毛 浩 郝 強(qiáng)

(陜煤集團(tuán)神木張家峁礦業(yè)有限公司，陜西省榆林市，719600)

★ 煤炭科技·機(jī)電信息化★

張家峁智能化選煤廠的研究與設(shè)計(jì)

毛 浩 郝 強(qiáng)

(陜煤集團(tuán)神木張家峁礦業(yè)有限公司，陜西省榆林市，719600)

介紹了張家峁選煤廠現(xiàn)狀，利用張家峁選煤廠自動化設(shè)備及張家峁公司網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)現(xiàn)狀，以PLC自動控制技術(shù)、視頻預(yù)警技術(shù)、3D虛擬現(xiàn)實(shí)概念、定制化生產(chǎn)概念以及全生命周期管理概念構(gòu)建了張家峁智能化選煤廠的架構(gòu)，詳細(xì)闡述了智能化選煤廠的數(shù)據(jù)采集、3D可視化數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控(SCADA)系統(tǒng)、定制化MES系統(tǒng)、定制化與自動化優(yōu)化控制系統(tǒng)以及監(jiān)測與通信系統(tǒng)，最后對該智能化選煤廠的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行了分析。

智能化選煤廠 定制化生產(chǎn) 虛擬現(xiàn)實(shí)

近年來，隨著德國工業(yè)4.0、美國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)以及中國制造2025等概念的提出，以數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化為特征的新一輪科技革命正在悄然興起，各個(gè)領(lǐng)域和各個(gè)行業(yè)的智能化建設(shè)正躍躍欲試。選煤廠作為一個(gè)典型的流程工廠，其生產(chǎn)工藝過程自動化技術(shù)日臻成熟，對其開展智能化研究具有較好的起點(diǎn)和基礎(chǔ)?；诖?，提出了陜煤集團(tuán)神木張家峁礦業(yè)有限公司(以下簡稱張家峁)智能化選煤廠的概念，主要目的就是充分利用現(xiàn)有的自動化、網(wǎng)絡(luò)化、信息化等技術(shù)手段，使選煤廠在優(yōu)化、高效、集約和智能的模式下運(yùn)行，從而達(dá)到整體結(jié)構(gòu)優(yōu)化、資源節(jié)約、環(huán)境友好以及企業(yè)和諧的要求。

1 張家峁選煤廠現(xiàn)狀

張家峁選煤廠隸屬于張家峁公司，生產(chǎn)工藝為重介淺槽洗選工藝，2016年6月通過改擴(kuò)建將原煤處理能力從6.0 Mt /a提升到10.0 Mt /a。該選煤廠分為地面生產(chǎn)系統(tǒng)和洗選系統(tǒng)，地面生產(chǎn)系統(tǒng)包括礦井主井口帶式輸送機(jī)機(jī)頭溜槽以下至裝車站全部儲運(yùn)系統(tǒng)，包括筒倉和帶式輸送機(jī)等設(shè)備。洗選系統(tǒng)包括準(zhǔn)備車間、主洗車間和濃縮車間，準(zhǔn)備車間將原煤破碎、篩分后送入主洗車間；主洗車間對送入的原煤進(jìn)行脫泥后，通過重介淺槽進(jìn)行煤矸分離，再對煤矸進(jìn)行脫介、分流、介質(zhì)回收以及精煤分類儲運(yùn)等；濃縮車間首先將煤泥水中的煤粉進(jìn)行分離，然后將剩余的煤泥水進(jìn)行沉淀、濃縮和壓濾。張家峁選煤廠工藝流程圖如圖1所示。

