王蒙蒙

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 2018011

摘  要:隨著(zhù)科技的發(fā)展，各行各業(yè)都在推進(jìn)智能化建設，智能化是在信息收集、自動(dòng)化建設基礎上誕生的更高級的技術(shù)。隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的進(jìn)步、設備性能的提高，選煤行業(yè)也具備了進(jìn)行智能化建設的條件。文章介紹了選煤廠(chǎng)自動(dòng)化各個(gè)子系統和選煤廠(chǎng)信息化各個(gè)子系統，并分別闡述了各自所處的發(fā)展階段以及投入智能化需具備的條件，指出智能化系統既能提高效益，又能提高核心競爭力，還能進(jìn)一步優(yōu)化生產(chǎn)系統結構。智能化建設是工業(yè)發(fā)展的趨勢。

關(guān)鍵詞:智能化選煤廠(chǎng);自動(dòng)化系統;信息化系統;大數據分析

0引言

煤炭是我國的主要能源之一，也是國家經(jīng)濟的重要支柱之一。隨著(zhù)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，煤炭行業(yè)在自動(dòng)化和信息化技術(shù)上取得了長(cháng)足的進(jìn)步。在設備可靠性方面，新建設的選煤廠(chǎng)，前三年在生產(chǎn)運行中很少出現設備問(wèn)題，設備維修成本很低，如果按照設備要求正常生產(chǎn)就可以保證設備的良好生產(chǎn)狀況，說(shuō)明設備的可靠性已經(jīng)達到了一定的水平：在信息化方面，現在SQL、OＲACLE等數據庫軟件在選煤廠(chǎng)已經(jīng)得到普遍應用，大多數選煤廠(chǎng)也都注意到了生產(chǎn)數據的重要性，形成了良好的存儲習慣，并在大量數據的基礎上做了一定的分析;在自動(dòng)化方面，主流的控制系統都已經(jīng)具備了以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò )通訊功能，大、中、小型化的控制器都具備了網(wǎng)絡(luò )功能，所有生產(chǎn)設備都能方便地納入整套控制系統中：在網(wǎng)絡(luò )方面，已經(jīng)進(jìn)入了網(wǎng)絡(luò )信息時(shí)代，萬(wàn)物互聯(lián)，信息交互實(shí)時(shí)可靠，選煤企業(yè)一直存在的“消息壁壘"、“信息孤島"問(wèn)題都有了成熟的解決方案，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云平臺技術(shù)，尤其是網(wǎng)絡(luò )通訊速率的提高，為數據的實(shí)時(shí)性提供了一定的保障。選煤廠(chǎng)生產(chǎn)智能化對于工藝環(huán)節比較固定的洗選系統，可以提高產(chǎn)品的分選精度和生產(chǎn)效率，節能降耗：對于工藝環(huán)節比較復雜，存在各種可能流程的洗選系統，隨著(zhù)洗選過(guò)程的累積，有可能誕生更優(yōu)秀的洗選工藝流程。系統智能化就像給系統裝上了疲憊的人類(lèi)大腦一樣，它主動(dòng)地感知和分析判斷怎樣能讓系統更加優(yōu)化。

1選煤生產(chǎn)系統組成

選煤廠(chǎng)生產(chǎn)系統從原煤來(lái)料開(kāi)始，直至洗選出產(chǎn)品煤，并配送裝車(chē)結束。設備流程如圖1所示。

選煤生產(chǎn)系統首先要根據洗選產(chǎn)品要求化驗原煤，確定原煤配比和分選指標，然后根據分選指標進(jìn)行原煤分選生產(chǎn)，生產(chǎn)中按照要求定時(shí)取樣化驗原煤和產(chǎn)品指標，原煤經(jīng)分選后落入產(chǎn)品倉，后產(chǎn)品計量裝車(chē)。

2選煤自動(dòng)化系統

2.1原煤配煤系統

給煤機由變頻電機來(lái)驅動(dòng)，利用變頻器給電動(dòng)機供電，改變變頻器輸出電壓的頻率就可以改變給煤機的給煤速度，從而改變給煤機的給煤量。為了實(shí)現給煤機給煤量的控制，就要對每臺給煤機給煤量的大小進(jìn)行檢測，由于給煤機給出的煤落入帶式輸送機上，故可在帶式輸送機的輸送帶上安裝電子皮帶秤對給煤量進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測，然后由PLC將檢測到的實(shí)時(shí)煤流量和預先設定的煤流量構成閉環(huán)，這樣就可以實(shí)現給煤量的精準控制，從而完成選煤廠(chǎng)的定制化生產(chǎn)要求。目前配煤系統已經(jīng)應用在很多選煤廠(chǎng)，基本達到預期效果。

