导语:在“机械化换人,自动化减人”的背景下,为了改善现场工人的工作环境,进一步提升生产安全,同时提高劳动效率,在厂、矿实施“智慧仓储无人值守系统”是非常必要的。本期转化果平台推荐的《智慧仓储管控系统平台》,介绍了多点位精确测量与智能控制的系统构成,断煤流与水煤的识别与系统构成,智能配煤的问题,缩短了维修时间,提高了生产效率,真正实现了自动化减人和无人值守的目的。
一、项目背景智能煤位计1.煤仓料位计测量不准、误差大。煤仓料位测量核心关键技术是筒仓料位计在线测量的精度和可靠性。目前国内外传统筒仓料位计的测仓方式有雷达、激光、超声波3D影像、声呐、重锤等等,都属于模糊测仓范畴(精度不高)。
2.抗干扰能力弱,生产期间仓内煤尘大(影响雷达探测)、仓内水气大(影响激光测量)、入仓物料粒度跨度大(影响3D影像测量)、入仓声音杂乱(影响声呐测量)、重锤料位计易埋锤断绳。
3.生产期间采集的仓位数据(曲线)跳跃幅度大,与实际仓位不符,不能根据实际仓位指导井下生产和安排装车运输,经常出现车辆等待装载现象,浪费资源。
以煤仓高度60米为例,当仓位在40米以上时误差是1-2米;当仓位在40米以下时误差是5-7米。不能实时掌握仓位变化情况,主要依靠职工间隔2小时用人工测仓的方法来观察仓位变化,增加了职工的劳动强度;有时可能发生因拉空仓而砸仓底和溃仓撒煤事故,而更换仓底耐磨板不但费时费力、影响生产还增加额外的费用,清理撒煤也增加了职工的劳动强度。
人工测仓
重锤料位计
雷达料位计
4.单点入料多点卸料时,单组给煤机长时间运行,会导致长时间低仓位或空仓运行(砸仓底),而下游皮带出现大马拉小车现象,浪费能耗、增加设备磨损。
低仓位或空仓运行数据曲线图
5.多点入料多点卸料时,由于种种原因经常是单点入料,导致沫煤堆积,块煤滑向低点位,假如此时出料时刚好开启的是低点位给煤机,出料全是块煤,下游破碎机吃不过来,易发生破碎机压死现象,影响生产时间。
在“机械化换人,自动化减人”的背景下,为了改善现场工人的工作环境,进一步提升生产安全,同时提高劳动效率;因此在厂、矿实施“智慧仓储无人值守系统”项目是非常有必要的。
二、研究内容1.技术方案
研发数字化煤仓,分析生产数据得出生产结论,总结经验和优化生产工艺,达到节能增效和延长设备使用寿命的目的。
以“智慧仓储无人值守系统”为基础,从底层实用技术出发,试点推行,全面带动集团内部矿井乃至国内煤企数字化仓储转型。在集团调度信息平台实现所有厂矿当前库存数据上传,根据数据信息指导矿井生产和安排车皮运输计划。
2.基本原理
以某选煤厂的煤仓为例。
1)分析生产数据信息
(1)量程21米的煤仓,停车时的精确仓位(库存),调度可根据库存安排车皮运输。
(2)启车时间和开启给煤机的编号。
(3)多长时间就把仓拉空了。
(4)频繁开启仓下给煤机的次数和空仓运行时间。
(5)仓下皮带的带煤量。
生产数据曲线图
2)优化生产工艺
(1)21米的矸石仓,上限可设置为14米,留7米的余量;下限设置为3米,防止低仓位溃仓或因拉空仓而发生砸仓底现象,延长仓底耐磨板使用寿命。
(2)启车卸料时,系统默认开启A点给煤机,当A点仓位达到下限时关闭该给煤机,同时启动B点给煤机继续下料,当B点仓位达到下限时自动关闭该给煤机,待仓下皮带拉空时停止皮带,完成一个循环。待仓位上升到上限时开启A点给煤机。
(3)循环往复,达到节省电能和减少设备磨损的目的。
三、总体设计1.多点位精确测量与智能控制的系统构成
(1)依据自主研发的接触式煤位计(智能煤位计)实时在线采集精确的仓位数据,生产期间煤位误差±5mm。
(2)依据多点阵测量原理,应用多点阵接触式煤位计(智能煤位计)组网技术。
(3)针对每个筒仓6--8个点阵传感器数据进行融合分析,构建煤位点阵数据库;基于煤位图形分析技术,实现煤位图像表达。
(4)使用4G+5G物联网透传技术,从仓上到配电室免布线,降低工程造价,减少施工劳动量,缩短施工改造周期。
多点测量手机APP截图