目前，張家峁選煤廠洗選系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了啟車/停車遠(yuǎn)程集中自動控制，但大部分設(shè)備的運(yùn)行屬于開環(huán)運(yùn)行方式，重介質(zhì)密度控制及煤泥水沉降加藥均由人工完成，現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集及反饋沒有加入?yún)⑴c到對設(shè)備的具體控制中，視頻監(jiān)測系統(tǒng)采用模擬圖像信號采集與傳輸模式；集中控制室顯示大屏采用DLP方式，缺少Web網(wǎng)接入模式；全廠的生產(chǎn)計(jì)劃、成本控制、人員調(diào)度、設(shè)備管理維護(hù)以及材料管理等方面均是由管理人員憑經(jīng)驗(yàn)來實(shí)現(xiàn)決策和控制。因此，目前張家峁選煤廠還屬于半自動化選煤廠，沒有實(shí)現(xiàn)整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的自動化控制。此外，張家峁選煤廠只能對固定煤層開采出來的原煤進(jìn)行入選，無法生產(chǎn)出特殊客戶所要求的產(chǎn)品，銷售對象相對固定，在煤炭市場蕭條的時(shí)候無法應(yīng)對市場的沖擊，缺乏主動開拓市場的能力，更談不上根據(jù)市場進(jìn)行定制化生產(chǎn)、安全與運(yùn)營生產(chǎn)管理以及設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)評估等方面的優(yōu)化控制與決策。因此，要提高張家峁選煤廠的生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益，在選煤廠后期的建設(shè)上，必須要進(jìn)行智能化方式的改造。

圖1 張家峁選煤廠工藝流程圖

2 張家峁智能化選煤廠架構(gòu)設(shè)計(jì)

張家峁智能化選煤廠在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)上可以利用張家峁公司的千兆工業(yè)以太網(wǎng)、辦公局域網(wǎng)以及以3G無線傳輸網(wǎng)為一體的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)傳輸平臺和統(tǒng)一的企業(yè)信息化平臺，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建智能化選煤廠系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)框架，包括決策規(guī)劃層、管理控制層、生產(chǎn)執(zhí)行層和生產(chǎn)過程控制層，并引入3D虛擬現(xiàn)實(shí)監(jiān)測監(jiān)控、定制化生產(chǎn)、無人值守、視頻預(yù)警以及設(shè)備全生命周期管理等功能。張家峁智能化選煤廠架構(gòu)如圖2所示。

張家峁智能化選煤廠建設(shè)的內(nèi)容為：一是利用陜煤集團(tuán)神木張家峁礦業(yè)有限公司的辦公局域網(wǎng)、工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)及3G無線傳輸網(wǎng)對選煤廠進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并在此基礎(chǔ)上構(gòu)建智能化選煤廠的基礎(chǔ)架構(gòu)；二是構(gòu)建3D可視化數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控(SCADA)系統(tǒng)平臺，建立在線和離線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，根據(jù)不同的目標(biāo)要求對數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，建立分類(實(shí)時(shí))數(shù)據(jù)庫；三是構(gòu)建智能化分析、管理與決策系統(tǒng)，利用從SCADA獲得的相關(guān)數(shù)據(jù)所構(gòu)建的選煤廠信息分類數(shù)據(jù)庫，根據(jù)不同的管理要求和目標(biāo)對相關(guān)數(shù)據(jù)分析，實(shí)現(xiàn)利用數(shù)據(jù)進(jìn)行決策的目的；四是在SCADA系統(tǒng)平臺的基礎(chǔ)上，根據(jù)可知的生產(chǎn)任務(wù)和產(chǎn)品目標(biāo)要求，構(gòu)建相應(yīng)的控制模型和控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)定制化生產(chǎn)以及對生產(chǎn)過程的優(yōu)化控制；五是構(gòu)建監(jiān)測通訊與設(shè)備保障系統(tǒng)，包括視頻監(jiān)測、調(diào)度通訊、設(shè)備狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測與評估等，確保生產(chǎn)過程的安全運(yùn)行，根據(jù)管理權(quán)限可以通過網(wǎng)絡(luò)(或客戶端)瀏覽器瀏覽系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)、分析結(jié)果以及遠(yuǎn)程故障告警通知等信息。張家峁智能化選煤廠功能結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖2 張家峁智能化選煤廠架構(gòu)

