智能化選煤廠建設(shè)思路及問題探討

智能化選煤廠建設(shè)思路及問題探討摘要：選煤廠將原煤中的礦物雜質(zhì)剔除，并分成不同規(guī)格的產(chǎn)品供發(fā)電、冶金、化工使用。洗選加工作為煤炭生產(chǎn)中不可或缺的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，選煤廠提質(zhì)增效潛力巨大，智能化建設(shè)迫在眉睫。煤炭生產(chǎn)企業(yè)在追求高效益的發(fā)展中，如何將智能化技術(shù)與選煤各個環(huán)節(jié)有機(jī)結(jié)合，從而提高煤炭產(chǎn)品質(zhì)量顯得尤為重要。智能化選煤廠以智能化技術(shù)為手段，通過對分選、分級、脫水等過程進(jìn)行智能分析和優(yōu)化，達(dá)到保障系統(tǒng)可靠性、提高作業(yè)效率、優(yōu)化產(chǎn)品質(zhì)量、創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益的目的。關(guān)鍵詞：智能化選煤廠；智能技術(shù)；大數(shù)據(jù)引言煤炭資源在我國能源結(jié)構(gòu)體系中占據(jù)非常重要的地位，為我國社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出了非常重要的貢獻(xiàn)。選煤是煤礦生產(chǎn)中重要的環(huán)節(jié)，直接決定了煤炭產(chǎn)品的質(zhì)量。隨著工業(yè)領(lǐng)域技術(shù)水平的不斷發(fā)展和提升，對選煤技術(shù)提出了更高的要求。當(dāng)前很多選煤廠在生產(chǎn)時存在不足，比如:設(shè)備的工藝參數(shù)主要依靠人工經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)定;檢測儀器儀表精度無法達(dá)到實(shí)際使用需要;整體智能化水平較低;控制系統(tǒng)主要針對某個設(shè)備或環(huán)節(jié)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)全流程控制的情況相對較少。因此有必要建設(shè)智能化選煤廠，實(shí)現(xiàn)選煤全流程的智能化控制。一、智能選煤廠建設(shè)設(shè)計選煤廠近幾年繼自動化升級改造基礎(chǔ)平臺建設(shè)工作完成后，先后開展了塊煤三產(chǎn)品智能干選、智能輸送、智能跳汰、智能裝車等研發(fā)類科技創(chuàng)新項目，初步形成了“分步設(shè)計、分工藝推進(jìn)、分階段實(shí)施、分模塊建設(shè)”的基本建設(shè)思路。智能化選煤廠建設(shè)規(guī)劃主要包括4部分。（1）基礎(chǔ)平臺建設(shè)主要完成系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫及移動終端建設(shè)，形成標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)平臺，建成專家知識庫。（2）自動控制建設(shè)是智能選煤建設(shè)的基礎(chǔ)，主要完成生產(chǎn)環(huán)節(jié)的自動控制、視頻數(shù)據(jù)的智能傳輸、質(zhì)量數(shù)據(jù)的自動采集、計量系統(tǒng)的形成（水、電、風(fēng)、介質(zhì)等數(shù)量計量）、設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)控等控制內(nèi)容。（3）數(shù)據(jù)采集與傳輸規(guī)定選煤基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的形成及數(shù)據(jù)存儲的基本要求，主要完成現(xiàn)場在線采集數(shù)據(jù)錄入控制平臺，形成生產(chǎn)指揮的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。（4）智能分析與決策建設(shè)通過智能控制系統(tǒng)形成的各車間生產(chǎn)數(shù)據(jù)，采用大數(shù)據(jù)分析方法，建立生產(chǎn)組織模型，利用機(jī)器學(xué)習(xí)算法，實(shí)現(xiàn)各工藝環(huán)節(jié)智能控制。利用生產(chǎn)管理、煤質(zhì)管理、裝運(yùn)管理和機(jī)電管理4個主要管理模塊，規(guī)范生產(chǎn)程序，形成生產(chǎn)決策數(shù)據(jù)。使用數(shù)據(jù)分析平臺，對生產(chǎn)及經(jīng)營情況進(jìn)行分析：根據(jù)工藝環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)評價工藝效果，利用煤質(zhì)數(shù)據(jù)預(yù)測洗選方式和優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行效益測算，為選煤生產(chǎn)提供智能決策方案。