(5)搭载了自主研发的“智慧管控云平台”手机APP,无需专门巡检设备;如果设备发生故障时,维修工在收到手机APP推送的设备故障报警信息时第一时间带上工具及所需配件赶往现场处理问题,缩短了维修时间,提高了生产效率,真正实现了自动化减人和无人值守的目的。
(6)基于精确的煤位测量,智能控制煤仓多点位入料时根据各个测量点位的高低自动灌仓,即:低点位入料,高点位停止,各点位循环往复,仓满自动停止上级皮带(预留点位),低仓位允许开机;实现块煤、沫煤和仓位值均衡的效果,确保后续设备(筛子和破碎机)正常的入料需求。
(7)控制仓下多台给煤机出料时依据高点位启动液压闸板和给煤机出料,低点位(≦3m)停止该给煤机并自动切换到其他同煤种高点位的给煤机继续出料,保证下游皮带的正常带煤量、防止低仓位砸仓底和因拉空仓导致溃仓事故的发生。
(8)水煤图像识别及边缘计算,正常煤流呈松散状,异常为泥石流状或者泥乎乎状;搭载的激光煤流(速)检测仪,水煤(溃仓的前兆)>正常煤流速为0.2m/s<下料溜槽卡异物或蓬仓,杜绝溃仓和智能排除蓬仓现象。
(9)实现了调度根据当前仓位(空高)指导井下生产和当前库存(吨)合理安排装车计划,提高车皮的有效使用率。
(10)仓内煤尘瓦斯治理,根据启车指令和瓦斯监测数值自动开启负压入料系统。
数字化煤仓管控平台
2.断煤流与水煤的识别与系统构成
利用给煤机出料口安装的煤量监测装置(激光传感器)+图像识别系统(防爆摄像头)对给煤机出料口煤的流速进行监控、水煤图像识别及边缘计算,正常煤流呈松散状,异常为泥石流状或者泥乎乎状;水煤(溃仓的前兆)>正常煤流速为0.2m/s<下料溜槽卡异物或蓬仓,杜绝溃仓和智能排除蓬仓现象。
(1)系统监测到某一给煤机出料口煤的流速过快时,自动关闭相应的设备(给煤机或闸板),抑制溃仓事故的发生,同时打开相同煤种高点位的给煤机保证生产。
(2)系统监测到某一给煤机出料口的煤流稀少时,自动加大该给煤机的频率或控制闸板开关三次(扰乱溜槽卡堵现象)如还排除不了故障,将报警提示该给煤机溜槽发生卡堵现象(可通过无线透传技术上传至山焦智控云平台手机APP报警),提醒人工处理,同时打开相同煤种高点位的给煤机保证生产。
(3)本系统实时监控给煤机出料口煤的流速,综合分析当前煤流量等级,得出结论控制变频式给煤机的运行速度(或开关状态),当出现煤量流速过快或煤流稀少等状态时,通过传输数据到PLC站,进行逻辑运算,在上位机处报警提示,并进行异常状态自动处理,配合防爆摄像头实时查看现场,实现抑制溃仓事故,保证正常生产的功能。
激光传感、皮带秤安装位置
3.智能配煤
根据调度配洗比例和瞬时带煤量的数据,运用皮带上安装的煤量监测装置(激光传感器)+皮带秤的数据,智能调整给煤机的频率来对瞬时带煤量进行微调,控制各煤种的单一煤种带煤量。
(1)系统构成
本系统实时监控皮带输送机上的顺煤流煤量大小,综合分析当前煤流量等级,得出结论控制皮带输送机(或变频式给煤机)的运行速度,使设备达到降低能耗,绿色运输的功能。
煤量监测装置主要包括电源、主控器、显示屏和激光传感器及安装附件组成。
电子皮带秤主要由:双机械秤架、称重传感器、速度传感器、称重显示控制仪表、壁挂仪表柜、供桥箱以及安装附件组成。
(2)煤量监测装置激光传感安装位置选择
当激光传感器检测到该皮带来煤时,对单台给煤机的出料粗调和发生堵溜槽现象提供技术参数。
(3)皮带秤安装位置选择
选择在皮带机中部放置,减少动态测量对检测准确度的影响。
现场安装图
四、应用效果通过对自主研发的接触式煤位终端传感器(智能煤位计)进行深入的研究和试验应用并形成产品,取得良好效果,达到设计要求,具有图像算法研究基础。
搭载了自主研发的“智慧管控云平台”手机APP,无需专门巡检设备;在设备出现故障时,维修工收到手机APP推送的设备故障报警信息时第一时间到现场处理问题,缩短了维修时间,提高了生产效率,真正实现了自动化减人和无人值守的目的。
该项目填补了当前国内煤企精确测仓终端传感器的空白,拓展了智慧矿山之数字化煤仓智控项目,值得借鉴推广应用。
END
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