圖3 張家峁智能化選煤廠功能結(jié)構(gòu)

3 數(shù)據(jù)采集

張家峁智能化選煤廠采用張家峁公司的工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)為基礎(chǔ)建立數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)，以羅克韋爾自動化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)為主要平臺，以采集現(xiàn)場生產(chǎn)數(shù)據(jù)為主要目的，以 PLC為采集核心，在各個(gè)子系統(tǒng)及采集點(diǎn)安裝工業(yè)級監(jiān)測采集器，通過光纖環(huán)網(wǎng)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)服務(wù)器，主要采集的子系統(tǒng)如下：

(1)PLC自動化控制系統(tǒng)。分別采集集中控制系統(tǒng)、自動配煤、重介密度系統(tǒng)、自動加藥系統(tǒng)、自動壓濾等功能中的開關(guān)量和模擬量等，數(shù)據(jù)采集使用標(biāo)準(zhǔn)OPC接口與控制系統(tǒng)對接，生產(chǎn)數(shù)據(jù)歸檔到實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫。

(2)智能供配電系統(tǒng)。采集所有供配電系統(tǒng)中的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)并歸檔到實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)高低壓數(shù)據(jù)監(jiān)測，包括電流和電壓數(shù)據(jù)監(jiān)測、故障報(bào)警、電量監(jiān)測、遠(yuǎn)程安全控制、各種操作日志等信息。

(3)工業(yè)電視系統(tǒng)。使用通用視頻瀏覽插件連接工業(yè)電視系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)工業(yè)電視報(bào)警、實(shí)時(shí)畫面查看以及歷史畫面回放等功能。

(4)設(shè)備狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)。采集設(shè)備靜態(tài)資料和動態(tài)運(yùn)行參數(shù)(如溫度和振動等信息)，并將數(shù)據(jù)歸檔到實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)控設(shè)備的振動頻譜、溫度以及設(shè)備報(bào)警等信息。

4 3D可視化數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控(SCADA)系統(tǒng)

使用數(shù)據(jù)采集器將生產(chǎn)過程中的各個(gè)子系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集并歸檔到數(shù)據(jù)服務(wù)器上，使用統(tǒng)一數(shù)據(jù)接口服務(wù)，將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的信息在3D模型環(huán)境上顯示生產(chǎn)狀態(tài)，如設(shè)備資料、開停狀態(tài)、電流、振動頻譜、工業(yè)攝像頭實(shí)時(shí)畫面等信息。

4.1 3D可視化顯示系統(tǒng)

目前，國內(nèi)現(xiàn)有的監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)均是二維意義上的監(jiān)控平臺。3D可視化顯示系統(tǒng)是利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)結(jié)合選煤廠的結(jié)構(gòu)、設(shè)備布局以及監(jiān)測與控制的任務(wù)要求進(jìn)行開發(fā)，并在3D環(huán)境下展示全廠的生產(chǎn)狀態(tài)。對廠區(qū)、樓層、設(shè)備等實(shí)體進(jìn)行三維建模，達(dá)到三維動畫效果，并以縮放方式方便觀測被測控點(diǎn)(部位)的狀態(tài)或參數(shù)，能夠以曲線、表格等形式進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示、存儲與歷史數(shù)據(jù)調(diào)用等?？梢栽跒g覽器或移動設(shè)備上瀏覽全廠生產(chǎn)狀態(tài)，可自由在廠區(qū)、廠房內(nèi)部行走漫游，也可以通過搜索的方式快速定位設(shè)備或區(qū)域。

4.2 供配電參數(shù)監(jiān)測

從選煤廠的電力總進(jìn)線開始，監(jiān)測每一供電回路的電壓、電流、功率與功率因素等參數(shù)，一方面可以評價(jià)供電系統(tǒng)的運(yùn)行效率，另一方面可以為能源管理做基礎(chǔ)。