二、 智能化選煤廠建設(shè)問題標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)是現(xiàn)代企業(yè)管理的重要組成部分，是安全生產(chǎn)、員工健康的保證，同樣也是智能化建設(shè)的重要保障。然而，標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)工作難以推進(jìn)，主要是由于把標(biāo)準(zhǔn)化工作簡單地認(rèn)為是面子工程、錦上添花，沒有按照標(biāo)準(zhǔn)去安排標(biāo)準(zhǔn)化工作，隨意性強(qiáng)，其結(jié)果是標(biāo)準(zhǔn)化工作成果不標(biāo)準(zhǔn)，沒有對生產(chǎn)起到實(shí)質(zhì)性幫助。其次，對選煤廠標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)工作中的粉塵、腐蝕、供暖等棘手問題注重表象處理，對其深層次產(chǎn)生的原因沒有分析，處理問題不徹底，標(biāo)準(zhǔn)修訂不及時，標(biāo)準(zhǔn)適用性差，標(biāo)準(zhǔn)化工作沒有同安全生產(chǎn)、生態(tài)環(huán)保、職業(yè)健康等有機(jī)結(jié)合。另外，在標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)施的制作及安裝過程中，要在滿足標(biāo)準(zhǔn)的前提下，盡可能采用新材料，要在標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)施的使用上注重對細(xì)節(jié)的深入研究，盡可能延長其使用壽命。三、 智能化選煤廠關(guān)鍵技術(shù)（一）跳汰機(jī)智能分選及遠(yuǎn)程決策技術(shù)我國當(dāng)前階段使用的跳汰機(jī)控制系統(tǒng)普遍采用簡單的PID控制策略，很多時候需要通過人工方式進(jìn)行調(diào)節(jié)，人為影響因素比較嚴(yán)重。在設(shè)定工藝參數(shù)時，過分依賴產(chǎn)品灰分這一指標(biāo)，忽略了其他指標(biāo)的影響。另外，整個生產(chǎn)過程中缺乏在線檢測裝置。針對上述問題，結(jié)合當(dāng)前階段先進(jìn)的技術(shù)手段，設(shè)計了跳汰機(jī)智能分選及遠(yuǎn)程決策系統(tǒng)。系統(tǒng)可以進(jìn)行機(jī)器學(xué)習(xí)，根據(jù)原材料的基本屬性，實(shí)時預(yù)測產(chǎn)品質(zhì)量，對工藝過程參數(shù)進(jìn)行智能化設(shè)定。對分選效果及排料產(chǎn)品質(zhì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，通過數(shù)據(jù)挖掘?qū)Ω黜椫笜?biāo)和工藝參數(shù)進(jìn)行深入優(yōu)化。（二） 智能密度控制技術(shù)的應(yīng)用在進(jìn)行重介質(zhì)分選的過程中，密度是重要指標(biāo)。在進(jìn)行分選時，密度主要通過人工調(diào)節(jié)和程序化控制調(diào)節(jié)。人工調(diào)節(jié)雖然操作簡便，但是控制精度差，效率低下。程序化控制調(diào)節(jié)雖然簡便，但是在分選時密度只能設(shè)為定值，這對于實(shí)際情況十分不利。為此，研發(fā)了智能密度控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對分選密度的精準(zhǔn)控制。通過對原煤組分和灰分進(jìn)行分析，采用一些智能算法對分選過程中的密度變化進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測，從而實(shí)現(xiàn)對分選密度的精準(zhǔn)控制。此外，還研發(fā)了一種智能重介質(zhì)旋流器分選系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)在線預(yù)測產(chǎn)品分配曲線和原煤的可選性曲線。再結(jié)合原煤瞬時灰分曲線，可以在線預(yù)測產(chǎn)品的灰分和增量灰分。（三） 煤泥水處理過程智能控制技術(shù)煤泥水系統(tǒng)中配置絮凝劑以及控制絮凝劑的添加量是非常重要的環(huán)節(jié)，會對煤泥水處理的質(zhì)量和效果產(chǎn)生重要影響。絮凝劑的主要作用是加速煤泥沉降，促進(jìn)煤泥與水的分離。設(shè)計的煤泥水處理過程智能控制系統(tǒng)基本原理如圖4所示。