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选煤厂设备智能化控制技术分析

发表时间：2021/3/16 来源：《中国科技信息》2021年1月作者：王红红

[导读] 随着社会的不断进步和经济的快速发展，选煤厂受到了社会的广泛关注和重视，本文主要以大型选煤厂为研究对象，根据选煤厂的智能化要求，提出了全方位的智能化建设的方案，对煤炭的分选加工、过程控制和人工智能进行了紧密的融合，从多个环节比如说智能感知、智能决策、设备智能诊断与管理以及生产过程智能化等等进行了理论研究，逐渐设计和研发出来了选煤厂智能化建设的成套技术。

单位名称：华晋焦煤有限责任公司单位姓名：王红红邮编：033300

【摘要】随着社会的不断进步和经济的快速发展，选煤厂受到了社会的广泛关注和重视，本文主要以大型选煤厂为研究对象，根据选煤厂的智能化要求，提出了全方位的智能化建设的方案，对煤炭的分选加工、过程控制和人工智能进行了紧密的融合，从多个环节比如说智能感知、智能决策、设备智能诊断与管理以及生产过程智能化等等进行了理论研究，逐渐设计和研发出来了选煤厂智能化建设的成套技术。通过智能决策系统来对不同的生产方式进行对比，预测所能够生产出来的商品煤产率和质量效果，从而可以对产品的效益进行计算，以此为基础推荐出最为合适的生产方式，并且对生产成本和效益等进行进一步的分析和研究，这在很大程度上促进了煤炭集团管理创新和智能化的建设。相关企业要对数据驱动的重选控制参数在线实时智能给定和精控制技术，进行开发和研究，通过数据驱动和专家的决策来实现分选参数的在线智能给定，通过对智能化设备和控制技术的升级改造，最终可以实现亿吨级大型选煤厂的精准生产、智能调配，不仅能够提高生产效率，也有效地降低了生产成本。
【关键词】智能化；大型选煤厂；煤炭分选；过程控制；人工智能；分析研究
        随着社会的不断进步和经济的快速发展，全世界对于能源的消耗越来越大，煤炭的消耗量当下已经达到了30%，而全球45%的发电量又都是来自于煤炭能源的供应，针对这种情况，我们可以发现煤炭资源的开发和利用，对于工业的可持续发展有着十分重要的作用和意义。我们有着十分丰富的煤炭资源储量，在各个方面无论是煤炭的分布面积、煤炭资源的总储量还是探明储量等等都居于世界的前列，如此丰富的煤炭资源给我国的社会进步和经济发展奠定了十分坚实的基础，但是随着煤炭挖掘机械化程度的不断提高以及地质条件的不断改变，导致我国原煤的质量效果变得越来越差，针对这种情况，当下如何合理高效地对煤炭资源进行开发利用，成为了社会广泛关注的一个话题，由此优化选煤技术应运而生。
        1智能化设备巡检管理系统
        1.1系统构成
        条形码巡检仪、安全生产管理系统和设备巡检程序三部分共同构成了巡检系统
        1.1.1条形码巡检仪
        条形码巡检仪主要由管理主机、安装于工作现场的条码、巡检人员所持的手持巡检仪（数据采集器）、用于计算机下载数据的通信数据线以及相应的配套软件构成，根据巡视要求，要对巡视检查的设备进行编码并且制作设备条形标签置于设备现场。机电人员只有携带巡检仪对设备条码进行识别之后，才可以进行进一步的人工输入相应的数据状态。
        当每一次的巡逻结束完成之后，巡检人员需要将巡检仪中的数据送入到设备的巡检数据库当中，在巡检工作完成之后可以通过巡检仪对巡检情况进行查询，如果发现出现漏检的情况可以及时的进行补检。在每一个数据后面都会附有相应的采集时间和采集人员的基本信息，这些采集到的数据也可以进行随时的查询和打印，这样可以在一定程度来避免巡检人员对信息进行假填报，又可以保证设备状态和数据监测的完整性和系统性。
