时分的控制，导致给料机飞车配料的同时，人工空气炮又在动作，突然的下料量势必会导致计量称皮带过载而连锁停车，造成整个配煤系统生产事故，这是生产工艺所不允许的。
4）未来生产制造业及各行各业的发展必然是朝着科学化、智能化、数字化的方向发展。
发明内容
本发明目的是为了保障配煤的及时性和准确度，全面解决响应严重滞后，配煤量波动大，配煤准确度严重失衡，生产效率极为低下的问题，极大的提高生产效率，保障配煤的及时性和准确度，也保障了对焦炉稳定供煤。
一种提高配煤工艺配煤准确度的方法，包括配煤空气炮智能化控制系统，配煤空气炮智能化控制系统硬件设备包括西门子DI/DO、接口硬件模块、集中控制分线箱、空气炮主回路配电系统、光纤通信设备、光缆及信号电缆、空气炮控制箱、工业网络交换机、光纤收发器，工业网络交换机、光纤收发器与PLC控制系统的信号连接,利用西门子PLC300控制器Step7软件，给定配煤比、仪表计量秤、煤罐下料嘴、空气炮系统的参数。
设煤罐下料嘴数LZ=n(n=1,2,3,4……)，则空气炮总数KP=2n，计量秤的数量分为三种情况：
1）计量秤的数量JL=n/2,(适用于n被2整除的情况)：
总配煤量 pb_pv=JL1+JL2+…JL n/2；
2）计量秤的数量JL=n/3,( 适用于n被3整除的情况)：
总配煤量 pb_pv=JL1+JL2+…JL n/3；
3）计量秤的数量JL=n：
总配煤量 pb_pv=JL1+JL2+…JL n；
对于任意实际存在的煤罐，该计量秤的分布和数量是确定的，均符合上述任
意一种关系，无论计量秤数量属于哪一种情况，当对任意煤罐，在正常生产中，总配煤给定量pb_set是给定的也是确定的，这是需要给计算机设置一个合理的自动开炮条件来保证配煤量，这就需要计算和设置合适的容差及料差，容差是针对总配煤量而言，料差是针对分计量秤而言：
1）上限容差：pb_set_u=pb_set + rc1; (rc1根据实际情况人工预设，默认值为3)
2）下限容差：pb_set_d=pb_set - rc2;( (rc2根据实际情况人工预设，默认值为3)
3）料差LW的数量=实际的计量秤数量JL,料差LW的值也是根据实际情况人工预设的，通常默认值为3，实际情况可以采取默认值；
计算机自动判断是否开炮条件：
1) 当总配煤量pb_pv <下限容差pb_set_d（第一条件）目的是告诉控制系统该罐的配煤量需要进行系统干预；
2）当在用的分计量秤的实时测量值小于对应的料差值即JLn <料差LWn (第二条件) 是进一步判断是n分料嘴下料情况引起的配料量不足，空气炮开炮；
当计算机判断同时满足上述两种条件后，就进行自主打炮干预，保证配煤量，当连续自动开炮3次，每次间隔15s，仍不能达到要求，启用预警工作模式系统，上述的开炮次数和间隔时间采用人工预设或采用默认。
空气炮系统会自动记录空气炮每动一次的次数，正常情况下，空气炮系统会在开空气炮小于三次内，就会保证配煤量满足实际的工艺需求，当开炮的次数count>3次，仍不能达到要求，这是预警系统就开始工作，并发出告警，提示主控人员关注该情况，是属于空气炮损坏不能满足实际要求，还是其他情况，如下：
1） 智能控制系统发出空气炮开启信号，2秒后没有收到空气炮运行反馈信号（该
反馈信号为空气炮的实际运行输出信号），就发出报警，该空气炮就会自动被锁住不会被激活直至报警被人工确认恢复，才能再次开启；2）如果智能控制系统发出空气炮开启信号，并且又返回信号，连着开启了三次，但下煤量依旧不能满足LC的要求，那么系统也会发出告警，并且锁住该炮为不可操作状态，防止由于下煤量不够，持续自动开启空气炮，空气炮因过热而损坏，直至人工确认后，方可恢复可操作状态。
本发明配煤控制自动精准及时调节得到了全面提升，配煤控制精准度较之前提高了95%，生产效率效益远远优于人工调节动作，同时降低了压缩空气的使用量，降低了生产成本，杜绝了生产事故的发生，彻底实现了配煤罐底操作岗位的无人化智能操作监控模式。
