矿石码头堆场洒水除尘环保工程电控系统设计

宋文超

摘要：本文详细阐述了矿石码头堆场洒水除尘环保工程电控系统设计，该方案通过对与洒水除尘系统相关的除尘泵房，除尘水池，堆场喷枪站的控制来实现对堆场内矿石的洒水除尘，这样既能实现高度自动化，又能有效的达到环保的目的。

关键词：洒水除尘；电控系统；低压配电

一、洒水除尘系统总体介绍

洒水除尘系统包括堆场除尘泵房和除尘水池，矿石堆场喷枪站以及与洒水除尘系统配套的供配电和控制系统等。

堆场区域共有6条矿石物料堆场，喷枪站在坝基上沿矿石物料两侧布置，每条30个，每个洒水喷枪站间距为30米，共10条，全场总计300个喷枪站。所有喷枪站均采用PLC自动控制。

洒水除尘系统由堆场洒水除尘泵房5台（3用2备）高压泵组成，提供1.2MPa系统压力，供煤堆场洒水除尘和兼堆场消防使用。堆场除尘泵房的水源由与港区给水管道相连接的两座除尘水池提供。

洒水除尘泵房高压泵采用变频启动方式，洒水除尘系统采用PLC控制和管理，该控制设置一套PLC、HMI对相关设备进行控制、操作及监视，通过现场总线控制站控制堆场洒水喷枪站，洒水除尘泵房控制室和CCR监控系统可直接显示各工作区域不同的操作画面，包括洒水除尘泵房泵运行、堆场洒水、水池液位、洒水喷枪站运行状态、系统故障报警等画面。

控制系统操作方式有三种，即上位系统控制；现场操作箱手动控制；以及低压抽屉柜操作面板控制。

1、低压抽屉柜控制

低压抽屉柜面板上包括本地/远程旋钮、启动停止按钮以及相应状态指示灯，当操作选为本地控制时，设备只能通过低压抽屉柜进行控制；当选择远程控制时，则只能通过现场操作箱或者上位机进行控制。

2、现场操作箱控制

通过现场操作箱面板上的自动/手动控制转换开关可选择现场操作箱或者上位机控制，当转换开关打到“机侧”时，设备可通过现场操作箱上启停按钮控制设备启动/停止；转换开关打到“远程”时，设备可通过上位系统控制设备启动/停止。

3、上位系统控制

通过上位系统可对设备进行单台以及连锁运行，并对运行状态进行显示。

三种运行方式的优先级顺序为低压抽屉柜-现场操作箱-上位机控制系统，其中现场操作箱以及上位机系统控制均通过PLC设备完成。自动操作时，可根据现场的情况由操作员设定喷洒顺序和喷洒时间，由PLC进行控制。洒水除尘系统各类参数在监控操作站进行选择和调整。

中央控制设置三套监控站，具有相同的软硬件。两套放置在本地操作室，另一套放在中央控制室，本地操作室以及中央控制室的监控站均能够操控现场所有相关洒水除尘设备，并对上述设备的状况进行监控、故障报警和记录。本地操作室过工业以太网与中央控制系统保持数据通讯。

二、高压泵控制

系统在泵房出水管上设置流量、压力传感器，控制系统根据流量及压力的变化决定水泵运行台数。高压泵可分别由低压控制柜、机旁操作箱以及上位系统来进行操作。

1、当低压柜操作面板上的本地/远程旋钮打到本地状态时，由低压柜来操作高压泵的启停；当旋钮打到远程控制时则操作由机旁操作箱或者上位系统来完成。

2、机旁操作箱面板上包括：高压泵的本地/远程控制按钮、启动按钮、停止按钮以及高压泵的电源和故障指示灯。当操作面板上的本地/远程旋钮打到本地状态时，由操作箱控制按钮来操作高压泵的启停；当旋钮打到远程控制时则操作由上位控制系统来完成。

