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淺談智能化在選煤自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用

更新時(shí)間:2021-10-21 點(diǎn)擊次數(shù): 988次

劉細(xì)鳳

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 2018011

  :隨著科技的發(fā)展,各行各業(yè)都在推進(jìn)智能化建設(shè),智能化是在信息收集、自動(dòng)化建設(shè)基礎(chǔ)上誕生的更高級(jí)的技術(shù)。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進(jìn)步、設(shè)備性能的提高,選煤行業(yè)也具備了進(jìn)行智能化建設(shè)的條件。文章介紹了選煤廠自動(dòng)化各個(gè)子系統(tǒng)和選煤廠信息化各個(gè)子系統(tǒng),并分別闡述了各自所處的發(fā)展階段以及投入智能化需具備的條件,指出智能化系統(tǒng)既能提高效益,又能提高核心競(jìng)爭(zhēng)力,還能進(jìn)一步優(yōu)化生產(chǎn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。智能化建設(shè)是工業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞:智能化選煤廠;自動(dòng)化系統(tǒng);信息化系統(tǒng);大數(shù)據(jù)分析

0引言

煤炭是我國的主要能源之一,也是國家經(jīng)濟(jì)的重要支柱之一。隨著技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步,煤炭行業(yè)在自動(dòng)化和信息化技術(shù)上取得了長足的進(jìn)步。在設(shè)備可靠性方面,新建設(shè)的選煤廠,前三年在生產(chǎn)運(yùn)行中很少出現(xiàn)設(shè)備問題,設(shè)備維修成本很低,如果按照設(shè)備要求正常生產(chǎn)就可以保證設(shè)備的良好生產(chǎn)狀況,說明設(shè)備的可靠性已經(jīng)達(dá)到了一定的水平:在信息化方面,現(xiàn)在SQL、OACLE等數(shù)據(jù)庫軟件在選煤廠已經(jīng)得到普遍應(yīng)用,大多數(shù)選煤廠也都注意到了生產(chǎn)數(shù)據(jù)的重要性,形成了良好的存儲(chǔ)習(xí)慣,并在大量數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上做了一定的分析;在自動(dòng)化方面,主流的控制系統(tǒng)都已經(jīng)具備了以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)通訊功能,大、中、小型化的控制器都具備了網(wǎng)絡(luò)功能,所有生產(chǎn)設(shè)備都能方便地納入整套控制系統(tǒng)中:在網(wǎng)絡(luò)方面,已經(jīng)進(jìn)入了網(wǎng)絡(luò)信息時(shí)代,萬物互聯(lián),信息交互實(shí)時(shí)可靠,選煤企業(yè)一直存在的“消息壁壘"、“信息孤島"問題都有了成熟的解決方案,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云平臺(tái)技術(shù),尤其是網(wǎng)絡(luò)通訊速率的提高,為數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性提供了一定的保障。選煤廠生產(chǎn)智能化對(duì)于工藝環(huán)節(jié)比較固定的洗選系統(tǒng),可以提高產(chǎn)品的分選精度和生產(chǎn)效率,節(jié)能降耗:對(duì)于工藝環(huán)節(jié)比較復(fù)雜,存在各種可能流程的洗選系統(tǒng),隨著洗選過程的累積,有可能誕生更優(yōu)秀的洗選工藝流程。系統(tǒng)智能化就像給系統(tǒng)裝上了疲憊的人類大腦一樣,它主動(dòng)地感知和分析判斷怎樣能讓系統(tǒng)更加優(yōu)化。

1選煤生產(chǎn)系統(tǒng)組成

選煤廠生產(chǎn)系統(tǒng)從原煤來料開始,直至洗選出產(chǎn)品煤,并配送裝車結(jié)束。設(shè)備流程如圖1所示。

選煤生產(chǎn)系統(tǒng)首先要根據(jù)洗選產(chǎn)品要求化驗(yàn)原煤,確定原煤配比和分選指標(biāo),然后根據(jù)分選指標(biāo)進(jìn)行原煤分選生產(chǎn),生產(chǎn)中按照要求定時(shí)取樣化驗(yàn)原煤和產(chǎn)品指標(biāo),原煤經(jīng)分選后落入產(chǎn)品倉,后產(chǎn)品計(jì)量裝車。