4.3 設(shè)備運(yùn)行參數(shù)監(jiān)測

在3D可視化SCADA系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，顯示選煤廠17臺被監(jiān)測設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，并對運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行分類、記錄、存儲、統(tǒng)計(jì)以及表格輸出等。

4.4 儲運(yùn)系統(tǒng)參數(shù)監(jiān)測

儲運(yùn)系統(tǒng)包括原煤準(zhǔn)備和精煤儲運(yùn)兩個(gè)部分，監(jiān)測儲運(yùn)系統(tǒng)參數(shù)包括煤倉煤位、給煤機(jī)給煤速度、帶式輸送機(jī)的帶速以及相關(guān)拖動系統(tǒng)(變頻器與電動機(jī))等相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)。

4.5 洗選系統(tǒng)參數(shù)監(jiān)測

監(jiān)測洗選系統(tǒng)參數(shù)包括稀介桶液位、合介桶液位、合介密度與流量、介質(zhì)磁性物含量以及相關(guān)拖動電機(jī)的運(yùn)行參數(shù)等。

4.6 煤泥水處理系統(tǒng)參數(shù)監(jiān)測

監(jiān)測煤泥水處理系統(tǒng)參數(shù)包括煤泥桶液位、煤泥水濃度和流量、溢出水濁度、沉淀池pH值、煤泥水溫度以及相關(guān)拖動電機(jī)的運(yùn)行參數(shù)等。

5 定制化MES系統(tǒng)

MES系統(tǒng)基于SCADA的數(shù)據(jù)采集，根據(jù)不同任務(wù)要求，建立管理與分析模型并得出分析結(jié)果，為優(yōu)化管理和定制化高效生產(chǎn)提供決策依據(jù)，包括市場分析、煤質(zhì)管理、材料配件管理、能耗管理以及綜合成本核算等功能。

5.1 市場分析

根據(jù)當(dāng)前用戶的煤質(zhì)需求，結(jié)合煤質(zhì)管理系統(tǒng)獲取的當(dāng)前原煤倉煤質(zhì)數(shù)據(jù)，計(jì)算并提供多個(gè)配煤方案，并將用戶選定的配煤方案傳輸至選煤廠集中控制系統(tǒng)，集中控制系統(tǒng)根據(jù)配煤方案進(jìn)行生產(chǎn)。

5.2 煤質(zhì)管理

通過建立礦井原煤與選出產(chǎn)品的歷史煤質(zhì)檔案，構(gòu)造適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)模型，以反映礦井原煤煤質(zhì)與選出產(chǎn)品煤質(zhì)的對應(yīng)關(guān)系。此外煤質(zhì)管理功能可與市場分析功能結(jié)合，綜合當(dāng)前市場需求數(shù)據(jù)，輸出定制化自動配煤系統(tǒng)的原煤配比方案，以供定制化自動配煤系統(tǒng)驅(qū)動生產(chǎn)。

5.3 材料配件管理

依據(jù)設(shè)備配件材料需求量和故障率，計(jì)算合理的庫存需求，對高于或低于庫存需求的材料配件提出報(bào)警，在保證正常生產(chǎn)的同時(shí)最大限度地減少庫存，節(jié)約生產(chǎn)成本。

5.4 能耗管理

依據(jù)從SCADA系統(tǒng)采集的實(shí)時(shí)電量消耗、介質(zhì)消耗、水量消耗和藥劑消耗等，分析各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)在單位產(chǎn)品生產(chǎn)中的能耗比例，以輔助企業(yè)的能源管理部門對能源的管控。

5.5 綜合成本核算

綜合成本核算包括產(chǎn)品產(chǎn)量的統(tǒng)計(jì)、產(chǎn)品成本構(gòu)成項(xiàng)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)以及不同產(chǎn)品構(gòu)成項(xiàng)在一個(gè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)周期內(nèi)的分配量的計(jì)算等。通過分析產(chǎn)品的成本構(gòu)成，建立合理的計(jì)算模型，估算單位產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，提供產(chǎn)品不同成本項(xiàng)在總成本中的分布圖，為產(chǎn)品的成本控制提供數(shù)據(jù)支持。