        1.1.2安全生产管理系统
        安全生产管理系统是采用SQL Server数据库进行开发研制的，通过对设备信息数据库进行建立完善，可以将全厂设备的基本信息、技术改造、设备维修和资料管理等一系列的内容录入到其中，这样可以给后期的现场检修和生产提供指导依据。
        1.1.3巡检程序编辑软件
        标准化管理、巡检路线管理、数据传输、统计查询等四部分共同构成了巡检程序编辑软件。这对于巡检人员管理、巡检周期管理、设备管理、部件管理、检查部位、检查内容等实现标准化信息管理，奠定了十分坚实的基础。
        1.2管理系统的执行过程
        管理系统的执行过程具体由两部分组成，即设备巡检部分的闭环管理和系统的定期维护及日常应用。
        首先是设备巡检部分的闭环管理，在这个过程中，首先是巡检工作人员要利用巡检仪器到不同的巡检点进行条码的扫描来进行到位识别，工作人员要按照巡检仪上的巡检条目对设备进行逐项的检查，对缺陷和相关的数据进行及时的记录，工作人员采集到的数据要通过USB来上传到数据库中，然后客户端可以根据编制的巡检计划来产生各类需要的报表，基层车间登陆到安全生产管理系统检索到缺陷，对派工计划进行有效的制定，在检修工作和验收工作结束之后，要及时填写竣工验收单，对缺陷进行有效的消除，最终形成闭环管理。
        其次是系统的定期维护及日常应用。选煤厂系统的维护工作人员要对安全生产管理系统进行定期的检查和维修，车间系统的工作人员每天要及时将软件系统内提示的设备报警信息反馈到设备的维护人员，当维护人员接收到指令之后，要根据报警信息的内容来对相关的设备进行日常维护和周期的检修，确保设备可以处于正常的工作状态，等待检修人员将相应的设备检修完毕之后，要把相应的信息反馈给相应的班组长或者是车间领导，要及时对检修的结果进行验收，如果结果验收合格之后要及时上报给车间系统工作人员，在系统内对报警进行消除，这就是达到了闭环管理。但是如果验收结果不合格的话，工作人员应该立即查询软件系统，查看系统是否有比较合适的处理方法，如果有的话就需要按照这样的处理方法来进行处理，如果没有合适的处理方法应该立刻向组长班长进行报备相关不合格信息，寻找其他比较合适的解决方法。但如果是系统出现误报警，要及时通知系统维护工作人员，对系统进行检修维护。
        2智能监控与管理
        2.1大型选煤厂智能化技术数据平台构建
        在企业中搭建4G网络，这实现了有线网络和无线网络的无缝对接，对信息孤岛的问题进行了有效的解决；逐渐实现了管理网、监控网、控制网的数据融合；这给实现智能感知数据的传输、生产系统的移动监控、移动办公和可视化检修提供了一定的网络环境的支撑。千兆工业环网承载平台的有效搭建，有效的将生产数据、设备监控、供电系统、瓦斯安全数据、视频监控、办公自动化、无线覆盖和互联网宽带访问等多种业务连接在一起。以集中控制室为起点到原煤准备车间、主洗车间、浓缩压滤车间、储煤仓（场）、装车（包括铁路外运和公路地销）、地销磅房、最后再回到集中控制室包括周边区域，无线AP要选择接入到最近的环网交换机，这样可以更加方便地进行二次拓展，保证可以覆盖达到全方位和无死角。
        2.2多维度、全过程智能感知网络
        生产环境的感知、工艺系统的感知、生产设备的感知等等通过多维度和全过程的智能感知网络体系的构建得到了实现。

