高庄选煤厂智能化技术创效实践_揭春娟.pdf

高庄选煤厂智能化技术创效实践 揭春娟, 殷宪文, 苏怀东, 胡安明, 赵 伟, 自喜伟, 徐化猛 枣庄矿业集团高庄煤业有限公司, 山东 枣庄 277000 摘 要 阐述了高庄选煤厂立足于 “节能减排、 减员提效和提质创效” 的生产理念, 通过 应用顺逆煤流启车、 开发生产智能控制系统、 创新巡检管理模式等智能化装备技术手段, 推动 技术创效的主体架构和实施过程; 实施效果表明, 该建设实现了密度控制系统的自动调节和反 馈, 提高了设备的稳定性和可靠性, 保证了职工的职业健康, 并取得了显著的经济效益。 关键词 选煤厂; 智能化技术; 智能控制; 巡检管理; 提质创效 中图分类号 TD948. 9 文献标识码 A 文章编号 1005-8397202010-0012-04 收稿日期 2020-06-24 DOI 10. 16200/ j. cnki. 11-2627/ td. 2020. 10. 003 作者简介 揭春娟1977, 女, 山东菏泽人, 1999 年毕业于山东科技大学化学工程与工艺专业, 高庄煤业有限公司工程师。 引用格式 揭春娟, 殷宪文, 苏怀东, 等. 高庄选煤厂智能化技术创效实践 [J]. 煤炭加工与综合利用, 202010 12-15. 1 概 述 高庄选煤厂隶属于枣庄矿业集团高庄煤业公 司, 是典型的矿井型选煤厂, 设计生产能力 3. 3 Mt/ a。 选煤工艺为原煤 1 mm 预脱泥无压给料 三产品重介质旋流器主选501 mmTBS 粗煤 泥分选1 0. 25 mm 细煤泥直接浮选工艺 0. 250 mm。 自 1997 年投入生产以来, 已服务 23 a, 历 经数次技术革新, 依然存在老厂普遍突出的 “工 艺繁琐复杂、 生产人员杂多、 效率低下” 的问 题, 在当前整个行业动能转换、 换挡升级的大形 势下, 选煤厂提出, 通过应用选煤智能化装备技 术, 实现提质提效的目标[1-2]。 2 问题分析 依靠智能化装备技术升级带动生产系统和劳 动组织的 “双优化”, 实现 “节能、 减员、 提 质” 的建设目标图 1, 解决生产中存在的影响 生产效率和经济效益的问题。 1解决工艺系统繁琐, 事故率高, 工作强 度高大, 人员功效低的问题; 2解决质量控制大多依赖于经验, 人工干 预频繁, 指标管控精准度低的问题; 3解决生产集中控制设备空载时间长的能 耗问题[3-4]。 图 1 主体架构思想 3 技术实施 3. 1 以节能减排为核心的系统启停控制设计 行业内绝大部分选煤厂生产集中控制系统为 逆煤流启车、 顺煤流停车, 造成密度控制调整阶 段设备空载时间近 30 min。 随着系统设备稳定 性、 可靠性的提高及总线通讯、 监控技术的发 展, 提高了煤流自动化技术水平, 无负荷状态下 同时启动来料和输送设备成为可能。 考虑选煤生 产运输系统与煤泥水系统联合运行的可行性, 首 先启动密度控制系统相关设备, 在密度控制系统 稳定过程中, 按顺煤流方式依次启动其他相关设 备, 降低设备空载时的电力损耗图 2。 21 煤炭加工与综合利用 COAL PROCESSING 同时在现场设定声光信 号返回接收装置, 在系统自检预判过程中, 加强 人员警戒, 保证现场人员人身安全, 待系统设备 备妥之后, 开始进行系统启车[5]。 2设备保护。 该控制方式应用的前提是设 备可靠、 无故障, 故电器设备及运输设备的保护 必须完好齐全、 性能先进。 设计安装施耐德 LTM 系列电动机保护装置, 实现设备运行时对电流、 电压等信号的采集及故障报警功能; 应用新型运 输保护设施, 实现堆煤、 打滑、 跑偏及断链等保 护功能; 使用给煤机变频技术, 自适应入料量, 减少超载或空载运行时间, 提高设备工作效率, 降低能耗[6]。 3PLC 程序设计。 