巴彦高勒煤矿选煤厂智能化建设实践.pdf

巴彦高勒煤矿选煤厂智能化建设实践宋淑郑1，2（1 中煤科工集团南京设计研究院有限公司，江苏南京2 1 0 0 3 1；2南京业恒达智能系统有限公司,江苏南京2 1 0 0 3 1)摘要：选煤厂是煤炭生产的重要组成部分。针对巴彦高勒煤矿选煤厂现场存在的自动化程度低、生产情况复杂、人员工效低、智能化赋能不足等问题,采用人工智能、数字李生、智能控制等先进技术，从生产管理系统、生产控制系统、生产辅助系统三方面进行了智能化升级建设。关键词：选煤厂智能化；智能管控；集中控制；重介控制；智能供电中图分类号：F406.3;TD94巴彦高勒煤矿选煤厂为矿井型动力煤选煤厂，建设规模与矿井一致，为1 0.0 Mt/a，包括分选系统、煤泥回收系统、产品储装系统等。选煤厂采用重介选煤工艺，块煤采用重介浅槽分选，末煤采用重介旋流器分选，粗煤泥采用螺旋分选机分选，细煤泥采用压滤机和沉降过滤离心机回收联合工艺。选煤厂作为煤矿生产的重要组成部分，提高智能化水平非常重要 1-3 。巴矿选煤厂在完善自动化建设的基础上，先后开展了密度自动调节控制系统、煤泥水集中控制系统、智能供电系统等1 0 余个智能化项目的研发与应用。在智能洗选系统的建设过程中，始终坚持由易到难、由自动到智能的循序渐进原则 4-5,逐步探索出了“以点带面、适度领先、投入精当、经济适用”的智能化建设模式，完成了智能化建设要求，正朝着建设安全、高效、绿色、舒适、共享的引领型智能化选煤厂的目标迈进。1智能化建设实践1.1智能化生产管理系统1.1.1智能化管控平台根据巴彦高勒煤矿选煤厂的现场特点及使用需求，利用大数据、人工智能、数字李生等先进技术，构建了选煤厂一体化智能管控平台，涵盖了洗选作业全流程，能够接人选煤厂已建设的智能化子系统数据，实现全厂数据的互联互通。集成现场实时的生产、安全、设备信息，实现生产数据、报警信息多维度、多方式的集中展示、分析和处理，各类工艺参数的实时监测与预警,相关系统数据的综合分析与利用 。智能化管控平台可有效实现选煤厂的安全生产、智能控制及智能调度管理，可进一步提高选煤厂的智能化水平。1.1.2信息管理系统在面对选煤厂生产运行、安全管控、智能调度等业118文献标识码：B文章编号：1 0 0 8-0 1 55(2 0 2 3)1 0-0 1 1 8-0 3务系统时,通过有效的数据融合、数据分析、应用整合及新应用的拓展，形成了一体化信息管理系统。系统涵盖生产管理、能耗管理、看板管理、煤质管理、机电管理、商品煤管理、统计分析、安全评价管理、系统管理、专家知识库、智能决策等业务模块，集成机电设备管理的全生命周期智能维护系统设备的运行信息、实时监测数据、故障及报警数据，实现生产、机电、经营、技术、安全与职业健康、节能与环保、协同等管理功能。1.2智能生产控制系统1.2.1智能集控系统智能集控系统是选煤厂智能化的基础，也是安全生产的关键组成部分。巴矿选煤厂经过多次集控升级后，已实现了生产设备的全流程远程操控、状态的实时监测（如设备运行状态、煤仓煤位、皮带监测保护、桶位、煤流量、密度、磁性物含量、灰分、电机电流等）、异常参数的实时报警，进行了设备的闭锁停机。优化完成系统（块煤系统、末煤系统）的启动流程，实现设备的一键启停，完善负载跟踪调节,搭建以皮带秤流量为主、AI智能分析为辅的负载智能调节控制系统，亦可实现依据工艺需求，自动调节物料流量，有效保证设备的负载量与运行效率，减少设备空载与轻载，降低设备故障率，为选煤厂的安全高效生产奠定坚实的基础。选煤厂智能集控系统组态画面如图1 所示。1.2.2密度自动调节系统构建浅槽重介质密度自动调节系统可实现分选密度的预测与回控调整，达到分选参数依据所需产品智能实时调节的目的。系统配备有基于神经网络（LSTM模型)与模糊控制理论（PID）的密度预测与控制模型，可有效实现重介分选参数的动态调整与稳定控制。