楊麗華，王明月，丁明星

(山東港口日照港集團(tuán)嵐山港務(wù)有限公司，山東 日照 276800 )

1 研究背景

礦石自動(dòng)化系統(tǒng)是一套集碼頭皮帶機(jī)卸船、管帶機(jī)疏港為一體的專(zhuān)業(yè)化、自動(dòng)化系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)礦石卸船至堆場(chǎng)，再?gòu)亩褕?chǎng)至山鋼、日鋼兩大鋼廠(chǎng)的輸送，也可實(shí)現(xiàn)卸船到鋼廠(chǎng)的直通聯(lián)運(yùn)。系統(tǒng)皮帶機(jī)共有26條，全長(zhǎng)約27.2 km，通過(guò)18座轉(zhuǎn)運(yùn)站環(huán)環(huán)相扣，其中單機(jī)最長(zhǎng)約3.6 km(見(jiàn)圖1)。目前的巡檢主要依靠人工巡檢，人員高空行走巡查一遍至少需要3 h，勞動(dòng)強(qiáng)度大，危險(xiǎn)系數(shù)高。

圖1 礦石自動(dòng)化系統(tǒng)沿線(xiàn)

2 主要技術(shù)及創(chuàng)新點(diǎn)

本文在研究傳統(tǒng)巡檢方式的基礎(chǔ)上，結(jié)合生產(chǎn)業(yè)務(wù)實(shí)際情況，將技術(shù)手段與管理模式相結(jié)合，對(duì)皮帶機(jī)巡檢模式進(jìn)行研究與改革。通過(guò)改善設(shè)備性能狀況，充分利用全面封閉隔離、兩級(jí)監(jiān)控互補(bǔ)、人員實(shí)時(shí)定位、智能機(jī)器人巡檢等信息化、自動(dòng)化手段，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備設(shè)施、生產(chǎn)作業(yè)、檢修工作區(qū)域進(jìn)行全方位管控，較好地改善了長(zhǎng)距離皮帶機(jī)巡檢及生產(chǎn)管理粗放問(wèn)題，達(dá)到安全、省工、降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度的目的，形成皮帶機(jī)運(yùn)行時(shí)無(wú)人巡檢、停機(jī)后對(duì)設(shè)備進(jìn)行全方位、全覆蓋檢查、維護(hù)、保養(yǎng)的管理模式，達(dá)到安全高效運(yùn)行的目標(biāo)[1]。

2.1 實(shí)施“三位一體”封閉隔離，實(shí)現(xiàn)全面安全防護(hù)

從設(shè)備與人員的安全有效隔離著手，最大程度降低人員闖入、觸碰設(shè)備導(dǎo)致的安全風(fēng)險(xiǎn)，提升皮帶機(jī)接觸范圍內(nèi)的安全性。

2.1.1 設(shè)備重點(diǎn)高風(fēng)險(xiǎn)位置單區(qū)域封閉

對(duì)滾筒、電機(jī)、配重、轉(zhuǎn)動(dòng)部位等設(shè)備重點(diǎn)高風(fēng)險(xiǎn)部位進(jìn)行單區(qū)域隔離，杜絕人員靠近危險(xiǎn)設(shè)備及區(qū)域，如圖2和圖3所示。

圖2 滾筒區(qū)域隔離

圖3 配重區(qū)域隔離

2.1.2 巡檢路線(xiàn)全面封閉隔離

管帶機(jī)展開(kāi)段加防護(hù)網(wǎng)至成管段(見(jiàn)圖4)；普通皮帶機(jī)沿線(xiàn)回程托輥全線(xiàn)隔離(見(jiàn)圖5)；為保障清料安全，在轉(zhuǎn)運(yùn)站內(nèi)清料拋料點(diǎn)加裝清料護(hù)網(wǎng)。

2.1.3 轉(zhuǎn)運(yùn)站大區(qū)域封閉隔離

對(duì)18個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn)站、堆取料機(jī)軌道梁進(jìn)行大區(qū)域封閉隔離，對(duì)山鋼、日鋼接口處進(jìn)行門(mén)禁上鎖管理。

2.1.4 門(mén)禁連鎖皮帶機(jī)上位系統(tǒng)

將門(mén)禁并入皮帶機(jī)系統(tǒng)，人員進(jìn)出塔可實(shí)時(shí)在監(jiān)控畫(huà)面顯示。上位機(jī)中顯示有人、無(wú)人信號(hào)，對(duì)進(jìn)出入轉(zhuǎn)接站人員進(jìn)行全面管控，同時(shí)在上位機(jī)中設(shè)置“皮帶機(jī)啟動(dòng)復(fù)位按鈕”權(quán)限，進(jìn)一步限制皮帶機(jī)誤啟動(dòng)[2]。