6 定制化與自動化優(yōu)化控制系統(tǒng)

定制化生產(chǎn)是根據(jù)礦井產(chǎn)出原煤的煤質(zhì)參數(shù)以及市場對產(chǎn)品的要求，對不同原煤進(jìn)行動態(tài)配比，并生產(chǎn)出符合要求的精煤產(chǎn)品，使選煤廠成為實(shí)際意義上的煤炭制造工廠，該目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)需要洗選系統(tǒng)的全自動化控制運(yùn)行。

6.1 自動化系統(tǒng)集控功能

原煤準(zhǔn)備、入選、產(chǎn)品輸出以及煤泥水處理等環(huán)節(jié)是一個(gè)連續(xù)的過程，需要實(shí)現(xiàn)從該過程的順序起停車的集中自動控制，滿足單臺設(shè)備的就地控制、互鎖和閉鎖等功能。

6.2 定制化自動配煤功能

不同原煤煤質(zhì)存在差別，洗選時(shí)需要將定制化MES系統(tǒng)給出的入選比例進(jìn)行參和并進(jìn)入洗選系統(tǒng)，配比的準(zhǔn)確性以及配料系統(tǒng)的可靠性將直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量。需要控制對應(yīng)原煤倉下的閘板開度、給煤機(jī)的給煤速度來實(shí)現(xiàn)原煤的配比要求，并在相應(yīng)的帶式輸送機(jī)上設(shè)置膠帶秤，以閉環(huán)控制方式核定給煤機(jī)給煤量的準(zhǔn)確性，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)配煤，配比誤差在1%以內(nèi)，設(shè)計(jì)算法時(shí)要考慮煤量檢測與給煤控制的滯后關(guān)系以及篩分過程中的煤量損失。該配煤功能主要由配煤專家和電氣控制組成，配煤專家隸屬于定制化MES系統(tǒng)中的煤質(zhì)檢驗(yàn)功能，通過計(jì)算機(jī)程序完成配煤方案的確定與審批，形成操作方案，它的控制核心是根據(jù)原料煤的特性以及用戶對產(chǎn)品煤的要求，采用遺傳算法，計(jì)算出可選的配煤方案。電氣控制部分通過生產(chǎn)控制系統(tǒng)控制給煤機(jī)、閘板及相應(yīng)設(shè)備自動完成配煤任務(wù)及過程監(jiān)控，并最終實(shí)現(xiàn)定制化生產(chǎn)。

6.3 重介密度自動調(diào)節(jié)功能

精煤質(zhì)量的穩(wěn)定取決于重介密度的穩(wěn)定性，而重介密度受原煤的入選量、合介桶的液位和密度、重介流量、重介中磁性物和煤泥的含量以及重介分流比例等諸多因素影響，在設(shè)計(jì)介質(zhì)密度控制時(shí)需要綜合考慮以上因素的影響和相互耦合關(guān)系，將重介密度控制在1.55±2% kg/L(或1.75±2% kg/L，并可以根據(jù)要求進(jìn)行設(shè)置)的范圍內(nèi)，將煤泥含量控制在40%～50%之間。

6.4煤泥水自動配/加藥控制功能和煤泥自動壓濾功能

煤泥水中煤泥的沉降速率與煤泥水的澄清效果受煤泥水的濃度、流量、濃縮池煤泥水的pH值以及加藥(絮凝劑、凝聚劑和火堿)量的速率和濃度有關(guān)，需要將溢出水濁度控制在0.5 g/L以內(nèi)，實(shí)現(xiàn)藥劑在設(shè)定濃度下的自動配比，并按煤泥水的濃度、入池流量以及沉降速率自動加入，實(shí)現(xiàn)煤泥水自動配/加藥的閉環(huán)自動控制，同時(shí)實(shí)現(xiàn)煤泥水壓濾機(jī)的遠(yuǎn)程無人操作功能。