3、上位系统高压泵控制的启停包括手动与自动控制，高压泵的运行状态以及在自动状态下与之相互连锁的高压出口压力和泵阀门的状态显示。

高压泵的手动控制可通过低压控制柜、机旁操作箱以及上位系统来完成，此时泵的启动停止单靠按钮来完成，不与其他信号连锁。高压泵通过上位系统操作并且选择自动时，高压泵的启停通过高压出口压力来进行控制。

高压泵每台出口以及总出口管道上处均装设一只压力表，压力表中压力值通过压力变送器被输送到PLC控制器中，以此通过这些压力值来进行高压泵的连锁启停控制，并能在上位机画面中显示。

三、除尘水池液位控制

堆场泵房设有2座水池，水池设有水位连续显示及高低水位报警装置，并在除尘泵房控制室操作台和监控站进行显示其控制方式相同，均由水池内超声液位计控制。控制方案如下所述：

1、水池内设高报警液位、停止补水液位、补水液位、消防报警液位、低报警液位，由超声波液位计监控水位变化并通过PLC远程操控市政中水以及，自来水管线补水电动阀门启闭。到达补水液位时自动开补水电动阀门，到达停止补水液位时自动关闭补水电动阀门。

2、堆场泵房水池可由市政自来水和中水对其进行补充，可通过低压抽屉柜、本地现场操作箱以及上位机根据需要来进行选择开启和关闭相应阀门来补中水或者自来水。

3、当液位达到消防液位、低报警液位或者高报警液位时应在上位机上进行报警，以便通知操作人员进行相应处理。

4、水池液位设定包括高报警液位，停止补水液位，补水液位以及低报警液位等，投产时可根据投产过程中的实际需要对各个液位设定进行更改。

四、堆场洒水控制箱控制

每个洒水喷枪需控制包括一个电动阀和一个电动摆动电机；电动阀与电动摆动电机通过现场洒水控制箱内部的远程I/O模块进行控制，I/O模块通过controlnet网络与控制室内PLC进行通讯以及数据交换。每个洒水控制箱控制其对应的喷枪控制箱。

其控制输出命令包括：喷枪电动阀的开闭，喷枪的摆动；喷枪控制箱的反馈信息包括：喷枪电动阀的开到位以及关到位状态，喷枪的摆动以及泄水信号等。

喷枪控制箱内部设有本地/远程、启动、停止按钮，当本地/远程按钮打到本地状态时，只能通过控制箱内部的启动和停止按钮来控制喷枪的启停；当打到远程状态时则通过上位机来进行控制。

喷枪的控制逻辑为：当打开喷枪时，喷枪摆动电机也同时运行，当关闭喷枪时，摆动电机也相应关闭；通过喷枪控制箱反馈的电动阀的开到位以及关到位以及摆动信号来判断喷枪是否故障。

喷枪分组使用，每组喷枪自动顺序切换，每次喷洒的时间可调，顺序喷洒，直至全部喷洒一遍。

五、上位机系统应具备以下功能：

·水池的水位显示

·堆场洒水喷枪站的工作状态

·显示电动阀及水泵的工作状态、故障状态等。

·高压管网泵组的瞬时流量和累计流量显示

·高压水泵组合运行状态的显示

·各类设备的故障显示

·控制室电源状态显示

·洒水给水工艺要求的其它各类显示

六、结论

国家对生态环保的重视程度越来越高，在港口输送装卸矿石物料的过程中，在物料堆场每遇大风天气，就会导致很大扬尘造成环境污染。该设计方案已经在除尘项目上得以应用，应用结果显示该方案设计合理高效，不仅低了人工成本，而且洒水均匀合理，除尘效果明显。

参考文献：

[1]孙亮,刘锟.矿石码头堆场智能喷洒水除尘控制系统设计[J].水道港口.2020,(3).360-366.

[2]王俊洲,张晓娟.基于PLC控制的矿用可移动喷雾除尘系统[J].煤炭技术.2014,(6).190-191.

[3]杨翡.港口自动洗车除尘控制系统中仪表的选用[J].自动化应用.2015,(5).78,111.

作者简介：宋文超（1984-），硕士，工程师