圖4 管帶機(jī)展開(kāi)段隔離防護(hù)網(wǎng)

圖5 普通皮帶機(jī)沿線(xiàn)隔離防護(hù)網(wǎng)

2.2 提升監(jiān)控覆蓋率，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控區(qū)域模塊化管理

皮帶機(jī)在生產(chǎn)過(guò)程中長(zhǎng)時(shí)間負(fù)載運(yùn)行，設(shè)備自身極易發(fā)生故障，需要對(duì)其全線(xiàn)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，傳統(tǒng)監(jiān)控巡檢模式難以勝任這項(xiàng)龐雜的工作。面對(duì)這項(xiàng)難題，本文分三步完成了對(duì)監(jiān)控使用管理模式的優(yōu)化升級(jí)。

2.2.1 提升監(jiān)控覆蓋率

將原有視頻監(jiān)控全部升級(jí)為高清數(shù)字監(jiān)控，經(jīng)過(guò)全面梳理，在原有29個(gè)監(jiān)控?cái)z像頭優(yōu)化調(diào)整的基礎(chǔ)上，再新增44個(gè)，系統(tǒng)高清監(jiān)控?cái)z像頭累計(jì)達(dá)251個(gè)，實(shí)現(xiàn)了皮帶機(jī)關(guān)鍵部位、二級(jí)以上風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)視頻全覆蓋。

2.2.2 推行二級(jí)監(jiān)控管理

在現(xiàn)場(chǎng)班組分別建設(shè)3個(gè)二級(jí)監(jiān)控室，在中央集控室全面管控的基礎(chǔ)上，讓現(xiàn)場(chǎng)班組對(duì)各自所屬區(qū)域?qū)嵭兄攸c(diǎn)管控。運(yùn)行中設(shè)備的監(jiān)控點(diǎn)在中控室監(jiān)控電視墻上全覆蓋顯示，各區(qū)域運(yùn)行中設(shè)備的監(jiān)控點(diǎn)在現(xiàn)場(chǎng)班組監(jiān)控電視墻對(duì)應(yīng)顯示，形成中控、現(xiàn)場(chǎng)兩級(jí)監(jiān)控巡檢，實(shí)現(xiàn)設(shè)備管控互補(bǔ)。

2.2.3 分級(jí)別、分流程顯示畫(huà)面

為降低監(jiān)控圖像切換、監(jiān)視任務(wù)量，根據(jù)運(yùn)料流程、重要程度逐一對(duì)監(jiān)控畫(huà)面進(jìn)行梳理、歸類(lèi)，對(duì)監(jiān)控區(qū)域進(jìn)行模塊化管理，形成一級(jí)監(jiān)控位置靜止顯示，二級(jí)監(jiān)控位置滾動(dòng)顯示，克服監(jiān)控巡檢任務(wù)龐雜難題。

2.2.4 人員實(shí)時(shí)定位，實(shí)現(xiàn)位置狀態(tài)管控

為確保最大程度降低作業(yè)人員進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)的安全，采用GPS定位系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員進(jìn)行精準(zhǔn)定位?，F(xiàn)場(chǎng)工作人員每人佩戴電子工位卡，可在后臺(tái)實(shí)時(shí)查看人員位置和運(yùn)行軌跡，對(duì)人員進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤、提醒，確保作業(yè)人員位置狀態(tài)管控到位。

2.3 安全保護(hù)裝置升級(jí)，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行巡檢無(wú)人化

皮帶機(jī)設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性及安全保護(hù)裝置可靠性是進(jìn)行設(shè)備運(yùn)行巡檢無(wú)人化的基礎(chǔ)。在管理優(yōu)化的基礎(chǔ)上，還通過(guò)技術(shù)改造創(chuàng)新以及智能化、信息化手段夯實(shí)設(shè)備可靠性基礎(chǔ)。

2.3.1 提升設(shè)備運(yùn)行可靠性，升級(jí)安全保護(hù)裝置

通過(guò)對(duì)皮帶機(jī)主要故障類(lèi)型進(jìn)行分析，對(duì)跑偏、堵料等皮帶機(jī)高頻故障進(jìn)行專(zhuān)項(xiàng)研討。通過(guò)改造雙面料流調(diào)節(jié)裝置(見(jiàn)圖6)、加裝自動(dòng)糾偏托輥組(見(jiàn)圖7)、空載扭轉(zhuǎn)反向調(diào)節(jié)、制作更換加長(zhǎng)型托輥等，有效實(shí)現(xiàn)調(diào)偏調(diào)扭。