與傳統(tǒng)的煤泥水處理控制系統(tǒng)相比較，智能控制系統(tǒng)的優(yōu)勢有:第一，選煤過程中，受其他工藝環(huán)節(jié)的影響，煤泥水流量會出現(xiàn)很大的波動。該系統(tǒng)可以自動識別流量大小，進(jìn)而對絮凝劑的添加量進(jìn)行調(diào)整;第二，當(dāng)入選原煤屬性出現(xiàn)較大波動，比如泥化含量、細(xì)粒砂含量波動等，系統(tǒng)可以考慮原煤屬性智能化配置絮凝劑，保障煤泥水的處理效果。（四） 設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)選煤設(shè)備有多種類型，主要分為進(jìn)料設(shè)備、篩分設(shè)備、篩分設(shè)備、脫水設(shè)備、濃縮設(shè)備、壓力過濾設(shè)備、磁選設(shè)備、除鐵設(shè)備、設(shè)備可分為振動設(shè)備、固定設(shè)備、旋轉(zhuǎn)設(shè)備等燃煤電廠電機(jī)主要是異步鼠標(biāo)籠電機(jī)，主要用于檢測電機(jī)軸軟定子線圈的溫度；泵和振動設(shè)備主要檢測振動位移的幅度、速度幅度、加速度幅度、橫向偏移、縱向偏移、振動幅度等。目前，燃煤發(fā)電廠的大型發(fā)動機(jī)要求制造商在購買時掩埋鉑電阻，以監(jiān)測發(fā)動機(jī)溫度，沒有使用其他檢測手段。脫機(jī)振動檢測技術(shù)現(xiàn)已在煤炭生產(chǎn)設(shè)施中得到牢固確立，但迫切需要建立實(shí)時在線振動檢測技術(shù)。（五）大數(shù)據(jù)建設(shè)大數(shù)據(jù)建設(shè)是智能化選煤廠建設(shè)的基礎(chǔ)。但由于種種原因，不少選煤廠都是先從自動化升級開始，造成信息孤島不斷增加，極易出現(xiàn)投資浪費(fèi)的風(fēng)險。因此，信息化建設(shè)時，必須要考慮和大數(shù)據(jù)平臺的搭接問題。無論采取何種智能化建設(shè)模式，都必須從建設(shè)初期開始就重視標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫的建設(shè)，立即進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的收集整理。需要注意的是數(shù)據(jù)收集是系統(tǒng)工程，是由多工種、多部門共同完成的，同時，如何保證數(shù)據(jù)的真實(shí)、可用是需要重點(diǎn)關(guān)注的問題。1.技術(shù)展望構(gòu)建智能工廠的過程基本上是信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與制造技術(shù)、新型產(chǎn)業(yè)和新型模式的融合過程。隨著移動互聯(lián)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算以及與傳統(tǒng)工業(yè)技術(shù)的集成和創(chuàng)新等信息技術(shù)創(chuàng)新系統(tǒng)的發(fā)展，智能工廠將開發(fā)新的模式和活動類型。從新模式來看，在生產(chǎn)模式層面上，智能工廠將有助于從舊的人腦分析判斷方法+機(jī)器制造轉(zhuǎn)向機(jī)器分析判斷方法+機(jī)器制造。在企業(yè)模式層面，智能工廠將推動網(wǎng)絡(luò)外包、場外協(xié)作設(shè)計、大規(guī)模定制、遠(yuǎn)程診斷和精確供應(yīng)鏈管理等新模式。從新型業(yè)務(wù)的角度來看，信息技術(shù)的改進(jìn)應(yīng)用將成為一種新型業(yè)務(wù)，如工業(yè)云服務(wù)、海量工業(yè)數(shù)據(jù)、工業(yè)資產(chǎn)聯(lián)網(wǎng)、全生命周期管理和綜合分包。結(jié)束語智能化建設(shè)具有涵蓋內(nèi)容多、涉及面廣以及建設(shè)時間緊迫等特點(diǎn)，雖然在建設(shè)初期取得一定成績，但在自動化方面仍有很大進(jìn)步空間，在信息化方面由于其過程復(fù)雜性、信息量大的特點(diǎn)仍需要不斷完善，在智能化方面需要不斷借鑒外部建設(shè)先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)和繼續(xù)進(jìn)行內(nèi)部需求深度開發(fā)。智能化選煤廠建設(shè)涉及到選煤生產(chǎn)管理過程的方方面面，從洗選加工到裝車銷售，從基礎(chǔ)完善到網(wǎng)絡(luò)互通，從生產(chǎn)控制到管理決策，各個環(huán)節(jié)錯綜復(fù)雜，絲絲相扣，需要通過整體規(guī)劃、循序漸進(jìn)才能逐步實(shí)現(xiàn)。參考文獻(xiàn)徐征，朱智杲.選煤廠選煤工藝流程優(yōu)化分析[J].能源與節(jié)能，2020(4):106-107,164.衛(wèi)中寬，李毅紅，楊瑞峰，等.再論智能化