郭家灣選煤廠智能化建設(shè)規(guī)劃思考

折小江

(國(guó)能榆林能源有限責(zé)任公司，陜西 榆林 719000)

1 智能化建設(shè)的必要性

黨的十九大報(bào)告中指出，我國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)已由高速增長(zhǎng)階段轉(zhuǎn)向高質(zhì)量發(fā)展階段，堅(jiān)持質(zhì)量第一，效益優(yōu)先，以供給側(cè)結(jié)構(gòu)改革為主線，推動(dòng)煤炭產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，已成為主流共識(shí)。煤炭行業(yè)作為傳統(tǒng)高危行業(yè)，發(fā)展不平衡、不充分、矛盾突出，更應(yīng)該先行一步，全方位、全鏈條實(shí)施智能化建設(shè)，作為煤炭工業(yè)的重要環(huán)節(jié)，選煤廠順應(yīng)國(guó)家戰(zhàn)略規(guī)劃需求，從自動(dòng)化、信息化向智能化方向發(fā)展[1]。2020年2月，國(guó)家八部委聯(lián)合發(fā)文《關(guān)于加快煤礦智能化發(fā)展的指導(dǎo)意見》，加快了推進(jìn)煤礦智能化發(fā)展步伐。

2 郭家灣選煤廠基本情況

郭家灣選煤廠隸屬于國(guó)能榆林能源有限責(zé)任公司，2015年7月建成并投產(chǎn)，建設(shè)規(guī)模為10.0 Mt/a[1]，為郭家灣煤礦的配套選煤廠。工藝流程為：200～25(13) mm塊煤采用3 mm濕法脫泥后重介淺槽分選，25(13)～6(0) mm末原煤采用不脫泥無壓三產(chǎn)品重介旋流器分選，粗煤泥采用濃縮旋流器+弧形篩+煤泥離心機(jī)脫水回收，細(xì)煤泥采用濃縮+加壓過濾+壓濾脫水回收。控制系統(tǒng)采用AB公司1756系列可編程邏輯控制器(PLC)作為控制核心，主站采用 1756-L75 系列 PLC冗余配置，主站與分站之間采用以太網(wǎng)進(jìn)行通訊。系統(tǒng)采用分布式控制方式，通過網(wǎng)絡(luò)設(shè)備實(shí)現(xiàn)上位監(jiān)控主機(jī)、控制主站和I/O分站相互通訊。

3 郭家灣選煤廠短板

郭家灣選煤廠為新建選煤廠，自動(dòng)化程度較高，擁有較好的智能化改造基礎(chǔ)，按照智能選煤廠的功能要求，現(xiàn)場(chǎng)主要存在以下短板。

(1)現(xiàn)場(chǎng)絕大多數(shù)的閘板、閥門需要人工調(diào)整，滯后性大，員工勞動(dòng)強(qiáng)度大。

(2)煤量控制、參數(shù)設(shè)定多依賴于人工經(jīng)驗(yàn)，人為因素影響較大。

(3)濃縮機(jī)、壓濾機(jī)、加藥系統(tǒng)、壓風(fēng)機(jī)等設(shè)備都為單機(jī)自動(dòng)化設(shè)備，需要人工在現(xiàn)場(chǎng)定崗操作。

(4)攝像頭數(shù)量少，無法實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵設(shè)備的視頻覆蓋，不滿足遠(yuǎn)程查看需求，需人工現(xiàn)場(chǎng)不斷巡視。

(5)現(xiàn)有生產(chǎn)調(diào)度信息只能在調(diào)度室查看，崗位人員無法實(shí)時(shí)了解生產(chǎn)狀態(tài)。

(6)在設(shè)備管理方面，現(xiàn)有設(shè)備數(shù)量較多，設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)較少，設(shè)備巡檢依賴崗位人員的責(zé)任心，人工巡視范圍和數(shù)量較為局限，人為因素影響較大。

(7) 缺少統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理平臺(tái)，生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)、煤質(zhì)報(bào)表均通過紙質(zhì)記錄保存，線下電子備份，分析難度大，信息流通慢，指導(dǎo)生產(chǎn)存在較大的滯后性。

4 建設(shè)思路及目標(biāo)

