工业机器人智能巡检系统在选煤厂的应用_栗培国.pdf

工业机器人智能巡检系统在选煤厂的应用 栗培国 平顶山天安煤业股份有限公司 田庄选煤厂, 河南 平顶山 467013 摘 要 田庄选煤厂为解决人工巡检设备存在的劳动强度大、 效率低等问题, 利用工业机 器人智能巡检系统代替人工巡检; 优化后的实际应用表明, 该系统可简化人工操作的繁琐程序 和流程, 提高工作效率, 结合现代互联网大数据技术, 可实现远程监管, 提升选煤厂智能化、 自动化水平。 关键词 选煤厂; 工业机器人; 人工巡检; 智能巡检系统; 智能报警; 应用效果 中图分类号 TD948. 1 文献标识码 A 文章编号 1005-8397202008-0030-03 收稿日期 2020-02-15 DOI 10. 16200/ j. cnki. 11-2627/ td. 2020. 08. 008 作者简介 栗培国1972, 男, 陕西子洲人, 1996 年毕业于中国矿业大学选矿工程专业, 工学学士, 平顶山天安煤业股份有限公司田 庄选煤厂工程师。 引用格式 栗培国. 工业机器人智能巡检系统在选煤厂的应用 [J]. 煤炭加工与综合利用, 20208 30-32. 田庄选煤厂是一座大型矿区型炼焦煤选煤 厂, 设计能力为 10. 0 Mt/ a[1], 入选原煤来源于 平煤神马集团下属的 10 余对矿井, 主要煤种为 炼焦煤。 选煤厂原煤以全粒级小于 300 mm入 选, 采用块煤重介斜轮分选末煤三产品重介旋 流器分选TBS 粗煤泥分选煤泥浮选等 4 级分选 工艺[2]; 主导产品为 1/3 焦精煤和焦精煤, 具有 低灰、 低硫、 高粘结性等特点[3]。 选煤厂是流水线、 连续生产型工厂, 洗选加 工过程中的任一环节出现故障, 都将可能导致系 统停止运行。 生产线被动停止对企业损失较大, 不但减少洗选产能, 而且对介质系统、 洗水循环 系统、 能源消耗系统、 生产控制系统的影响尤其 大[1]。 洗选过程中关键设备的维护保障是企业生 产的重要一环。 以前选煤厂采取人力巡检, 由专 业班组通过眼看、 耳听、 鼻闻的方式实地勘察设 备运行状态及故障情况, 收集到的信息报送机电 维护部门, 由其进行故障排查、 设备检修; 后来 为了方便职工巡检, 配备了一些手持巡检设备, 由专业人员实地勘察设备情况, 并报送信息, 具 备了一定的先进性, 也提高了巡检效率。 但不论 哪种方式, 始终没有脱离人力巡检的工作模式。 在生产负荷小, 设备运转时间短的情况下, 这种 方式可以满足生产需求。 而随着生产负荷加大, 设备运转时间大幅度增加, 人力巡检方式的弊端 逐渐暴露出来, 巡检实时性差, 故障判别的准确 性低, 直接导致设备运行效率大幅度下降。 1 工业机器人智能巡检系统需求分析 工业机器人智能巡检系统可针对生产厂房设 备布局, 在最大范围内巡检生产现场重点关键设 备, 实时监测生产环境状况和设备运行状况, 如 监测设备运行温度、 环境起火或烟雾、 筛板翘头 或破裂漏料、 溜槽拥堵、 胶带跑偏、 胶带撕裂、 托辊卡死等生产事故。 在生产调度指挥中心及关 键控制岗位呈现图像及数据, 可实时预警。 利用 工业机器人技术、 视频监测分析、 可见光视频监 控、 在线红外热成像, 设计实现能够24 h 不间断 对设备运行状态和生产物料状态进行图像、 温度 的实时监测及故障报警, 对监测数据进行分析, 并向生产自控系统提供数据支持。 工业机器人智能巡检系统要求真正实现利用 视频技术、 红外热成像技术、 烟雾监测技术相互 整合, 实现一体式监测报警功能。 