宋文軒

(平頂山中選自控系統(tǒng)有限公司，河南 平頂山 467000)

三河口選煤廠采用無壓三產(chǎn)品旋流器選煤，生產(chǎn)過程中由于破碎機(jī)破碎存在超粒度，加之進(jìn)入旋流器的原煤偶帶鐵器等雜物，易造成旋流器二段堵塞，不僅給生產(chǎn)和維護(hù)帶來較大的影響，而且對產(chǎn)品質(zhì)量影響較大。中選自控根據(jù)此情況在三河口選煤廠開發(fā)了1套振動(dòng)篩智能巡檢機(jī)器人系統(tǒng)，對矸石脫介脫水篩上物料及傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析，如果發(fā)現(xiàn)篩上物料出現(xiàn)減量異?；騻鞲衅鲾?shù)據(jù)趨勢異常，及時(shí)進(jìn)行三產(chǎn)品重介旋流器二段堵塞的報(bào)警分析及故障處理。

1 巡檢機(jī)器人概述

本系統(tǒng)主要依靠巡檢機(jī)器人采集矸石篩篩面視頻信號(hào)并進(jìn)行對比分析，再配合控制系統(tǒng)中重介旋流器的懸浮液入料壓力變化曲線、301入洗帶式輸送機(jī)給煤情況等數(shù)據(jù)作為共同分析數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確及時(shí)地判斷重介旋流器是否有堵塞故障。檢測堵塞故障后，集控系統(tǒng)以人機(jī)界面、語音報(bào)警、手機(jī)推送等方式推送給相關(guān)人員，并迅速停止原煤入洗輸送設(shè)備，防止大量矸石通過旋流器一段污染精煤產(chǎn)品。該系統(tǒng)能夠取代巡檢工對重介旋流器堵塞作出迅速判斷并停止給煤，保障生產(chǎn)的可靠性和產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性，避免了因堵塞造成的產(chǎn)品煤質(zhì)量波動(dòng)。通過生產(chǎn)中應(yīng)用，故障報(bào)警率在99%以上。脫介篩巡檢機(jī)器人日常對篩子進(jìn)行巡檢，在篩子出現(xiàn)故障時(shí)快速到達(dá)故障位置，幫助調(diào)度室人員判斷事故原因；該系統(tǒng)還有區(qū)域入侵報(bào)警功能，當(dāng)設(shè)備帶電情況下，有人員在篩子附近的危險(xiǎn)區(qū)域，系統(tǒng)就會(huì)報(bào)警，并現(xiàn)場語音擴(kuò)音廣播提醒，做到多網(wǎng)合一，配合辦公。

2 系統(tǒng)組成及功能

2.1 集中控制系統(tǒng)

系統(tǒng)主要由西門子S7-400H系列PLC、ET 200M通訊模塊、300系列IO模塊組成。PLC采集和本系統(tǒng)相關(guān)的現(xiàn)場儀器、儀表信號(hào)，通過編寫下位機(jī)程序，實(shí)現(xiàn)振動(dòng)篩智能巡檢機(jī)器人在有報(bào)警的同時(shí)，立刻停止重介旋流器入料系統(tǒng)進(jìn)行故障處理。

2.2 調(diào)度電話系統(tǒng)

調(diào)度電話系統(tǒng)包含調(diào)度電話主板、VOIP板、報(bào)警控制板、用戶板等。當(dāng)現(xiàn)場報(bào)警通過VOIP板傳到調(diào)度電話主板后，主板發(fā)出報(bào)警指令，報(bào)警板會(huì)根據(jù)指定的擴(kuò)音電話組進(jìn)行群組擴(kuò)音，提示設(shè)備已產(chǎn)生報(bào)警或者人員已進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域。

2.3 巡檢機(jī)器人系統(tǒng)