2.2煤質(zhì)化驗系統

化驗部分的自動(dòng)化目前能夠實(shí)現自動(dòng)定位、自動(dòng)取樣、自動(dòng)制樣功能，其中自動(dòng)定位由圖像自動(dòng)識別系統實(shí)現;自動(dòng)取樣由控制器驅動(dòng)行走機構到采樣點(diǎn)，調整好位置后，由取樣機構進(jìn)行取樣;自動(dòng)制樣通過(guò)輸送帶、錘式破碎機、縮分器進(jìn)行縮分制樣。目前制樣到分樣及化驗的自動(dòng)環(huán)節還沒(méi)有成熟方案。

2.3供配電系統

每個(gè)配電回路均配置智能斷路器和智能綜合保護器。智能斷路器具備就地分合閘/遠程分合閘功能，可將遠程分合閘功能接入PLC系統;智能綜合保護器具備過(guò)電壓、欠電壓、過(guò)載、短路、漏電、遠程通訊、用電顯示、故障顯示、過(guò)載額定電流、過(guò)電壓、欠電壓、漏電流可調等功能，通過(guò)通訊方式接入PLC系統;在上位機界面就可以實(shí)時(shí)去操控配電回路，同時(shí)查看線(xiàn)路檢測情況?，F有選煤廠(chǎng)配置智能斷路器的比較少，基本是維護人員需要維護哪臺設備就通知電氣人員去配電室拉開(kāi)對應設備斷路器，電氣人員勞動(dòng)作業(yè)時(shí)間比較長(cháng)。

2.4集中控制系統

為每個(gè)設備設計二次控制回路，配合PLC進(jìn)行必要的設備控制信號的采集和設備啟停的控制，通過(guò)編制程序定制設備的啟停方式及規則。常規有三種控制方式:①就地控制箱按鈕啟停(或者現場(chǎng)觸摸屏啟停);②上位機就地啟停;③上位機集中啟?！，F有選煤廠(chǎng)基本都配備了集中控制系統，并且三種控制方式并存，在程序編制上雖然存在差異，但系統架構都已齊備。

2.5密度控制系統

在重介選煤工藝的必要環(huán)節中主要涉及到的選煤設備有旋流器、淺槽重介分選機、斜輪重介質(zhì)分選機、立輪重介質(zhì)分選機等。通過(guò)檢測懸浮液密度、懸浮液磁性物含量，根據分選指標，去調節合格介質(zhì)桶、泵的加水調節量和弧形篩下分流執行機構的開(kāi)度。PLC采集密度、磁性物含量、壓力、加水閥門(mén)開(kāi)度、分流執行機構開(kāi)度等數據，編制程序控制加水閥門(mén)和分流執行機構開(kāi)度，保證懸浮液的密度和煤泥含量在合格范圍內?，F有重介選煤廠(chǎng)基本都配備了密度控制系統，有很多選煤廠(chǎng)將密度控制系統和集中控制系統直接整合在一套PLC系統中。

2.6浮選自動(dòng)加藥系統

該系統為浮選機、浮選柱等浮游選煤設備系統，根據煤質(zhì)的不同，基本遵循干煤泥量定藥劑量的原則添加藥劑。浮游選煤藥劑主要有捕收劑和起泡劑，根據煤質(zhì)化驗的不同，兩種藥劑遵循一定的質(zhì)量比進(jìn)行添加。PLC系統通過(guò)檢測入選來(lái)料的濃度和流量，編制程序控制藥劑的定量添加，常規定量添加設備為計量泵，也可以用普通泵與流量計配合添加。部分選煤廠(chǎng)還有采用人工微調的方式來(lái)進(jìn)行藥劑添加，或采用遠程人工定量方式進(jìn)行藥劑添加，實(shí)現自動(dòng)添加的選煤廠(chǎng)比較少。

