王建南

(山西西山晉興能源公司 斜溝煤礦選煤廠(chǎng)，山西 興縣 033602)

隨著選煤產(chǎn)業(yè)近幾十年的迅猛發(fā)展，振動(dòng)篩的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，盡管在篩板規(guī)格型號(hào)、篩板和篩子之間的連接方式逐步規(guī)范統(tǒng)一之后，振動(dòng)篩整體的可靠性在逐步提高，但是振動(dòng)篩的使用過(guò)程中始終伴隨著無(wú)法精準(zhǔn)識(shí)別篩板破損和脫落造成的困擾。近幾年來(lái)圖像識(shí)別技術(shù)的發(fā)展和新型傳感器可靠性的提高，催生了多種篩板脫落報(bào)警裝置在選煤領(lǐng)域的應(yīng)用，并取得了一定的成果。根據(jù)其技術(shù)特征和工作原理可以分為基于圖像識(shí)別技術(shù)和先進(jìn)傳感器技術(shù)兩大類(lèi)。

1 基于圖像識(shí)別技術(shù)的篩板脫落報(bào)警裝置

人工智能技術(shù)中，圖像識(shí)別原理和人眼睛識(shí)別圖像相類(lèi)似，都是根據(jù)圖像特征進(jìn)行識(shí)別[1]。它可以根據(jù)檢測(cè)到的圖像對(duì)需要的部分進(jìn)行提取，過(guò)濾掉干擾因素，得到目標(biāo)圖像后利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行信息處理，大致經(jīng)過(guò)圖像分割、圖像特征提取以及分類(lèi)識(shí)別的過(guò)程，最后將相關(guān)數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行對(duì)比分析，如果圖像特征和人眼識(shí)別記憶及感官判斷的圖像相匹配時(shí)，就可以認(rèn)為識(shí)別圖像成功[3][4]。圖像識(shí)別技術(shù)目前廣泛應(yīng)用于智能攝像機(jī)、醫(yī)療造影檢測(cè)、精密加工等領(lǐng)域[5]。

1.1 對(duì)篩面圖像變化進(jìn)行識(shí)別的篩板脫落報(bào)警裝置

屯蘭選煤廠(chǎng)的楊林順和上海大學(xué)的鄭偉等針對(duì)人工巡檢識(shí)別篩板脫落故障的滯后性，提出了一種基于深度視覺(jué)的篩板故障智能檢測(cè)方法，該方法采用TOF相機(jī)獲取篩面整體圖像，然后對(duì)圖像識(shí)別區(qū)域篩板脫落后輪廓的變化進(jìn)行提取，利用故障區(qū)域和相機(jī)之間距離變化的識(shí)別和故障區(qū)域深度圖像數(shù)據(jù)變化的識(shí)別，將疑似故障區(qū)域的實(shí)際深度和該工位的既定深度進(jìn)行比較，判斷該區(qū)域是否發(fā)生故障(如圖1)，實(shí)現(xiàn)對(duì)篩板脫落故障的檢測(cè)[6]。

圖1 現(xiàn)場(chǎng)篩板脫落狀態(tài)圖像和輪廓提取圖像對(duì)比

該篩板故障智能檢測(cè)手段具有篩板完全脫離情況下識(shí)別及時(shí)、準(zhǔn)確率高等優(yōu)點(diǎn)，但對(duì)篩板破損和篩板未完全脫離軌座的狀態(tài)無(wú)法識(shí)別，現(xiàn)場(chǎng)篩面運(yùn)動(dòng)的物料遮掩會(huì)對(duì)圖像輪廓提取和判斷造成干擾，所以對(duì)篩板破損和前期篩板翹起造成的跑粗無(wú)法識(shí)別。

1.2 對(duì)篩下物料變化進(jìn)行識(shí)別的篩板脫落報(bào)警裝置

篩板脫落、嚴(yán)重破損或篩前溜槽翻料等事故發(fā)生時(shí)有大量粗顆粒進(jìn)入篩下導(dǎo)致跑粗，斜溝煤礦選煤廠(chǎng)將跑粗作為篩板脫落的判斷依據(jù)。在篩下物去向的桶上加1道縫隙為10 mm隔粗條縫軌道(可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需求調(diào)整)，篩板脫落后超限粗顆粒被介質(zhì)流沖到軌道上以后，大于10 mm的粗顆粒被阻隔在軌道上(如圖2)。攝像機(jī)捕捉到圖像后，采用去除噪聲和光源的干擾，由軟件輪廓檢測(cè)函數(shù)進(jìn)行輪廓檢測(cè)[2]和圖像對(duì)比識(shí)別，根據(jù)返回值的不同做出相應(yīng)的判斷，實(shí)現(xiàn)篩板脫落的故障報(bào)警(如圖3)。