6.5 帶式輸送機(jī)節(jié)能調(diào)速功能

張家峁選煤廠擁有501、502和530這3條產(chǎn)品煤帶式輸送機(jī)，長度約為200 m，目前運(yùn)行狀態(tài)為變頻器軟啟動后工頻運(yùn)行，在日常情況下填充率達(dá)不到最大，為了提高帶式輸送機(jī)的運(yùn)行效率和減少電量消耗，需要對帶式輸送機(jī)的運(yùn)行過程進(jìn)行分析，調(diào)節(jié)帶式輸送機(jī)的帶速。當(dāng)帶式輸送機(jī)運(yùn)量變化時(shí)，只要根據(jù)運(yùn)量調(diào)整相應(yīng)的帶速，從而達(dá)到節(jié)能運(yùn)行和延長設(shè)備生命周期的目的。將3條帶式輸送機(jī)設(shè)置成為節(jié)能調(diào)速功能，使帶式輸送機(jī)實(shí)現(xiàn)填充率最大(90%～100%)條件下以最小速度(可以將帶速固定為3～5個(gè)固定速度)閉環(huán)控制運(yùn)行。

7 監(jiān)測與通信系統(tǒng)

智能化選煤廠要求對洗選系統(tǒng)中關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)和場所進(jìn)行遠(yuǎn)程視頻監(jiān)測與分析，對系統(tǒng)中的主要場所進(jìn)行監(jiān)視，對主要設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測和性能評價(jià)，建立系統(tǒng)設(shè)備的保養(yǎng)與維護(hù)檔案、管理措施以及選煤廠整體的性能評價(jià)體系等。

7.1 視頻監(jiān)測系統(tǒng)

視頻監(jiān)測系統(tǒng)對選煤廠的關(guān)鍵部位布置點(diǎn)位進(jìn)行固定或掃描實(shí)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，圖像傳輸方式采用網(wǎng)絡(luò)IP傳輸方式，攝像頭之間采用自成環(huán)網(wǎng)，通過增加網(wǎng)閘的方式和Scada系統(tǒng)進(jìn)行不同網(wǎng)段之間的互通，實(shí)現(xiàn)與3D可視化SCADA系統(tǒng)之間的融合。除具有基本功能外還應(yīng)有視頻信號分析與現(xiàn)場異常情況(設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)異常、人員闖入等)的預(yù)警、記錄、存儲、統(tǒng)計(jì)等功能，異常情況預(yù)警需要具有算法軟件依據(jù)與說明，實(shí)現(xiàn)對非法闖入的限制和監(jiān)視。

7.2 除塵與火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)

在有粉塵的部位或場所安裝除塵裝置并接入監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)除塵設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)測與控制，根據(jù)消防要求，在重點(diǎn)部位(如配電室、運(yùn)輸棧橋等)設(shè)置溫度或煙霧傳感器，并將它們并入監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，分析和預(yù)測被監(jiān)測場所和部位的火災(zāi)隱患。

7.3 語音電話調(diào)度系統(tǒng)

為了實(shí)現(xiàn)高效率和高質(zhì)量的生產(chǎn)，保證生產(chǎn)現(xiàn)場與生產(chǎn)調(diào)度部門之間的通信暢通，建立并完善語音電話調(diào)度系統(tǒng)。

7.4 網(wǎng)絡(luò)化辦公與移動辦公系統(tǒng)

相關(guān)人員可以根據(jù)自己的業(yè)務(wù)和權(quán)限在線實(shí)時(shí)瀏覽智能化系統(tǒng)中的有關(guān)信息和內(nèi)容(監(jiān)測圖、系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)、報(bào)表、曲線等)，也可以通過手機(jī)實(shí)時(shí)瀏覽所需要查閱瀏覽的智能化系統(tǒng)中的有關(guān)信息和內(nèi)容(報(bào)表、曲線等)。

