重介分選智能控制技術(shù)研究

時間:2022-09-07 09:46:12

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重介分選智能控制技術(shù)研究

摘要:以重介分選智能控制技術(shù)為研究對象,通過建立重介產(chǎn)品質(zhì)量辨識模型,并采用先進(jìn)的智能控制方法,實現(xiàn)了重介密度智能控制;介紹了智能給煤與智能節(jié)能控制技術(shù),降低系統(tǒng)能耗;對巡檢機器人與壓力、稱重傳感器配合進(jìn)行研究,實現(xiàn)重介旋流器智能防堵塞控制;利用智能巡檢機器人,實現(xiàn)對生產(chǎn)系統(tǒng)的智能檢測監(jiān)控;對于關(guān)鍵設(shè)備安裝傳感器,實現(xiàn)智能運維。重介分選智能控制技術(shù)應(yīng)用后,有效促進(jìn)了工藝及系統(tǒng)穩(wěn)定運行,實現(xiàn)了產(chǎn)品質(zhì)量與企業(yè)經(jīng)濟效益雙增值的目的。

關(guān)鍵詞:選煤廠;重介分選;技術(shù)研究;智能控制

1概述

煤礦智能化是煤礦綜合自動化發(fā)展的新階段,按照《關(guān)于加快煤礦智能化發(fā)展的指導(dǎo)意見》(發(fā)改能源〔2020〕283號)、《山東省煤礦智能化建設(shè)實施方案》(魯能源煤炭字〔2019〕280號)及《智能化煤礦(井工)分類、分級技術(shù)條件與評價指標(biāo)體系》等文件要求,建立智能化選煤系統(tǒng),實現(xiàn)智能選煤過程管控常態(tài)化運行,建立滿足指導(dǎo)生產(chǎn)及參數(shù)調(diào)整要求的數(shù)學(xué)分析模塊,實現(xiàn)全系統(tǒng)生產(chǎn)實時智能管控,工藝參數(shù)實時智能調(diào)整,分選效果智能預(yù)判,做到產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定受控是目前選煤廠的發(fā)展方向。三河口選煤廠按照智能建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)要求,結(jié)合自身實際,堅持“總體規(guī)劃、分步實施、重點突破、務(wù)求實效”的基本原則,利用物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)技術(shù),從重介分選各環(huán)節(jié)的智能化控制技術(shù)入手,著力打造示范型智能化選煤廠。

2重介分選各環(huán)節(jié)的智能化控制技術(shù)研究與應(yīng)用

2.1重介分選密度的智能控制

該控制系統(tǒng)是通過在線測灰儀與采樣機的有機結(jié)合,采樣機布置于綜合精煤產(chǎn)品膠帶機。采樣機與浮選精煤卸料刮板機聯(lián)動,浮選精煤卸料時停止采樣,保證所采樣品全部為重介精煤,并通過測灰儀的現(xiàn)場精準(zhǔn)標(biāo)定,實現(xiàn)重介精煤煤質(zhì)的快速檢測、精準(zhǔn)分析;通過壓差式密度計、磁性物含量計,檢測當(dāng)前旋流器懸浮液實時密度、磁性物含量;分別根據(jù)不同煤層原煤浮沉試驗數(shù)據(jù),建立浮沉組成數(shù)學(xué)模型,開發(fā)基于MPC先進(jìn)控制算法的重介懸浮液密度智能控制系統(tǒng),通過灰分指標(biāo)反饋PLC控制系統(tǒng),PLC對現(xiàn)場儀器儀表信號進(jìn)行采集和精準(zhǔn)控制,實現(xiàn)了密度的高精度控制,同時自動補水和自動分流無擾切換,擴大了密度調(diào)控范圍,為灰分回控奠定了堅實基礎(chǔ);設(shè)自動、智能兩種控制模式,實現(xiàn)灰分與密度的閉環(huán)控制。密度自動設(shè)定上位機轉(zhuǎn)化界面如圖1所示。本控制系統(tǒng)中的控制重點和難點是根據(jù)3上、3下煤不同煤質(zhì)數(shù)據(jù)建立不同工況下辨識模型,精確標(biāo)定先進(jìn)控制算法的控制時域、預(yù)測時域,消除不同密度級工況下控制超調(diào)量問題。三河口選煤廠通過此項目的實施,實現(xiàn)了密度—灰分的智能閉環(huán)控制,穩(wěn)定了產(chǎn)品質(zhì)量,提高了重介精煤的質(zhì)量和產(chǎn)率,實現(xiàn)選煤廠的優(yōu)質(zhì)高效運作。