煤流控制通讯利用施耐 德工业以太网络, 实现系统的稳定性、 安全性和 快速性, 现场各类信号利用 Profibus-DP 总线方 式连接和控制管理, 应用 PLC 面向对象的编程方 法, 根据工程实际情况布置监控画面, 对煤流进 行连锁编程, 实现水平衡密度控制系统的先开 车、 选煤设备的逆煤流开车、 输煤系统的顺煤流 开车等功能[7]。 3. 2 以提质创效为核心的生产智能控制系统的 升级 设计重介生产智能控制系统, 重点是构建密 度、 精灰精煤产品灰分、 内灰浮沉试验中小于 1. 45 g/ cm3产品的灰分的大数据映射库, 利用 python 大数据分析技术, 采用分层抽样, 选择部 分数据作为规律研究样本, 利用 numpy 类库中的 genfromtxt 方法解析, 创建了一个包含特征值密 度、 精 灰、 内 灰 的 矩 阵; 使 用 pylab 类 库 matplotlib 的接口的 plotting 方法建一个二维散 点图, 可在两个维度上分析数据集的特征值, 实 现函数局部优化、 规律算法拟合, 形成规律拟合 趋势图图 3, 为重介密度的自动调整提供调整 模型, 稳定质量波动区间, 提高精煤回收率[8-10]。 图 3 灰分与密度规律拟合曲线 31 2020 年第 10 期揭春娟, 等 高庄选煤厂智能化技术创效实践 大数据分析需要海量的标准数据储存, 需要 逐步构建和完善, 才可以建立灰分 Y 与密度 X 规 律拟合趋势关系图, 依据多项式关系, 可以实现 密度与灰分的自动解耦调节。 3. 3 以减人提效为核心的巡检模式的应用 “无人值守, 专人巡检” 生产管理模式, 是 一种高效、 安全的集约化生产管理模式, 开发手 机 APP 设备巡检软件, 建立标准数据库, 制定 巡检规范和标准, 设计巡检路线和条目, 形成日 常点检、 专业定期点检、 专业精密点检、 技术诊 断与倾向管理、 精度/ 性能测试检查相结合的 “五层防护线”, 实现岗位区域化管理, 实现安全 效益、 经济效益及社会效益的全面提升[11]。 3. 3. 1 巡检后台数据库的建立 数据库图 4 可依据划分区域设计巡检线 路, 每条线路设定分配巡检人员、 巡检周期、 巡 检点; 巡检点下设巡检设备、 巡检条目及巡检规 范和标准; 数据库需录入涉及安全生产的机械、 电气、 安全等方面内容, 对巡检路线分配设备条 目时, 可从中调用; 每条数据线路必须绑定动态 二维码、 设置编号, 实现映射对应。 图 4 巡检标准数据库 3. 3. 2 巡检前端 app 终端 手持巡检智能终端为定制版安卓智能手机, 安装开发设计的智能巡检 app。 智能巡检 app 共 分我的任务、 自由拍、 领导巡岗、 结果查询、 到 位统计、 漏检统计、 异常统计、 缺陷管理等 8 个 模块图 5。 结果查询、 到位统计、 漏检统计、 异常统计、 缺陷管理等模块主要是巡检结果的查 询及推送, 我的任务、 自由拍、 领导巡岗 3 个模 块为不同权限巡检模块, 我的任务模块为巡检人 员日常巡检使用模块。 图 5 手持巡检终端界面 3. 3. 3 巡检路线及扫码流程 具体操作为 首先点击任务模块, 进入巡检 线路界面图 6, 不同巡检人员巡检线路不同, 点击巡检线路后进入巡检点列表, 扫描二维码后 进入巡检线路下巡检点的设备列表界面, 点击具 体设备即可对其情况进行巡检可上传图片或文 字描述, 巡检完毕点击上传即可完成本设备 巡检。 图 6 巡检路线示意 4 实施效果 1实现了密度控制系统的自动调节和反馈, 减少了人为干预, 精准度大大增加, 精煤灰分波 动区间由 0. 8降低至 0. 3, 精煤回收率提高 0. 5, 年多产精煤 1. 71 万 t, 按照精煤与中煤 差价 800 元/ t 计算, 年创效 1 368 万元。 2提高了设备的稳定性和可靠性, 降低了 设备空载时间及电力损耗约 66 万 kWh, 年创 效 46 万元。 3实现了 “无人值守、 专人巡视” 的集约 生产管理模式, 人员完成 “专人专岗” 的固定模 41 煤炭加工与综合利用2020 年第 10 期 式到 “一岗多责” 工作模式的转变, 节约人工 78以上。 