2選煤自動(dòng)化系統(tǒng)

2.1原煤配煤系統(tǒng)

給煤機(jī)由變頻電機(jī)來驅(qū)動(dòng),利用變頻器給電動(dòng)機(jī)供電,改變變頻器輸出電壓的頻率就可以改變給煤機(jī)的給煤速度,從而改變給煤機(jī)的給煤量。為了實(shí)現(xiàn)給煤機(jī)給煤量的控制,就要對(duì)每臺(tái)給煤機(jī)給煤量的大小進(jìn)行檢測(cè),由于給煤機(jī)給出的煤落入帶式輸送機(jī)上,故可在帶式輸送機(jī)的輸送帶上安裝電子皮帶秤對(duì)給煤量進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè),然后由PLC將檢測(cè)到的實(shí)時(shí)煤流量和預(yù)先設(shè)定的煤流量構(gòu)成閉環(huán),這樣就可以實(shí)現(xiàn)給煤量的精準(zhǔn)控制,從而完成選煤廠的定制化生產(chǎn)要求。目前配煤系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用在很多選煤廠,基本達(dá)到預(yù)期效果。

2.2煤質(zhì)化驗(yàn)系統(tǒng)

化驗(yàn)部分的自動(dòng)化目前能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)定位、自動(dòng)取樣、自動(dòng)制樣功能,其中自動(dòng)定位由圖像自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)實(shí)現(xiàn);自動(dòng)取樣由控制器驅(qū)動(dòng)行走機(jī)構(gòu)到采樣點(diǎn),調(diào)整好位置后,由取樣機(jī)構(gòu)進(jìn)行取樣;自動(dòng)制樣通過輸送帶、錘式破碎機(jī)、縮分器進(jìn)行縮分制樣。目前制樣到分樣及化驗(yàn)的自動(dòng)環(huán)節(jié)還沒有成熟方案。

2.3供配電系統(tǒng)

每個(gè)配電回路均配置智能斷路器和智能綜合保護(hù)器。智能斷路器具備就地分合閘/遠(yuǎn)程分合閘功能,可將遠(yuǎn)程分合閘功能接入PLC系統(tǒng);智能綜合保護(hù)器具備過電壓、欠電壓、過載、短路、漏電、遠(yuǎn)程通訊、用電顯示、故障顯示、過載額定電流、過電壓、欠電壓、漏電流可調(diào)等功能,通過通訊方式接入PLC系統(tǒng);在上位機(jī)界面就可以實(shí)時(shí)去操控配電回路,同時(shí)查看線路檢測(cè)情況?,F(xiàn)有選煤廠配置智能斷路器的比較少,基本是維護(hù)人員需要維護(hù)哪臺(tái)設(shè)備就通知電氣人員去配電室拉開對(duì)應(yīng)設(shè)備斷路器,電氣人員勞動(dòng)作業(yè)時(shí)間比較長。

2.4集中控制系統(tǒng)

為每個(gè)設(shè)備設(shè)計(jì)二次控制回路,配合PLC進(jìn)行必要的設(shè)備控制信號(hào)的采集和設(shè)備啟停的控制,通過編制程序定制設(shè)備的啟停方式及規(guī)則。常規(guī)有三種控制方式:①就地控制箱按鈕啟停(或者現(xiàn)場(chǎng)觸摸屏啟停);②上位機(jī)就地啟停;③上位機(jī)集中啟?!,F(xiàn)有選煤廠基本都配備了集中控制系統(tǒng),并且三種控制方式并存,在程序編制上雖然存在差異,但系統(tǒng)架構(gòu)都已齊備。

2.5密度控制系統(tǒng)