2.2智能給煤與智能節(jié)能控制

為實現(xiàn)智能給煤與節(jié)能控制,三河口選煤廠利用入選原料煤在線質(zhì)量檢測數(shù)據(jù)與實際分選密度結(jié)合,建立各產(chǎn)品產(chǎn)率數(shù)學(xué)模型;分析給煤量與各臺給煤機供料頻率以及精煤、中煤、矸石生產(chǎn)量與頻率關(guān)系,開發(fā)智能給煤與節(jié)能控制系統(tǒng)平臺,通過控制系統(tǒng)參數(shù)與底層PLC變量之間的通訊,智能控制供料及產(chǎn)品膠帶機運行頻率,實現(xiàn)空載低速、重載智能調(diào)速,使系統(tǒng)達(dá)到最佳處理能力和運輸設(shè)備的節(jié)能控制。

2.3重介旋流器智能防堵塞控制系統(tǒng)

由于入洗原煤不可避免的超粒或雜物進(jìn)入選煤系統(tǒng),在生產(chǎn)中經(jīng)常出現(xiàn)旋流器二段堵塞的情況,如不及時發(fā)現(xiàn)會使大量原煤進(jìn)入精煤(篩),造成精煤產(chǎn)品質(zhì)量事故的發(fā)生。為及時發(fā)現(xiàn)旋流器堵塞問題,三河口選煤廠研究出了一套旋流器二段入料口堵塞報警控制系統(tǒng),在生產(chǎn)中協(xié)助集控人員及時發(fā)現(xiàn)堵塞問題,并代替崗位司機完成智能巡檢功能。本系統(tǒng)主要依靠巡檢機器人采集矸石篩篩面視頻信號并進(jìn)行對比分析,再配合控制系統(tǒng)中重介旋流器的懸浮液入料壓力變化曲線、入洗膠帶機給煤情況等數(shù)據(jù)作為共同分析數(shù)據(jù),準(zhǔn)確及時地判斷重介旋流器是否有堵塞故障。若有,集控室的上位機操作界面就會彈出報警信息,巡檢機器人快速準(zhǔn)確到達(dá)報警位置,同時結(jié)合語音系統(tǒng)發(fā)出語音報警,并自動停止給煤,以最快的速度、最少的影響范圍結(jié)束事故影響,避免了因堵塞造成的煤質(zhì)波動。本系統(tǒng)主要由智能AI視頻分析系統(tǒng)、巡檢機器人系統(tǒng)、區(qū)域入侵廣播系統(tǒng)3部分組成。智能AI視頻分析系統(tǒng)采集正常和非正常生產(chǎn)的視頻圖像,通過預(yù)處理、樣本清洗、打標(biāo)簽、模型搭建及訓(xùn)練調(diào)試,最終確認(rèn)為深度學(xué)習(xí)模型。巡檢機器人運行狀態(tài)如圖2所示。重介旋流器智能防堵塞控制系統(tǒng)在三河口重介選煤廠的研發(fā)應(yīng)用,解決了重介旋流器堵塞造成精煤產(chǎn)品質(zhì)量事故的問題,保障了生產(chǎn)的可靠性和產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性,實現(xiàn)了巡檢機器人在這一領(lǐng)域的新突破。