圖2 圖像識(shí)別跑粗報(bào)警裝置在安裝示意

圖3 圖像識(shí)別跑粗報(bào)警裝置工作原理

該圖像識(shí)別跑粗裝置兼具篩板破損和脫落雙重檢測(cè)功能，能實(shí)現(xiàn)跑粗和篩板脫落的精準(zhǔn)識(shí)別和及時(shí)報(bào)警。在現(xiàn)場(chǎng)分別選用煤泥水桶、稀介質(zhì)桶、合格介質(zhì)桶各1個(gè)作為試點(diǎn)，經(jīng)過(guò)半年工業(yè)試驗(yàn)，滿(mǎn)足預(yù)期使用效果。但是該報(bào)警裝置受到外來(lái)光源的干擾或報(bào)警闕值的設(shè)置不合理均可能導(dǎo)致誤報(bào)警。

2 基于先進(jìn)傳感器技術(shù)的篩板脫落報(bào)警裝置

2.1 使用光電傳感器或傾斜開(kāi)關(guān)對(duì)篩板脫落后堵料情況進(jìn)行檢測(cè)

錦界選煤廠(chǎng)[7]和斜溝選煤廠(chǎng)針對(duì)因塊煤脫介篩篩板脫落大塊物料進(jìn)入篩下后，因重力影響對(duì)檢測(cè)裝置活動(dòng)翻板的擠壓或推動(dòng)，分別使用光電開(kāi)關(guān)和傾斜開(kāi)關(guān)作為檢測(cè)傳感器，實(shí)現(xiàn)了對(duì)篩板脫落的故障檢測(cè)。區(qū)別在于錦界選煤廠(chǎng)設(shè)置的翻板是被脫落后篩下物料推動(dòng)向上翹起引起光電開(kāi)關(guān)動(dòng)作，斜溝選煤廠(chǎng)利用塊煤在篩下溜槽傾斜面滾動(dòng)對(duì)翻板的推力觸發(fā)傾斜開(kāi)關(guān)動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)報(bào)警(圖4)。利用的傳感器基本工作原理是一致的，這種報(bào)警裝置缺點(diǎn)在于僅適用于塊煤脫介篩篩下工況，而且篩下溜槽其他雜物脫落可能導(dǎo)致誤報(bào)警，篩下的翻板軸承銹蝕或被介質(zhì)、煤泥進(jìn)入可能導(dǎo)致翻板軸轉(zhuǎn)動(dòng)不靈活而影響報(bào)警準(zhǔn)確性。

2.2 應(yīng)用液位開(kāi)關(guān)對(duì)異常液位進(jìn)行檢測(cè)

針對(duì)篩板脫落導(dǎo)致的跑粗量大、粒度粗的特點(diǎn)，篩板脫落時(shí)會(huì)對(duì)下游桶篦子造成快速堵塞而影響通透性的后果，在篦子上極易形成異常液位，通過(guò)在稀介桶篦子上方10 mm位置加裝電極式液位感應(yīng)裝置(圖5)。當(dāng)桶篦子堵塞后物料觸及到裝置底部時(shí)或者桶內(nèi)實(shí)際液位達(dá)到感應(yīng)裝置底部，液位開(kāi)關(guān)發(fā)出信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)篩板脫落的報(bào)警，在驗(yàn)證報(bào)警裝置可靠性以后，將報(bào)警信號(hào)接入集控系統(tǒng)和篩子形成閉鎖關(guān)系，也可以間接實(shí)現(xiàn)對(duì)篩板脫落和跑粗的異常報(bào)警，該報(bào)警裝置的弊端在于正常生產(chǎn)過(guò)程中的液位過(guò)高會(huì)導(dǎo)致誤報(bào)警。

圖5 電極式液位感應(yīng)裝置

3 結(jié) 語(yǔ)

以上幾種篩板脫落報(bào)警裝置工作原理不同，適用工況不同，各有優(yōu)勢(shì)和弊端，報(bào)警裝置的通用性稍差，但是借助于人工智能技術(shù)和先進(jìn)傳感器的迅猛發(fā)展，錦界選煤廠(chǎng)、斜溝選煤廠(chǎng)等煤炭企業(yè)和部分科研院所在篩板脫落預(yù)警的研發(fā)上所做的嘗試，有助于推動(dòng)解決篩板脫落這一困擾振動(dòng)篩生產(chǎn)和使用單位的難題，為完善振動(dòng)篩狀態(tài)監(jiān)測(cè)和報(bào)警提供諸多幫助。