主要研究内容 包括轨道行走控制、 视频监测、 热红外成像区域 测温预警、 烟雾感知预警, 把多种不同的信号整 合在一起, 设计制作统一的控制系统, 统一的数 据通讯系统, 统一的后台控制系统。 同时考虑研 03 煤炭加工与综合利用 COAL PROCESSING 自动控制 时, 系统能够在全自主的模式下, 根据预先设定 的任务或者由用户临时指定的任务, 通过工业机 器人各功能单元的配合实现对设备的检测功 能[5]。 2 智能巡检系统组成及功能 智能巡检系统由工业机器人本体、 轨道平 台、 供电平台、 通信平台、 管控平台组成。 采用 轨道式机器人, 能够精确控制运动路线, 运动速 度快, 工作效率高。 该系统具有操作简单、 监测 精准、 运行稳定、 维护方便等优点。 2. 1 工业机器人本体 工业机器人本体的集成图像温度采集系统、 云台控制模块、 智能自动巡航、 紧急避障功能、 紧急运行暂停恢复功能、 光电限位行程系统等功 能, 是完成巡检任务的核心部件。 1图像温度采集系统。 图像温度采集系统 主要是热成像双光谱网络智能球形摄像机, 采用 1/1. 8” 高性能传感器, 可见光最大分辨率可达 1 920 1 080 30 fps, 图像清晰, 不仅能够看到 实时热图像, 而且还能通过红外视频及相关温度 测量数据来进行过程控制及事前报警、 最高温十 字定位, 具有 1 条线测温、 10 个框测温和 10 个 点测温, 关联测温预留位置 100 个, 具有温度异 常报警功能和雨刷功能[6]。 2云台模块。 云台模块在水平方向 0 360自由旋转, 旋转速度键控操作每秒 100, 手 动操作每秒 0. 5100。 2. 2 轨道平台 工业机器人智能巡检系统的轨道平台由高强 度铝合金导轨拼接构成, 是工业机器人的主体支 撑轨道。 轨道平台要求承载质量 80 kg 以上, 每 隔 3 m 安装 1 只轨道固定支架。 轨道设计选用拖 链式直线 40 m 轨道, 采用铝合金特质型材, 防 锈氧化处理, 既能提高抗腐蚀能力, 又可以提高 表面的硬度, 增加抗磨损性能。 轨道平台在生产设备上方区域采用吊装方 式, 使系统可覆盖 5 台末精煤脱介筛、 5 台原煤 分级筛、 2 台刮板运输机、 2 台重介斜轮分选机、 2 台块煤脱介筛、 2 台胶带运输机以及一些溜槽 等相关设备。 2. 3 供电平台 工业机器人智能巡检系统的供电平台主要为 工业机器人本体正常工作提供能源动力供给, 要 求有可靠的电源供应。 系统采用充电电池和市电 系统相结合的供电方式, 24 h 在线供电, 即使在 市电供电短暂停止时, 工业机器人系统仍可正常 工作, 同时具有过流保护装置。 2. 4 通信平台 工业机器人智能巡检系统采用有线通信方 式。 通过拖链式内置网线保证工业机器人实时传 输, 用现场光纤通信传输网络敷设的光缆及 10/ 100 M 光纤收发器作为本系统的主干传输设备, 以太网无源光网络光纤接入解决方案, 所有的控 制信号、 视频数据、 现场传感器采集的数据及报 警信息均通过有线网络传输, 工业机器人和远程 生产调度中心通过以太网进行通讯, 与选煤厂生 产监控系统互联互通。 2. 5 管控平台 系统与原有的机电设备巡检系统融合对接, 实时监测数据通过数据网络存入机电设备巡检系 统, 可由机电设备巡检系统统一汇总各个时段监 测设备的具体情况, 交由维护人员翻阅查看, 为 维检部门排布检修计划提供数据支持。 