2.4智能巡檢

三河口選煤廠在脫介篩、配電室、膠帶運輸機等處進(jìn)行了智能巡檢機器人系統(tǒng)的研發(fā)并投用,實現(xiàn)智能巡檢。(1)脫介篩智能巡檢機器人系統(tǒng),能夠取代巡檢工對重介旋流器堵塞的迅速判斷并停止給煤,避免了因堵塞造成的煤質(zhì)波動。日常對篩子進(jìn)行巡檢,在篩子出現(xiàn)故障時快速到達(dá)故障位置,幫助調(diào)度室人員判斷事故原因。該系統(tǒng)還有區(qū)域入侵報警功能,當(dāng)設(shè)備帶電情況下,有人員在篩子附近的危險區(qū)域,系統(tǒng)就會報警,并現(xiàn)場語音擴音廣播提醒,做到多網(wǎng)合一,配合辦公。(2)智能配電巡檢機器人系統(tǒng),主要包括集中控制遠(yuǎn)程分合閘系統(tǒng)、選煤廠網(wǎng)管式停送電控制系統(tǒng)、巡檢機器人系統(tǒng)、綜保后臺管理系統(tǒng)4部分,通過共同配合,PLC控制系統(tǒng)實現(xiàn)對低壓660V開關(guān)遠(yuǎn)程分合閘,實現(xiàn)精準(zhǔn)有效的遠(yuǎn)程停送電。集中控制遠(yuǎn)程分合閘系統(tǒng)與選煤廠主洗系統(tǒng)共用1套PLC,主要由西門子416HPLC、上位機WINCC7.3、下位機Step75.4及通訊模塊I/O模塊組成,通過PLC對電動操作機構(gòu)進(jìn)行遠(yuǎn)程分合。選煤廠網(wǎng)管式停送電控制系統(tǒng),是基于三河口選煤廠開發(fā)的智能化軟件決策平臺終端服務(wù)系統(tǒng),在該系統(tǒng)單獨設(shè)立停送電管理模塊,依據(jù)選煤廠的停送電制度,實現(xiàn)停送電申請的電子流程,在回路停送電流程審批完成后,由操作員遠(yuǎn)程操作需要停送電設(shè)備。巡檢機器人的配置包括巡檢機器人本體、智能終端監(jiān)控軟件、軌道及其他輔助設(shè)施。智能終端控制軟件與機器人進(jìn)行通信,顯示機器人發(fā)送的視頻以及各巡檢數(shù)據(jù),并能夠下發(fā)控制指令,控制機器人的巡檢方式、運動方向,設(shè)置各傳感器的報警閾值等。綜保后臺管理系統(tǒng)通過485總線通訊方式采集各設(shè)備回路電機綜合保護(hù)器實時數(shù)據(jù),并通過以太網(wǎng)方式接入智能配電巡檢機器人系統(tǒng)。當(dāng)某一配電回路產(chǎn)生報警時,系統(tǒng)給巡檢機器人發(fā)定位指令,巡檢機器人自主移動到報警回路位置,并將視頻、音頻信號上傳至集控中心。圖3為遠(yuǎn)程停送電控制界面。三河口選煤廠智能配電巡檢機器人系統(tǒng)的投入使用,實現(xiàn)了精準(zhǔn)有效的遠(yuǎn)程停送電、智能化巡檢和無人化值守,提高了工作效率,降低了生產(chǎn)成本,減輕了職工勞動強度,在提高重要設(shè)備巡維質(zhì)量的同時,增加了人機安全可靠性。(3)膠帶機巡檢機器人系統(tǒng),主要由機器人本體、基站、軌道系統(tǒng)和地面工作站組成。機器人本體吊掛在軌道上在巷道內(nèi)往復(fù)運行,能夠完全代替巡檢工可靠巡檢。機器人搭載多種傳感器,實時采集現(xiàn)場的圖像、聲音、紅外熱像及溫度、煙霧、多種氣體濃度等參數(shù);機器人具有智能識別功能,采用智能感知關(guān)鍵技術(shù)算法,能夠準(zhǔn)確判斷設(shè)備當(dāng)前運行狀態(tài),并基于大數(shù)據(jù)分析預(yù)警技術(shù),對膠帶輸送機運行故障超前預(yù)判、預(yù)警。與膠帶輸送機保護(hù)系統(tǒng)聯(lián)動,實現(xiàn)對膠帶機的故障視頻識別、工控視頻聯(lián)動、自動預(yù)警、崗位巡查監(jiān)督等功能;接入工業(yè)以太網(wǎng)環(huán)網(wǎng),實現(xiàn)調(diào)度監(jiān)控中心對帶式輸送機的遠(yuǎn)程監(jiān)視,實現(xiàn)了偏遠(yuǎn)崗點可“無人值守”的先進(jìn)的運輸系統(tǒng)。

2.5智能運維

三河口在重點設(shè)備關(guān)鍵部位安裝了溫度、振動、料位、液位、流量、密度、濁度、磁性物含量、稱重、速度、壓力、測灰儀等傳感器,實現(xiàn)了對生產(chǎn)現(xiàn)場的實時檢測,通過各傳感器使用可以對重點設(shè)備做到提前預(yù)防、及時處理,避免設(shè)備事故的發(fā)生。圖4是設(shè)備的溫度振動檢測界面,可以看到溫度振動的實時檢測數(shù)據(jù),并進(jìn)行統(tǒng)計、查詢和故障報警。

3結(jié)語

三河口選煤廠通過一系列的智能化技術(shù)研究與應(yīng)用,重介分選智能水平得到進(jìn)一步提升,實現(xiàn)預(yù)測性檢修,降低點檢人員工作量,提高效率,減少非計劃停機時間,降低維護(hù)成本;減少人員對生產(chǎn)流程的干預(yù),提高了生產(chǎn)的穩(wěn)定性和產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性,節(jié)能、提質(zhì)、增效;實現(xiàn)了崗位管理由“專人值守”到“無人值守、專人巡視”的集約化模式轉(zhuǎn)變。選煤廠智能化還有很長路要走,未來在保證選煤生產(chǎn)安全前提下,實現(xiàn)選煤信息精細(xì)化、選煤工藝最優(yōu)化和選煤決策智能化將是選煤人研究的課題。

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作者:陳德奮 李麗麗 孟濤 朱思斌 李旭 劉正學(xué) 單位:棗莊礦業(yè)集團(tuán) 三河口礦業(yè)公司選煤廠