在重介選煤工藝的必要環(huán)節(jié)中主要涉及到的選煤設(shè)備有旋流器、淺槽重介分選機(jī)、斜輪重介質(zhì)分選機(jī)、立輪重介質(zhì)分選機(jī)等。通過檢測(cè)懸浮液密度、懸浮液磁性物含量,根據(jù)分選指標(biāo),去調(diào)節(jié)合格介質(zhì)桶、泵的加水調(diào)節(jié)量和弧形篩下分流執(zhí)行機(jī)構(gòu)的開度。PLC采集密度、磁性物含量、壓力、加水閥門開度、分流執(zhí)行機(jī)構(gòu)開度等數(shù)據(jù),編制程序控制加水閥門和分流執(zhí)行機(jī)構(gòu)開度,保證懸浮液的密度和煤泥含量在合格范圍內(nèi)?,F(xiàn)有重介選煤廠基本都配備了密度控制系統(tǒng),有很多選煤廠將密度控制系統(tǒng)和集中控制系統(tǒng)直接整合在一套PLC系統(tǒng)中。

2.6浮選自動(dòng)加藥系統(tǒng)

該系統(tǒng)為浮選機(jī)、浮選柱等浮游選煤設(shè)備系統(tǒng),根據(jù)煤質(zhì)的不同,基本遵循干煤泥量定藥劑量的原則添加藥劑。浮游選煤藥劑主要有捕收劑和起泡劑,根據(jù)煤質(zhì)化驗(yàn)的不同,兩種藥劑遵循一定的質(zhì)量比進(jìn)行添加。PLC系統(tǒng)通過檢測(cè)入選來料的濃度和流量,編制程序控制藥劑的定量添加,常規(guī)定量添加設(shè)備為計(jì)量泵,也可以用普通泵與流量計(jì)配合添加。部分選煤廠還有采用人工微調(diào)的方式來進(jìn)行藥劑添加,或采用遠(yuǎn)程人工定量方式進(jìn)行藥劑添加,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)添加的選煤廠比較少。

2.7濃縮池自動(dòng)加藥系統(tǒng)

通過藥劑加速煤泥水中煤泥的沉降,根據(jù)入料煤泥水成分的不同,基本遵循干煤泥量定藥劑量的原則添加藥劑。所用藥劑主要有絮凝劑和凝聚劑,根據(jù)化驗(yàn)煤質(zhì)的不同,兩種藥劑遵循一定的比例進(jìn)行添加。PLC系統(tǒng)通過檢測(cè)入料煤泥水的濃度、流量和溢流水的濁度,編制程序控制藥劑的定量添加,常規(guī)定量添加設(shè)備為計(jì)量泵,還可以用普通泵與流量計(jì)配合來做定量添加。同樣,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)添加的選煤廠比較少。

2.8設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

選煤設(shè)備種類很多,主要分為給料設(shè)備、篩分設(shè)備、破碎設(shè)備、分選設(shè)備、脫水設(shè)備、濃縮設(shè)備、壓濾過濾設(shè)備、磁選設(shè)備、除鐵設(shè)備、輸送設(shè)備、泵類、風(fēng)機(jī)類等,基本可以分為振動(dòng)設(shè)備、固定設(shè)備、旋轉(zhuǎn)設(shè)備。選煤廠電機(jī)基本為鼠籠異步電動(dòng)機(jī),主要檢測(cè)電動(dòng)機(jī)的軸溫和定子線圈溫度;泵類和振動(dòng)類設(shè)備主要檢測(cè)振動(dòng)位移幅值、速度幅值、加速度幅值、橫向偏移、縱向偏移,振動(dòng)幅度等?,F(xiàn)在選煤廠大型電機(jī)在采購時(shí)就跟廠家提出埋鉑電阻的要求,以監(jiān)測(cè)電機(jī)溫度,還未采用其他檢測(cè)手段。選煤廠目前離線振動(dòng)檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)成熟,但亟需在線實(shí)時(shí)振動(dòng)檢測(cè)技術(shù)。

2.9定量裝車系統(tǒng)