下煤波动减小，配煤准确率提高，入炉煤质量及焦炭质量显著改善。
具体实施方式
本实施例采用1#至10#煤罐。
配煤空气炮智能化控制系统硬件包括下述内容：
1）现场安装一对一操作控制箱（规格300*250*200）60台。安装现场端子箱（规格300*250*125，箱内带20个端子排）10台；
2）敷设阻燃控制软电缆（规格ZR-KVVRP21*1.5） 2000米，敷设耐高温屏蔽软电缆（规格JTFENLRP7*0.75）600米，敷设阻燃控制电缆（规格ZR-KFVRP7*1.5）4000米，分别从1-10#罐现场引入煤备1#电磁站和8#电磁站PLC柜内。
电缆敷设过程包括墙体打孔、镀锌管焊接、桥架掀盖捆绑走线、PLC柜体安装以及障碍结构件拆除、恢复；
3）在1#至10#煤罐罐底空气炮控制箱及线路的基础上搭建PLC远程控制系统，安装西门子DI、DO模块各5台，安装隔离输入输出继电器102个，并完成控制回路的接线；
4）PLC控制系统与工业网络交换机、光纤收发器进行对接调试。
配煤空气炮智能化控制系统的控制流程如下：
1、焦化厂备煤区域10个储煤罐共有48个出煤口，每个出煤口2个空气炮；
将按AB类互为备用模式，每个出煤口都有名称号，出煤口的命名规则是采用罐号+出煤口号的方式命名，比如1#罐7#出煤口（出煤口也简称料嘴）就标记为1-7#出煤口，对于每个出煤口上安装的2个空气炮的命名规则为罐号+出煤口号+A/B炮的方式命名，这2个空气炮可任意指定一个为A炮，另一个就自动为B炮，比如1-7#出煤口的两个空气炮，其对应的名称号就分别为1-7A炮和1-7B炮。按照这种规定，10个储煤罐为1#-10#罐，共计48个出煤口就都有了唯一的名称号，得到48个A炮和48个B炮，共计96个名称号各个不同的炮。
切换原则：正常工作时，所有出煤口默认设置使用A炮模式，间隔一个月后，所有炮均切换B炮模式，A炮模式和B炮模式每隔一个月互切换一次；异常工作时，如果在A炮模式或B炮模式的使用周期内，出现某个出煤口的某个A炮或者B炮空气炮故障不能使用，这时，单独切换该故障炮到其对应的备用B炮或A炮模式，待故障炮修复好后，再切换回归正常模式工作； 在满足配煤量的前提下，延长空气炮的使用寿命，同时也降低了压缩空气的使用量。
2、每个出煤口配煤量均可视化监控，针对不同煤罐所含料嘴数量不一，料嘴下料情况各个不同，料嘴所对应计量称的关系各个不同的情况，其中1#煤罐设计为6个料嘴和2台计量秤模式，即1-1#、1-2#、1-3#出煤口可以往其下面的一台名称为33#的计量秤带料，1-4#、1-5#、1-6#出煤口可以往其下面的一台名称为31#的计量秤带料。
2#煤罐和1#罐的模式采用6-3-1模式，即共6个料嘴，其中3个料嘴可同时往1台计量秤带料；3#罐、4#罐、5#罐均采用4-2-1模式，即4个出煤口和2台计量秤模式，即2个出煤口对应一台计量秤，另2个出煤口对应另一台计量秤，简称4-2-1模式，6#罐和7#罐均采用6-1-1模式，即6个料嘴和6台秤，即一台料嘴对应一台计量秤的模式，简称6-1-1模式，7#罐、8#罐、9#、10#罐采用4-1-1模式，即每个罐含4个料嘴，每个料嘴对应1台秤。
本发明针对每个煤罐每个料嘴每台秤的不同情况实现分别自主自动控制，这样从根本上解决了煤罐之间、料嘴之间、计量称之间以及三者之间错综复杂的关系的互耦制衡问题，比如一台计量称对应三个下料口六个空气炮在配煤不足的情况下，控制系统如何在保证配煤量的前提下找准规律，给料机不至于飞车给料的同时，下煤量也不至于突然增大导致压皮带的生产事故，这前后时机关系，如何进行这个六个空气炮的动作分配，每个空气炮动作对应多大的下料量等等问题解决才能避免发生此类事故还能符合实际需求，再比如，一台计量称开启的情况下，三个料嘴只开了一个或者两个，这样配煤量如何保证，空气动作如何分配以及何时动作的等等诸如此类复杂的问题。
3、实现空气炮智能控制，根据每个煤罐的每个在运行料嘴下料量的情况，实时自主判断，将1#-10#煤罐的料嘴和计量秤的关系分为下述模式：