2.7濃縮池自動(dòng)加藥系統

通過(guò)藥劑加速煤泥水中煤泥的沉降，根據入料煤泥水成分的不同，基本遵循干煤泥量定藥劑量的原則添加藥劑。所用藥劑主要有絮凝劑和凝聚劑，根據化驗煤質(zhì)的不同，兩種藥劑遵循一定的比例進(jìn)行添加。PLC系統通過(guò)檢測入料煤泥水的濃度、流量和溢流水的濁度，編制程序控制藥劑的定量添加，常規定量添加設備為計量泵，還可以用普通泵與流量計配合來(lái)做定量添加。同樣，實(shí)現自動(dòng)添加的選煤廠(chǎng)比較少。

2.8設備運行狀態(tài)監測系統

選煤設備種類(lèi)很多，主要分為給料設備、篩分設備、破碎設備、分選設備、脫水設備、濃縮設備、壓濾過(guò)濾設備、磁選設備、除鐵設備、輸送設備、泵類(lèi)、風(fēng)機類(lèi)等，基本可以分為振動(dòng)設備、固定設備、旋轉設備。選煤廠(chǎng)電機基本為鼠籠異步電動(dòng)機，主要檢測電動(dòng)機的軸溫和定子線(xiàn)圈溫度;泵類(lèi)和振動(dòng)類(lèi)設備主要檢測振動(dòng)位移幅值、速度幅值、加速度幅值、橫向偏移、縱向偏移，振動(dòng)幅度等?，F在選煤廠(chǎng)大型電機在采購時(shí)就跟廠(chǎng)家提出埋鉑電阻的要求，以監測電機溫度，還未采用其他檢測手段。選煤廠(chǎng)目前離線(xiàn)振動(dòng)檢測技術(shù)已經(jīng)成熟，但亟需在線(xiàn)實(shí)時(shí)振動(dòng)檢測技術(shù)。

2.9定量裝車(chē)系統

一般采用小型PLC和電子衡配合來(lái)完成定量裝車(chē)，由電子衡來(lái)稱(chēng)量質(zhì)量，由PLC控制下料閘板，通過(guò)編制程序實(shí)現定量裝車(chē)，有一定的精度誤差，結算按后實(shí)際質(zhì)量為準。我國煤炭裝運水平參差不齊，操作方式各異，一般選煤廠(chǎng)都會(huì )設置地磅房，采用人工裝車(chē)、人工記賬的方式。這些方式自動(dòng)化程度不高，不便于工作人員了解現場(chǎng)運行情況，不利于實(shí)時(shí)管理，進(jìn)而影響企業(yè)的經(jīng)濟效益。

3選煤信息化系統

3.1煤質(zhì)化驗數據系統

煤質(zhì)化驗需要進(jìn)行篩分、浮沉試驗，得到原煤和產(chǎn)品煤的產(chǎn)率、灰分、水分、硫分、揮發(fā)分、黏結指數等數據，同時(shí)選煤生產(chǎn)各個(gè)必要的工藝環(huán)節數據都需進(jìn)行化驗，比如浮選精礦、浮選尾礦、磁選尾礦等，凡是涉及到成分變化的環(huán)節盡量有數據支撐。

3.2設備狀態(tài)數據系統

狀態(tài)數據是設備的非電性監測數據，是確保設備正常運行，需監測設備狀態(tài)的信息。比如對電機類(lèi)設備的溫度監測，對泵類(lèi)設備的振動(dòng)監測，對篩分類(lèi)設備的偏移監測，對壓力類(lèi)設備的壓力監測等，這類(lèi)數據就像設備的醫生一樣隨時(shí)監測設備狀態(tài)。選煤廠(chǎng)對此類(lèi)信息的監測目前還比較少。

3.3電氣回路數據系統

設備供電和控制回路數據監測，主要包括啟動(dòng)、停止、集中/就地等按鈕信號監測，空開(kāi)信號監測，綜保數據監測，軟啟動(dòng)器數據監測，變頻器數據監測，這類(lèi)數據在電氣上保護和控制設備的狀態(tài)。選煤廠(chǎng)對此類(lèi)信息的采集，除了空開(kāi)自動(dòng)分閘、自動(dòng)合閘應用比較少之外，其他信息都基本具備。