4将人员从脏、 累、 苦、 险岗位解放出来, 减少人员与职业危害岗点的接触时间, 保证了职 工的职业健康, 提高了职工工作幸福指数。 5 结 语 选煤智能化装备技术的应用效果, 充分体现 了智能化装备技术推动 “节能、 增收、 减员” 的 经济效能, 今后将充分利用 “互联网”、 大数 据等技术, 联合制造企业, 推进设备技术研发、 制造, 总结提炼, 为选煤行业的智能化装备技术 发展做出贡献。 参考文献 [1] 鄢晓非, 魏晓平. 产业结构转型背景下我国煤炭企业进 退机制研究 [J]. 求索, 201511 46-49. [2] 王新华, 李娅飞. 新旧动能转换背景下山东省煤炭产业 发展路径分析 [J]. 煤炭经济研究, 2018, 388 13- 17. [3] 刘志鹏. 企业如何实施减员增效 [J]. 今日工程机械, 20175 82-83. [4] 申宝宏, 雷 毅, 刘见中, 宋雪飞. 煤炭机械装备国内 外技术现状及发展展望 [J]. 煤矿开采, 2015, 201 1-4. [5] 张书翰. 浅析 PLC 技术在煤炭工程电气自动化中的应用 [J]. 科技经济导刊, 2019, 275 103. [6] 李艳崇. 选煤设备机电数据远程状态监控系统的设计与 实现 [J]. 自动化与仪器仪表, 20194 45-48. [7] 张艳青, 吴朝龙.PLC 控制技术在选煤厂的应用探讨 [J]. 科技创新与应用, 201611 116. [8] 李 勇. 重介选煤系统的密度控制研究 [J]. 能源与节 能, 20184 166-167. [9] 孙明立. 重介选煤密度测控系统的应用研究 [J]. 中小 企业管理与科技, 201616 171-172. [10] 韩泰然. 互联网大数据管理平台在煤炭智慧企业中的 实践 [J]. 煤炭技术, 2019, 381 178-180. [11] 罗 雪.石板选煤发电厂选煤车间实施巡检工作制度 [J]. 煤炭加工与综合利用, 20101 52. 􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮 上接第 11 页 当滤液浓度 C 每增加 1 个百分点时, 滤饼产率 γs 随之减少 2. 49 个百分点; 脱水效率下降 2. 10 个百 分点; 滤饼降灰率升高 2. 02 个百分点, 滤液增灰 率减少 8. 41 个百分点; 循环系数增加 0. 026。 鉴于滤液中携带了灰分较高的煤泥, 所以滤 饼灰分有所降低。 这在选煤厂产品质量监控体系 中应予重视, 但勿要刻意追求, 因为这是以提高 滤液浓度为代价的, 从技术经济合理性层面上 看, 是不合理的。 滤液浓度的提高, 必然导致煤泥循环量升高, 使得精选浮选机负荷加大。 加压过滤机滤布状态 是决定滤液浓度高低的决定因素。 保持滤布良好 状态的工作应该纳入选煤厂精细管理范畴之中。 参考文献 [1] 于尔铁. 现代煤质管理 [M].北京 煤炭工业出版社, 1989. [2] 刘炯天, 樊民强. 试验研究方法 [M]. 中国矿业大学出 版社, 2006. [3] 吴大为, 于一栋, 苑金朝, 等. 谈谈煤泥水处理 一文 的意义和影响 [J]. 选煤技术, 20191 1-6. [4] 唐联松, 吴大为, 王永胜, 等.浓缩机浅度浓缩大排底 流的分析与指标预测 [J].煤炭加工与综合利用, 1996 3 74-76. [5] 吴大为, 王克和, 李维安, 等.动力煤选煤厂煤泥水原 则流程的研究 [J]. 煤炭学报, 19944 430-438. [6] 黄淮北.脱泥浮选流程 [J].煤炭加工与综合利用, 20035 14-17. [7] 张贤贤. 对煤泥水流程中小循环的分析 [J].煤炭加工 与综合利用, 20121 19-22. [8] 汤义春, 桂洋洋, 朱再胜, 等.GPJ-120 型加压过滤机 在潘集选煤厂的工艺效果 [J].煤炭加工与综合利用, 20203 11-14, 17. 51 2020 年第 10 期揭春娟, 等 高庄选煤厂智能化技术创效实践