（1）6-3-1模式(即共6个料嘴，其中3个料嘴可同时往1台计量秤带料模式)；
以1#煤罐设计为6个料嘴和2台计量秤模式，即1-1#、1-2#、1-3#出煤口（出煤口也简称料嘴）可以往33#的计量秤皮带上带料，1-4#、1-5#、1-6#出煤口可以往31#的计量秤皮带上带料。
总给定配料量为SP（每次系统运行时，该总给定配料量SP已经被专家系统设定好了），实际配煤反馈量为PV，PLC系统通过计量秤实时获取到的数据，对于1#罐来说，PV= 33#秤的数据+31#秤的数据。
RC：容差，即专家系统设定的一个合理值，当SP-PV<RC，这是就认为满足配煤准确要求。
LC：料差，即专家系统设定的一个合理值，判断优先开启那组空气炮的条件。对于1#煤罐会设定两个LC值分别为LC1和LC2，这2个LC都会根据实际需要自定义，默认设置为3，控制原则为：判断33#秤的数据-LC1 和31#秤的数据-LC2哪一个差值最小就优先开启哪一组的空气炮系统。
控制原则为：若SP-PV > RC，则依次顺序启动1-1#、1-2#、1-3#、1-4#、1-5#、1-6#料嘴，直至达到SP-PV<RC即可，而当所有料嘴均开启后，依旧不满足SP-PV<RC，说明料嘴上的泥煤堵住了下料口，自动启动配煤空气炮智能控制系统，依次开启1-1#、1-2#、1-3#、1-4#、1-5#、1-6#料嘴上的空气炮直至达到SP-PV<RC的要求即可，在这个过程中，系统会自主判断优先开启哪个空气炮，这取决于只要能满足SP-PV<RC的要求，不一定会开启所有的空气炮和所有的料嘴，可能只开启几个就能达到要求，就不会开启剩余的，这样达到节能高效降成本的目的。
（2）4-2-1模式，该模式与6-3-1模式的煤罐的控制相同。
（3）6-1-1模式(6#罐和7#罐设计为6个料嘴和6台秤，即一台料嘴对应一台计量秤的模式）这种模式下的控制原则和上面的6-3-1模式基本一致，只是在控制空气炮时会精准到每一个具体料嘴上的空气炮,因为有6台计量称所有会设置6个LC，（LC1-LC6），这6个LC都会根据实际需要自定义，默认设置为3，然后分别判断每个料嘴与料差LC的差值，哪个更小，优先开启哪个空气炮)自动开启空气炮，直至满足所需要的配料量，运行与不运行的料嘴及其空气炮分类管理，计量称和料嘴可根据实际自主调整对应关系，配煤空气炮全自动智能化控制系统设有系统参数设置，故障确认复位，功能投入与功能切除功能。
4、实现每一个空气炮故障自主报警并自动化停止工作，（报警原则：1）智能控制系统发出空气炮开启信号，2秒后没有收到空气炮运行反馈信号（该反馈信号为空气炮的实际运行输出信号），就发出报警，该空气炮就会自动被锁住不会被激活直至报警被人工确认恢复，才能再次开启；2）如果智能控制系统发出空气炮开启信号，并且又返回信号，连着开启了三次，但下煤量依旧不能满足LC的要求，那么系统也会发出告警，并且锁住该炮为不可操作状态，防止由于下煤量不够，持续自动开启空气炮，空气炮因过热而损坏，直至人工确认后，方可恢复可操作状态）什么情况下报警或报警原则保证设备不会被损坏。每一个料口料量、配煤总量可分别个性化单独控制设置，保证控制系统充分满足现场复杂的工艺控制要求。
5、实现控制系统自动通过自学习精准参数调整设置；（以1#煤罐为例，当SP-PV>RC，系统应该开启空气炮，保证配煤量，但同时33#秤的数据-LC1 和31#秤的数据-LC2均大于默认值3时，这个条件是不满足开启空气炮的条件，那么系统会自主以SP-PV>RC条件为开启空气炮的主要条件，自动调整LC1 和LC2的值，以满足开启空气炮的条件,并把这个值作为当前的最佳值写入系统） 保证每个循环周期准确控制空气炮的开启时间，从根本上杜绝了由于控制时机不当，现场飞车的同时开启空气炮导致的下煤量突然增多压了皮带的重大生产事故发生。
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