逐步实现 预防性检修和周期性检修。 设备监测数据全部集 中采集到生产调度指挥中心, 实现科学、 高效调 度, 实现温度监测预警、 烟雾监测预警、 现场环 境设备监测。 3 应用效果 根据生产实际情况, 在重介主厂房安装轨道 式工业机器人智能巡检系统, 自动巡检 5 台末精 13 2020 年第 8 期栗培国 工业机器人智能巡检系统在选煤厂的应用 ChaoXing 煤脱介筛、 5 台原煤分级筛、 2 台斜轮分选机、 3 台块煤转载胶带运输机等关键设备。 采用吊轨式 安装, 拖链和划线方式提供数据和电力支持, 搭 载红外热成像功能、 红外远距离测温功能、 烟雾 报警功能等, 对末精煤脱介筛电机、 激振器进行 图像和温度监测。 现场如图 1 所示。 在生产调度 指挥中心安装后台控制显示系统, 远程实时监测 末精煤脱介筛、 原煤分级筛、 胶带运输机运转情 况, 末精煤脱介筛筛面物料脱介和末煤旋流器分 选情况, 胶带运输机托辊运转情况, 脱介筛电 机、 胶带运输机电机温度预警, 生产环境烟雾预 警等, 由系统根据预警参数设置, 实时监测温 度、 烟雾情况, 完全代替人力巡检。 检测中心界 面如图 2 所示。 图 1 工业机器人智能巡检系统现场 图 2 工业机器人智能巡检系统检测中心界面 实践表明, 工业机器人智能巡检系统的应用 解决了生产调度和设备维护部门不能实时把控设 备运行状态的问题,解决了岗位人员不足的问 题, 解决了设备运行稳定性差的问题, 解决了生 产设备运行效率低的问题, 解决了部分设备隐患 转变成生产事故的问题; 降低了职工劳动强度, 减少了职工接触粉尘及噪声的时间, 提高了设备 运行效率, 提高了生产安全保障能力。 项目实施后经济效益显著。 机器人智能巡检 代替人力巡检, 按照目前各生产区域巡检人员配 置, 4 岗合 1 岗, 可减少 40 名岗位人员, 节约人 工成本; 设备监测更加及时准确, 可及时发现设 备隐患; 把工作人员从恶劣的环境中解脱出来, 提高了人身安全保障, 节约安全生产成本; 节约 检修时间, 增加生产时间, 增加经济效益。 4 结 语 工业机器人智能巡检系统的研究和设计应用, 既提升了巡检系统的智能化水平, 又提高了企业 的自动化水平, 取得了较好的效果。 对接融入生 产监控系统, 既能达到生产调试管控要求, 又可 满足管理人员远程检查生产情况, 形成生产管理 更加关注对生产现场设备的 “事前预警”, 及时掌 握生产现场情况, 为生产设备稳定运行提供保障; 同时减少了职工接触粉尘及噪声的时间, 降低了 职工劳动强度, 提高了生产安全保障。 参考文献 [1] 曾庆刚, 栗培国, 方鲁香.冗余设计在选煤厂技改中的 实践与思考 [J]. 选煤技术, 20191 114-119. [2] 张丙申. 基于专家控制系统的 TBS 干扰床分选机的应用 [J]. 选煤技术, 20155 77-79. [3] 孔忠伟. 田庄选煤厂中煤提质系统改造实践与思考 [J]. 选煤技术, 20171 49-51, 55. [4] 裴文良, 周明静, 李军伟.综合管廊智能巡检机器人的 设计 [J]. 制造业自动化, 2017, 391 91-93. [5] 毛延翩, 杨树锋. 智能机器人在溪洛渡电站出线场实景 巡检系统中的应用 [J].电工技术, 201922 123- 125. [6] FLIR 红外热像仪的几种简单应用 [J].中国仪器仪表, 200412 21. 23 煤炭加工与综合利用2020 年第 8 期 ChaoXing