8 效益分析

8.1 社會效益分析

張家峁智能化選煤廠建成后，現(xiàn)場工藝及設(shè)備的自動化程度將達(dá)到100%，前期人工主觀觀測及分析的部分由智能程序替代，大部分現(xiàn)場工序由PLC程序控制的設(shè)備替代，這將大幅度減少現(xiàn)場危險(xiǎn)源數(shù)量，同時(shí)降低工人勞動強(qiáng)度，從管理方面由智能分析替代人工主觀介入，從而提升選煤廠的管理水平。在定制化生產(chǎn)方面，張家峁選煤廠由普通的自動化選煤廠升級為“煤炭智能工廠”，根據(jù)客戶需求緊緊把握市場煤炭需求，進(jìn)一步提升企業(yè)效益。

8.2 經(jīng)濟(jì)效益分析

(1)張家峁智能化選煤廠運(yùn)行后可以減少現(xiàn)場運(yùn)行人員50%，減少管理人員40%，減少工資成本約為360萬元(30人)；自動調(diào)節(jié)重介質(zhì)密度可以保持重介質(zhì)密度穩(wěn)定，使精煤洗出率提升0.5%，年節(jié)約重介質(zhì)約為30 t;自動配藥和加藥可使煤泥水處理的效率提高，年節(jié)約藥劑約為10 t，減少藥劑成本約為876萬元。

(2)定制化自動配煤可使精煤的銷售價(jià)格提高0.5% ，按提高價(jià)格1.5元/t計(jì)算，每年生產(chǎn)200萬t精煤增加經(jīng)濟(jì)效益約為300萬元；帶式輸送機(jī)根據(jù)實(shí)際載荷進(jìn)行調(diào)速，每年節(jié)約電費(fèi)約為42.75萬元。

(3)定制化MES系統(tǒng)的構(gòu)建通過設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)測與性能評估，可以提早發(fā)現(xiàn)設(shè)備的隱患，提高整體系統(tǒng)的開機(jī)率5%，每天可以多選精煤530 t，同時(shí)可以使生產(chǎn)效率提高3%，按每年生產(chǎn)200萬t精煤計(jì)算，合計(jì)增收約為7047萬元。綜合各項(xiàng)節(jié)約和增收合計(jì)，每年可以給企業(yè)增加經(jīng)濟(jì)效益約為8023.75萬元。

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ResearchanddesignofZhangjiamaointelligentcoalpreparationplant

Mao Hao, Hao Qiang

(Shenmu Zhangjiamao Mining Co., Ltd., Shaanxi Coal and Chemical Industry Group, Yulin, Shaanxi 719600, China)

In view of the current situation of Zhangjiamao coal preparation plant and its automation equipment and network fundamentals, the architecture of Zhangjiamao intelligent coal preparation plant was built based on PLC automatic control technology, video early warning technology, 3D virtual reality concept, customization production concept and product life-cycle management concept, and the data acquisition, 3D visual supervisory control and data acquisition (SCADA) system, customization MES system, customization and automatization optimal control system, supervision and communication system of the intelligent coal preparation plant were elaborated in detail, and the social and economic benefits of the intelligent coal preparation plant were analyzed in the end.

intelligentialized coal preparation plant, customization production, virtual reality

毛浩，郝強(qiáng). 張家峁智能化選煤廠的研究與設(shè)計(jì)[J].中國煤炭，2017，43(10)：82-87.

Mao Hao, Hao Qiang.Research and design of Zhangjiamao intelligent coal preparation plant.[J].China Coal，2017，43(10)：82-87.

TD67

A

毛浩(1985-)，男，陜西延川人，機(jī)電工程師，主要從事煤礦洗煤廠電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)、管理與維護(hù)工作。

(責(zé)任編輯 路 強(qiáng))