3.4儀器儀表數據系統

工藝設計上的桶類(lèi)和池類(lèi)容器的液位檢測儀表、筒倉檢測的料位儀表、密度儀表、磁性物含量?jì)x表、流量?jì)x表、壓力儀表、分流執行機構、加水調節閥門(mén)、閘門(mén)開(kāi)度儀表以及輸送帶保護使用的跑偏、拉繩、堆煤、失速、溫度、煙霧、撕裂等，這類(lèi)數據提供了工藝的需求數據，還有設計安全的保護類(lèi)儀表。選煤廠(chǎng)對這類(lèi)信息的檢測目前基本具備。

3.5藥劑添加數據系統

選煤廠(chǎng)藥劑主要涉及到浮選系統需要添加的捕收劑和起泡劑，濃縮池需要添加的絮凝劑和凝聚劑，需要監測藥劑的實(shí)時(shí)使用量和累積使用量以及藥劑箱現有藥劑量，這類(lèi)數據是保證藥劑系統正常運行的必要數據。大部分選煤廠(chǎng)沒(méi)有此類(lèi)數據的監測，只是人工進(jìn)行確定。

4選煤智能化系統

選煤智能化系統是基于完善的自動(dòng)化系統和完善的信息化系統，自動(dòng)化系統和信息化系統運行在日益完善和高速的網(wǎng)絡(luò )技術(shù)鋪就的信息高速公路上，通過(guò)數據分析技術(shù)將信息化系統提供的大量信息進(jìn)行整合分析，進(jìn)而決策自動(dòng)化系統的執行，而不是靠人為發(fā)號施令去執行。選煤廠(chǎng)生產(chǎn)智能化系統框圖,如圖2所示

比如原煤煤質(zhì)化驗數據的實(shí)時(shí)提供，智能決策佳原煤配比，決定系統所能支持的佳入選量，調整所需分選密度，進(jìn)而調整加水閥門(mén)和分流執行機構的開(kāi)度，調整各入料泵的頻率等，形成一套智能決策系統，系統中某一時(shí)刻的可調節環(huán)節在數據的分析決策下會(huì )形成一個(gè)相對固定的參數，隨著(zhù)數據信息實(shí)時(shí)變化而變化。

自動(dòng)化系統和信息化系統就相當于人的身體和感知神經(jīng)系統，智能化就相當于在自動(dòng)化和信息化的基礎上加上了人類(lèi)的大腦，自動(dòng)化去執行，信息化去采集和傳遞，大腦去分析決策。生產(chǎn)系統需要人為確定的就是生產(chǎn)指標和生產(chǎn)量，這樣智能系統就可以自動(dòng)地按照佳效果去完成生產(chǎn)任務(wù)。

智能化系統在實(shí)現智能化的基礎上利用現有的技術(shù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò )發(fā)布、云平臺技術(shù)開(kāi)發(fā)、手機APP開(kāi)發(fā)、大數據分析挖掘等，以友好的方式展現給終使用者任何需要的數據信息。

5安科瑞ARD系列智能電動(dòng)機保護器介紹與綜合選型

5.1產(chǎn)品簡(jiǎn)介

ARD該系列低壓電動(dòng)機保護器，具有過(guò)載、斷相、不平衡、欠載、接地/漏電、堵轉等保護功能?？膳c接觸器、電動(dòng)機起動(dòng)器等電器元件構成電動(dòng)機控制保護單元，具有遠程自動(dòng)控制、現場(chǎng)直接控制、面板指示、信號報警、現場(chǎng)總線(xiàn)通信等功能。應用范圍：可廣泛應用于煤礦、石化、冶煉、電力、建筑等行業(yè)的配電領(lǐng)域。

5.2產(chǎn)品選型

產(chǎn)品功能

6結語(yǔ)

選煤廠(chǎng)生產(chǎn)智能化建設還處于起步階段，在自動(dòng)化方面和信息化方面還存在一定的不足。選煤廠(chǎng)生產(chǎn)智能化實(shí)現以后，整個(gè)生產(chǎn)系統就需要接受給它下發(fā)的生產(chǎn)指標和生產(chǎn)量指令，按照指令以佳的方式完成生產(chǎn)任務(wù)，就像一臺龐大的機器一樣穩定的工作。選煤廠(chǎng)生產(chǎn)智能化一定可以實(shí)現，行業(yè)的企業(yè)和公司要起到帶頭作用，爭取將這臺龐大的智能化機器早日生產(chǎn)出來(lái)。

【參考文獻】

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[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2020.06版.

作者簡(jiǎn)介：

王蒙蒙，女，本科安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為電動(dòng)機保護器的設計與應用。