一般采用小型PLC和電子衡配合來完成定量裝車,由電子衡來稱量質(zhì)量,由PLC控制下料閘板,通過編制程序?qū)崿F(xiàn)定量裝車,有一定的精度誤差,結(jié)算按后實(shí)際質(zhì)量為準(zhǔn)。我國煤炭裝運(yùn)水平參差不齊,操作方式各異,一般選煤廠都會(huì)設(shè)置地磅房,采用人工裝車、人工記賬的方式。這些方式自動(dòng)化程度不高,不便于工作人員了解現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行情況,不利于實(shí)時(shí)管理,進(jìn)而影響企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

3選煤信息化系統(tǒng)

3.1煤質(zhì)化驗(yàn)數(shù)據(jù)系統(tǒng)

煤質(zhì)化驗(yàn)需要進(jìn)行篩分、浮沉試驗(yàn),得到原煤和產(chǎn)品煤的產(chǎn)率、灰分、水分、硫分、揮發(fā)分、黏結(jié)指數(shù)等數(shù)據(jù),同時(shí)選煤生產(chǎn)各個(gè)必要的工藝環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)都需進(jìn)行化驗(yàn),比如浮選精礦、浮選尾礦、磁選尾礦等,凡是涉及到成分變化的環(huán)節(jié)盡量有數(shù)據(jù)支撐。

3.2設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)系統(tǒng)

狀態(tài)數(shù)據(jù)是設(shè)備的非電性監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),是確保設(shè)備正常運(yùn)行,需監(jiān)測(cè)設(shè)備狀態(tài)的信息。比如對(duì)電機(jī)類設(shè)備的溫度監(jiān)測(cè),對(duì)泵類設(shè)備的振動(dòng)監(jiān)測(cè),對(duì)篩分類設(shè)備的偏移監(jiān)測(cè),對(duì)壓力類設(shè)備的壓力監(jiān)測(cè)等,這類數(shù)據(jù)就像設(shè)備的醫(yī)生一樣隨時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備狀態(tài)。選煤廠對(duì)此類信息的監(jiān)測(cè)目前還比較少。

3.3電氣回路數(shù)據(jù)系統(tǒng)

設(shè)備供電和控制回路數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè),主要包括啟動(dòng)、停止、集中/就地等按鈕信號(hào)監(jiān)測(cè),空開信號(hào)監(jiān)測(cè),綜保數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè),軟啟動(dòng)器數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè),變頻器數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè),這類數(shù)據(jù)在電氣上保護(hù)和控制設(shè)備的狀態(tài)。選煤廠對(duì)此類信息的采集,除了空開自動(dòng)分閘、自動(dòng)合閘應(yīng)用比較少之外,其他信息都基本具備。

3.4儀器儀表數(shù)據(jù)系統(tǒng)

工藝設(shè)計(jì)上的桶類和池類容器的液位檢測(cè)儀表、筒倉檢測(cè)的料位儀表、密度儀表、磁性物含量儀表、流量儀表、壓力儀表、分流執(zhí)行機(jī)構(gòu)、加水調(diào)節(jié)閥門、閘門開度儀表以及輸送帶保護(hù)使用的跑偏、拉繩、堆煤、失速、溫度、煙霧、撕裂等,這類數(shù)據(jù)提供了工藝的需求數(shù)據(jù),還有設(shè)計(jì)的保護(hù)類儀表。選煤廠對(duì)這類信息的檢測(cè)目前基本具備。

3.5藥劑添加數(shù)據(jù)系統(tǒng)

選煤廠藥劑主要涉及到浮選系統(tǒng)需要添加的捕收劑和起泡劑,濃縮池需要添加的絮凝劑和凝聚劑,需要監(jiān)測(cè)藥劑的實(shí)時(shí)使用量和累積使用量以及藥劑箱現(xiàn)有藥劑量,這類數(shù)據(jù)是保證藥劑系統(tǒng)正常運(yùn)行的必要數(shù)據(jù)。大部分選煤廠沒有此類數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè),只是人工進(jìn)行確定。

4選煤智能化系統(tǒng)

 