巡檢機(jī)器人有自動(dòng)和遙控巡檢模式。自動(dòng)模式包括常規(guī)和聯(lián)動(dòng)巡檢2種方式，常規(guī)下系統(tǒng)根據(jù)預(yù)先設(shè)定的巡檢任務(wù)內(nèi)容、時(shí)間、路徑等參數(shù)信息，自動(dòng)啟動(dòng)并完成巡檢任務(wù)；聯(lián)動(dòng)巡檢由控制系統(tǒng)產(chǎn)生的指令，機(jī)器人對巡視點(diǎn)自動(dòng)完成巡檢任務(wù)。遙控巡檢模式由操作人員手動(dòng)遙控機(jī)器人，完成巡視工作，可實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行反復(fù)巡檢，并實(shí)現(xiàn)對設(shè)備狀態(tài)的連續(xù)、動(dòng)態(tài)的數(shù)據(jù)采集及存儲(chǔ)[6]。

2.4 硬件主要性能

(1)安裝方式：壁掛支架安裝，采用鍍鋅鋼材材質(zhì)，防腐防銹；

(2)軌道最大載重：300 kg；

(3)巡檢軌道類型：高強(qiáng)度H型鋼；

(4)供電方式：軌道需要安裝電纜滑線槽，輸入220 VAC，輸出24 VDC；

(5)預(yù)設(shè)位置數(shù)量：10 000點(diǎn)；

(6)通訊方式：工業(yè)以太網(wǎng)電力載波；

(7)固定式主機(jī)外形尺寸：552 mm×380 mm×380 mm；

(8)制動(dòng)距離：0～2 m；

(9)水平移動(dòng)速度：0～2 m/s；

(10)導(dǎo)航定位精度：±2 mm；

(11)可見光攝像機(jī)：分辨率1 080 P/25 FPS；不小于200萬像素，支持360°視角；

(12)機(jī)身防護(hù)類型：IP55。

3 應(yīng)用效果

以1次報(bào)警為例。2020年5月3日23時(shí)22分發(fā)生旋流器二段堵塞報(bào)警，圖1所示為控制系統(tǒng)采集的重介旋流器懸浮液實(shí)時(shí)入料壓力，根據(jù)入料壓力變化曲線，系統(tǒng)智能識(shí)別該變化曲線異常趨勢，作為故障報(bào)警條件1。圖2是通過AI智能攝像機(jī)采集矸石篩篩面視頻信號(hào)，實(shí)時(shí)視頻信號(hào)與歷史庫學(xué)習(xí)的正常篩面情況進(jìn)行對比分析，發(fā)現(xiàn)該異常是由于旋流器二段堵塞產(chǎn)生的篩面異常，并將異常結(jié)果使用SDK開發(fā)包寫入控制系統(tǒng)，作為故障報(bào)警條件2?？刂葡到y(tǒng)將故障報(bào)警條件1與故障報(bào)警條件2進(jìn)行邏輯判斷，該判斷結(jié)果作為原煤入洗傳輸設(shè)備的聯(lián)鎖條件，同時(shí)在上位機(jī)生成報(bào)警記錄(圖3)。

圖1 重介旋流器入料壓力變化曲線

圖2 矸石篩篩面視頻信號(hào)正常、異常對比

圖3 堵塞報(bào)警信息

4 結(jié) 語

振動(dòng)篩智能巡檢機(jī)器人系統(tǒng)完成后，有效解決了三河口選煤廠無壓三產(chǎn)品旋流器二段堵塞未及時(shí)發(fā)現(xiàn)的問題。該技術(shù)通過及時(shí)發(fā)現(xiàn)二段堵塞報(bào)警，并停止原煤入洗，防止中煤、矸石混入精煤，影響產(chǎn)品質(zhì)量。系統(tǒng)以最快的速度、最少的影響范圍結(jié)束事故影響，減輕由于二段堵塞產(chǎn)生的事故工作量，并且能通過調(diào)度電話系統(tǒng)擴(kuò)音警告已進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域邊界人員迅速遠(yuǎn)離該區(qū)域，對保證選煤廠安全、正常生產(chǎn)，起到了重要作用。