(1)基礎(chǔ)平臺(tái)建設(shè)。按照“萬兆+千兆”雙環(huán)網(wǎng)設(shè)計(jì)，千兆環(huán)網(wǎng)承載工控?cái)?shù)據(jù)，萬兆環(huán)網(wǎng)承載視頻傳輸，形成一條完善、安全、高效、實(shí)時(shí)的選煤廠數(shù)據(jù)傳輸通道。建立邊緣側(cè)數(shù)據(jù)中心，實(shí)現(xiàn)各類數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、分析，保證各控制系統(tǒng)的穩(wěn)定、高可用、可遷移、可適應(yīng)未來的高負(fù)載運(yùn)行要求。建立生產(chǎn)指揮中心，集中展示選煤廠設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)、生產(chǎn)參數(shù)、監(jiān)控視頻。

(2)基礎(chǔ)設(shè)施升級(jí)。升級(jí)關(guān)鍵環(huán)節(jié)閥門、閘板，為各項(xiàng)精準(zhǔn)控制提供硬件支撐。將各單機(jī)系統(tǒng)接入控制平臺(tái)并融合，消除信息孤島，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一集中控制。在45 kW以上關(guān)鍵電氣設(shè)備上安裝溫度振動(dòng)傳感器，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集，對(duì)關(guān)鍵設(shè)備故障分析系統(tǒng)進(jìn)行深度開發(fā)，提升診斷結(jié)果的預(yù)判性、靈敏度和準(zhǔn)確率，對(duì)高低壓配電柜進(jìn)行改造，實(shí)現(xiàn)停送電遠(yuǎn)程操作，減輕操作人員的工作強(qiáng)度。探索圖像識(shí)別技術(shù)與生產(chǎn)環(huán)節(jié)的結(jié)合，研究圖像監(jiān)測(cè)帶式輸送機(jī)的跑偏、堵料、撒煤，研究刮板機(jī)、淺槽分選機(jī)的斷鏈、掉鏈等故障識(shí)別，在帶式輸送機(jī)和桶箅子等關(guān)鍵環(huán)節(jié)上，結(jié)合工藝流程要求，實(shí)現(xiàn)粒度識(shí)別，在帶式輸送機(jī)上實(shí)現(xiàn)大型雜物識(shí)別等，為選煤廠高效巡檢提供保障

(3)子系統(tǒng)智能化建設(shè)。建立重介密度智能控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)加介需求判定、加介環(huán)節(jié)自動(dòng)執(zhí)行、分選密度自動(dòng)調(diào)整。建立煤泥水系統(tǒng)智能控制系統(tǒng)，采集入料濃度，檢測(cè)沉降效果，實(shí)現(xiàn)煤泥水系統(tǒng)關(guān)鍵數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集，建立數(shù)據(jù)模型，實(shí)現(xiàn)壓濾機(jī)、濃縮機(jī)、加藥系統(tǒng)的聯(lián)合運(yùn)行，提高各系統(tǒng)間的關(guān)聯(lián)性。探索壓風(fēng)系統(tǒng)、配倉(cāng)模塊、鐵器處理、裝車環(huán)節(jié)在廠內(nèi)的適用性創(chuàng)新建設(shè)。

(4)管理平臺(tái)建設(shè)。運(yùn)用人工智能技術(shù)、科學(xué)算法，并同選煤專業(yè)知識(shí)結(jié)合，利用大數(shù)據(jù)系統(tǒng)，將選煤廠生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)管理工作的各種信息進(jìn)行分析整理，挖掘規(guī)律和知識(shí)，發(fā)現(xiàn)問題，提出解決方案，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)測(cè)、優(yōu)化、評(píng)價(jià)等，實(shí)現(xiàn)管理過程的智能化。

5 結(jié) 語

在當(dāng)前的技術(shù)條件下，智能化選煤廠建設(shè)還處在起步階段[3]，存在諸多技術(shù)瓶頸，諸如選煤工藝、檢測(cè)傳感器以及裝備智能化等[4-5]，距離真正的智能化尚有差距，選煤廠智能化建設(shè)任重道遠(yuǎn)[6]。郭家灣選煤廠智能化建設(shè)以降低職工勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率為目標(biāo)，目前主要是提升現(xiàn)場(chǎng)基礎(chǔ)自動(dòng)化水平，建立安全高效傳輸通道，增加監(jiān)測(cè)手段，采集各類數(shù)據(jù)，將生產(chǎn)管理的各個(gè)環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)化、可視化，通過對(duì)選煤廠生產(chǎn)過程中的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析、聯(lián)機(jī)處理和數(shù)據(jù)挖掘，實(shí)現(xiàn)管理決策的智能化[7]。