選煤智能化系統(tǒng)是基于完善的自動(dòng)化系統(tǒng)和完善的信息化系統(tǒng),自動(dòng)化系統(tǒng)和信息化系統(tǒng)運(yùn)行在日益完善和高速的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)鋪就的信息高速公路上,通過數(shù)據(jù)分析技術(shù)將信息化系統(tǒng)提供的大量信息進(jìn)行整合分析,進(jìn)而決策自動(dòng)化系統(tǒng)的執(zhí)行,而不是靠人為發(fā)號(hào)施令去執(zhí)行。選煤廠生產(chǎn)智能化系統(tǒng)框圖,如圖2所示

比如原煤煤質(zhì)化驗(yàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)提供,智能決策佳原煤配比,決定系統(tǒng)所能支持的佳入選量,調(diào)整所需分選密度,進(jìn)而調(diào)整加水閥門和分流執(zhí)行機(jī)構(gòu)的開度,調(diào)整各入料泵的頻率等,形成一套智能決策系統(tǒng),系統(tǒng)中某一時(shí)刻的可調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)在數(shù)據(jù)的分析決策下會(huì)形成一個(gè)相對(duì)固定的參數(shù),隨著數(shù)據(jù)信息實(shí)時(shí)變化而變化。

自動(dòng)化系統(tǒng)和信息化系統(tǒng)就相當(dāng)于人的身體和感知神經(jīng)系統(tǒng),智能化就相當(dāng)于在自動(dòng)化和信息化的基礎(chǔ)上加上了人類的大腦,自動(dòng)化去執(zhí)行,信息化去采集和傳遞,大腦去分析決策。生產(chǎn)系統(tǒng)需要人為確定的就是生產(chǎn)指標(biāo)和生產(chǎn)量,這樣智能系統(tǒng)就可以自動(dòng)地按照佳效果去完成生產(chǎn)任務(wù)。

智能化系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)智能化的基礎(chǔ)上利用現(xiàn)有的技術(shù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)發(fā)布、云平臺(tái)技術(shù)開發(fā)、手機(jī)APP開發(fā)、大數(shù)據(jù)分析挖掘等,以友好的方式展現(xiàn)給終使用者任何需要的數(shù)據(jù)信息。

5安科瑞ARD系列智能電動(dòng)機(jī)保護(hù)器介紹與綜合選型

5.1產(chǎn)品簡介

ARD該系列低壓電動(dòng)機(jī)保護(hù)器,具有過載、斷相、不平衡、欠載、接地/漏電、堵轉(zhuǎn)等保護(hù)功能。可與接觸器、電動(dòng)機(jī)起動(dòng)器等電器元件構(gòu)成電動(dòng)機(jī)控制保護(hù)單元,具有遠(yuǎn)程自動(dòng)控制、現(xiàn)場(chǎng)直接控制、面板指示、信號(hào)報(bào)警、現(xiàn)場(chǎng)總線通信等功能。應(yīng)用范圍:可廣泛應(yīng)用于煤礦、石化、冶煉、電力、建筑等行業(yè)的配電領(lǐng)域。

5.2產(chǎn)品選型

 

產(chǎn)品功能

6結(jié)語

選煤廠生產(chǎn)智能化建設(shè)還處于起步階段,在自動(dòng)化方面和信息化方面還存在一定的不足。選煤廠生產(chǎn)智能化實(shí)現(xiàn)以后,整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)就需要接受給它下發(fā)的生產(chǎn)指標(biāo)和生產(chǎn)量指令,按照指令以佳的方式完成生產(chǎn)任務(wù),就像一臺(tái)龐大的機(jī)器一樣穩(wěn)定的工作。選煤廠生產(chǎn)智能化一定可以實(shí)現(xiàn),行業(yè)的企業(yè)和公司要起到帶頭作用,爭(zhēng)取將這臺(tái)龐大的智能化機(jī)器早日生產(chǎn)出來。

【參考文獻(xiàn)】

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[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè).2020.06.

作者簡介

劉細(xì)鳳,女,本科安科瑞電氣股份有限公司,主要研究方向?yàn)殡妱?dòng)機(jī)保護(hù)器的設(shè)計(jì)與應(yīng)用。


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