圖6 雙面料流調(diào)節(jié)裝置改造

圖7 加裝自動(dòng)糾偏托輥組

安全裝置是保障系統(tǒng)安全運(yùn)行的關(guān)鍵。原堵料開(kāi)關(guān)不能有效檢測(cè)料堵，溜槽內(nèi)堵料現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，為保障系統(tǒng)的安全運(yùn)行，通過(guò)應(yīng)用上下游料流開(kāi)關(guān)、改造限料裝置(見(jiàn)圖8)、改造“鼠夾式”堵料開(kāi)關(guān)(見(jiàn)圖9)、對(duì)安全保護(hù)裝置實(shí)施升級(jí)改造。大幅提升安全保護(hù)裝置的有效性，實(shí)現(xiàn)溜槽堵料預(yù)警防控。

圖8 限料裝置改造

圖9 “鼠夾式”堵料開(kāi)關(guān)

2.3.2 探索信息化手段，推進(jìn)智能機(jī)器人巡檢

智能巡檢機(jī)器人(見(jiàn)圖10)運(yùn)用圖像識(shí)別、熱成像、識(shí)音分析等技術(shù)，對(duì)長(zhǎng)距離管帶機(jī)輸送過(guò)程中設(shè)備異常狀況和環(huán)境工況進(jìn)行定時(shí)、定點(diǎn)、定量的移動(dòng)式巡檢。

圖10 智能巡檢機(jī)器人

3 效益分析

通過(guò)全面封閉隔離、兩級(jí)監(jiān)控互補(bǔ)、人員實(shí)時(shí)定位等手段，以皮帶機(jī)運(yùn)行無(wú)人巡檢模式代替?zhèn)鹘y(tǒng)巡檢模式，大幅降低勞務(wù)用工，實(shí)現(xiàn)安全高效全程設(shè)備管控，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

3.1 經(jīng)濟(jì)效益

傳統(tǒng)皮帶機(jī)巡檢模式，每條皮帶機(jī)至少配備2名巡檢人員，按照三班倒機(jī)制，每條皮帶機(jī)需要6名巡檢人員。對(duì)巡檢模式改進(jìn)后，平均每4條皮帶機(jī)配備2名巡檢人員，勞務(wù)用工成本降為原有的1/4。目前共有皮帶機(jī)26條，按照每人5 000元/月的用工成本，年度節(jié)省5 000×6×3×12=108萬(wàn)元。

多項(xiàng)技術(shù)、管理提升措施大幅降低生產(chǎn)停機(jī)時(shí)間，按照每年輸送系統(tǒng)溜管堵料10次、卸船系統(tǒng)堵料10次，每次節(jié)省清料時(shí)間24 h計(jì)算。依據(jù)礦石系統(tǒng)輸送礦砂時(shí)平均作業(yè)效率約5 000 t/h，每年提高運(yùn)量240萬(wàn)t，礦砂運(yùn)費(fèi)7.5元/t，運(yùn)送礦砂成本約5.5元/t，年可增加利潤(rùn)約480萬(wàn)元。

3.2 社會(huì)效益

運(yùn)行巡檢無(wú)人化模式最大限度實(shí)現(xiàn)了人機(jī)分離，從根本上保障了皮帶運(yùn)行過(guò)程中操作、維修人員的人身安全。人員只需要在設(shè)備停機(jī)時(shí)進(jìn)場(chǎng)巡檢，勞動(dòng)強(qiáng)度降低。避免運(yùn)行巡檢環(huán)境下粉塵、噪音等職業(yè)健康問(wèn)題，作業(yè)環(huán)境大為改善。

4 應(yīng)用推廣

日照港嵐山公司的皮帶機(jī)運(yùn)行巡檢無(wú)人模式的研究與應(yīng)用在同行業(yè)解決了人工+監(jiān)控巡檢模式下存在的突出問(wèn)題，各項(xiàng)創(chuàng)新措施環(huán)環(huán)相扣，大幅推進(jìn)了皮帶機(jī)運(yùn)行管理向無(wú)人化邁進(jìn)的發(fā)展速度。隨著巡檢機(jī)器人擴(kuò)大使用范圍，此巡檢模式將產(chǎn)生更大效益。同時(shí)，本項(xiàng)目通過(guò)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)梳理、安全保護(hù)裝置改造、二級(jí)監(jiān)控互補(bǔ)、智能巡檢機(jī)器人等技術(shù)與管理手段實(shí)現(xiàn)皮帶機(jī)設(shè)備運(yùn)行巡檢無(wú)人化，對(duì)國(guó)內(nèi)皮帶機(jī)行業(yè)設(shè)備巡檢模式改革和人機(jī)隔離、本質(zhì)化安全建設(shè)具有較大的借鑒意義，可在港口、礦山、冶金、電廠(chǎng)等行業(yè)進(jìn)行推廣應(yīng)用。