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生产环境感知主要由对有害气体进行感知、对环境噪声进行感知、对粉尘浓度进行感知以及对温度湿度进行感知这四部分共同组成；而工艺系统感知就是可以通过传感器来对粒度、液位、流量、沉降工程等多种工艺参数实现测定；生产设备的感知主要通过多种不同类型的传感器比如说温度类传感器、速度类传感器、位移类传感器和金属探测传感器等等来实现对生产设备运行过程的有效监测。
        2.3选煤厂设备智能管理系统
        为了可以对当下传统人工设备管理方式下工作量比较大、效率比较低、以及实时性比较低等一系列问题和缺点进行有效的改善和解决，由此构建了选煤厂设备智能管理系统。这种管理系统可以实现自动采集相应的设备状态数据，并且实时的对其进行智能识别和预测，同时工作人员还可以利用管理系统来手持终端对分选日常业务进行信息化的管理，从而可以实现待办任务的实时推送、执行、反馈的闭环管理模式。
        设备智能管理系统凭借着其先进的智能控制、计算机网络技术，通过对生产设备的添加在线温度振动监测、煤块超粒度识别检测、胶带机大型铁器检测等模块，实现了生产过程的全程在线监测、无人值守情况下的设备在线点检、远程控制和有效保证设备的平稳安全运行，这在很大程度上提高了设备的效能和生产效率，除此之外，设备智能管理系统还可以实现全洗选中心机电管理和检查报表无纸化办公以及现场检查手机端等一系列的功能，这种系统和传统模式下的人工管理方式有着很大的差异，比如说比之前的传统模式多出了检索比较迅速、查找比较方便、可靠性比较高、更新上比较便捷等等一系列的优点。
        3生产过程智能化
        3.1重介质分选智能控制技术
        开发了数据驱动的煤炭重介分选控制参数在线实时智能给定和精准的控制技术，并且构建了包含原煤和商品煤质量数据、历史分选参数数据、选煤专家知识数据在内的重介分选智能控制数据库；产品质量和分选密度之间的反馈控制模型也得到了有效的构建，这个模型可以实时给定分选密度，并且可以通过大数据对数据进行深度的分析和挖掘，分选密度预测和优化的机制也得到了建立健全，逐渐实现了重介质分选过程参数在线智能给定和优化；开发了基于专家知识和模糊控制策略的重介质分选技术。
        想要对分选密度预测的模型进行构建，就需要通过原煤灰分和原煤浮沉的数据、分选产品质量的历史数据等等对分选密度模型进行实时的建立和完善，有效结合原煤、精煤、矸石皮带秤数据和精煤灰分设定值，通过机器来进行分析，最终可以得到优化之后的分选密度模型。密度给定值是分选密度模型中得到的密度，得到的实际密度值需要和给定的值进行适当的比较，对分流箱和补水阀要根据实际情况进行适当的调节，最终实现智能控制密度。
        重介质系统智能分选可以对精煤产品的质量效果进行有效的稳定，不断提高企业生产的效率和产品质量效果以及提高企业的经济效益，可以有效促进洗选中心重介质分选工艺的发展和进步。
        3.2煤泥水处理智能控制技术
        煤泥水处理工艺远程控制的实现、煤泥水浓度的实时监测、絮凝剂和凝聚剂等添加量的一系列参数等等都可以通过智能化加药系统项目来进行完成，这样可以给实现煤泥水处理工艺智能化和选煤厂生产的智能化打下坚实的基础。
        当下逐渐设计和开发出来了基于煤泥水浓缩过程入料特性和固液界面协同的智能化控制系统，逐渐实现了对煤泥水处理系统技术参数等各项数据进行实时的监控，对煤泥水的入料进行及时的分析，以此来生成药剂添加量的前馈模型，以超声波发射源来可以有效获取浓缩机内煤泥水的清水层界面，对煤泥水浓缩过程中的真实状态进行实时准确的检测，对药剂的相关制度进行反馈和优化，逐渐形成入料特性和浓缩装置界面参数协同的控制策略，最终实现煤泥水浓度系统的平稳安全运行。
        4选煤厂设备智能化控制技术的应用效果
        4.1生产组织模式的有效转变
        当选煤智能生产管理系统投入到企业中进行使用之后，生产组织的方式和模式将得到有效的转变：区域巡视逐渐向无人值守的方式、定时巡视的方式转变；调度室集中控制方式向智能化集中控制方式转变；系统自动采集数据代替了传统的人工采集数据；大数据智能分析代替了设备运行状态的经验分析。
        4.2管理架构的转变
        生产组织架构发生了重大的变革，值班领导+专业工程师巡诊制度代替了传统模式之下的固定区域巡检制；在选煤厂中新引进了一些数据分析师，对岗位的设置以及岗位的相关职能和责任进行了有效的优化，这样使得直接参与生产的人员降低了很多。
        4.3经济效益的提升
        根据相关研究数据报告显示，在选煤厂设备智能化控制技术的有效应用之后，选煤厂的经济效益得到了很大程度上的提升。
        4.4工作环境的改善
        根据相关研究数据报告显示，选煤厂智能化建设的成功，很大程度上改善了职工的工作环境，职工患职业病的比例明显降低，职工工作环境的安全系数明显升高，最终有效提升了职工的职业健康安全水平。与此同时，管理模式和管理职能变革的进程也得到了有效的推进。
        4.5管理方式的转变
        在应用了选煤厂设备智能化控制技术之后，就可以将全厂设备的各种信息直接采集到数据库之中，这样对于数据的获取将会更加方便和快捷，管理人员对生产信息的掌握将会更加及时和准确，这样对于管理来说有着十分积极的意义。同时还有效避免了因各种计划维修造成的检修过剩、漏检等各种现象的发生，这不仅有效降低了成本，也在很大程度上减少了因漏检造成的意外故障从而导致设备停止正常工作而带来的各种损失。同时通过这种系统，维修人员可以对系统内各种设备的诊断记录进行及时的查询，进而及时获得维修方法和技术上的相关指导，对故障进行及时的消除。
        总而言之，应用这种控制技术和系统可以有效确保巡检及时，使得数据管理也变得越来越规范和集中，巡检结果以及各种设备信息能够被高质量的保存下去，另外巡检查询的方式也变得越来越简单、便捷，这样极大的方便了决策人员的参与和管理。另外，系统还可以对各项数据进行及时的统计和分析，可以对相关参数的变化趋势进行分析，实现整个生产周期的管理，这样可以保证企业获得最大的经济效益。
【参考文献】
[1]宋文革.大型选煤厂智能化技术研究[J].洁净煤技术,2019,25(5):144-150.
[2]刘辛颖,刘贺扬,轩红新, 等.选煤厂智能化改造研究及应用[J].煤炭与化工,2019,42(9):108-110,114.
[3]毛浩,郝强.张家峁智能化选煤厂的研究与设计[J].中国煤炭,2017,43(10):82-87.