具体而言，将初始密度、原煤灰分、磁性物含量、精煤灰分、内蒙古黄陶勒盖煤炭有限责任公司巴彦高勒矿井选煤厂生产流程控制系统A2022年1 2 月2 日1 1 7:2 5:1 7块煤系统LAKS+22002114图1 选煤厂智能集控系统图桶位、分流阀开度、补水阀开度等输入模型，再输出预测密度,进而回控桶位、分流阀开度、补水阀开度，实现重介分选过程的全流程自动调节。其中，精煤灰分作为反馈调节参数，直接反映分选密度是否适合原煤分选，磁性物含量反映密度的真实性、煤泥含量的多少、是否需要进行分流操作。分选密度预测是一个数据积累和机器学习的过程，通过数据积累进行预测模型更新,预测的分选密度又将作为输,注入预测模型,不断优化模型。选煤厂密度的自动调节系统组态画面如图2 所示。巴矿智能密度控制系统2953061358129机、加药机、底流泵接人系统，实现对煤泥水人料和底流浓度、加药量、澄清层高度、溢流水浊度等工艺参数的实时监测。系统采用前馈+反馈调节的控制逻辑,进行加药自主调节，以煤泥水流量与浓度作为前馈调节参数，控制加药量；以溢流水浊度、澄清层高度作为反馈调节参数，实时控制加药过程，检验加药效果，进而优化调控絮凝剂的浓度与加药量，保证煤泥水的沉降效果与溢流水质达标，最终实现煤泥水系统自动加药。内蒙古黄陶勒盖煤炭有限责任井选煤厂生产流程控制系统2022年1 2 月2 1 1图3 选煤厂煤泥水集中控制系统图智能压滤图2 选煤厂密度自动调节系统图在压滤机位置安装通信模块，将相关点位采集至1.2.3煤泥水集中控制系统煤泥水集中控制系统包含智能加药与智能压滤两部分，可实现煤泥水浓缩与压滤的闭环控制。系统组态画面如图3 所示。智能加药分别在浓缩池煤泥水人料管、浓缩池底流泵安装浓度计,浓缩池安装界面仪（E+H）、浊度计,并将浓缩集控系统，实时监测压滤机的状态，并远程控制设备，通过集控系统实现上下游设备的联动控制，包括压滤机与刮板机、压滤机联动控制。在8 台压滤机滤液水管上安装电磁流量计（微小流量监测），监测管路水流量，结合AI视频分析技术，实现进料结束自主判断，在现场使用过程中，进料结束有手动和自动两种模式。同时，系统可实现压滤机智能排队卸料，在接受压滤机119反馈卸料信号后将其加人排队队列，等待卸料，每次可完成1 2 组压滤机卸料。1.3智能生产辅助系统1.3.1设备状态智能监测系统在胶带运输机、刮板机等关键设备上安装矿用本安型振动温度采集器，实现设备温度与振动参数的实时监测、故障的实时分析与预警、历史运行数据的分析、设备劣化趋势的预测、定期出具设备体检报告等功能。系统包括设备在线监测运行管理模块、设备健康状态综合评价模块、远程诊断支持模块、设备健康管理云平台模块、手机APP移动设备健康管理模块，以便实现上述功能。设备状态智能监测系统界面如图4所示。E1.3.2智能供电系统搭建选煤厂智能供电系统，在块煤配电室、末煤配电室、浓缩池配电室等地点的供电设备上安装综合保护装置及多功能显示仪表，完善现有的高压后台，实现选煤厂高低压电力系统的实时监控 7 。系统能实时监测配电室设备的状态信息，各配电回路、配电设备的合、分状态，发出报警信息，及时通知现场管理人员消除隐患，系统具备计量累加、统计分析、自动报表等基础功能。同时，在各配电室设置烟雾传感器、温度传感器，实现高低压配电室的无人值守。智能供电系统界面如图5所示。巴彦高勒煤矿选煤厂智能电力监控系统图5智能供电系统图系统搭载有移动端与PC端的停送电管理软件，实现了停送电申请的无纸化审批、停送电流程的一站120式管理，减少了流程办理用时、降低了员工劳动强度。停送电流程：申请停电；调度审批；电工停电；验电；检修；申请送电/试车；电工送电；恢复生产。2智能化建设效果分析2.1安全效益通过监控监测设施的数字化，实现报警信息、监测信息的可视化,提高了现场监管效率,降低了异常风险发生概率及设备的故障率，提高了选煤厂的安全性。2.2 经济效益智能化建设可以实现节本降耗，通过一键分组启车及其他环节改进，使选煤厂电耗由原来的2.8 kWh/t降至2.3 kWh/t,电耗降低1 5%以上，介耗块煤洗选降至1 kg/t。2.3社会效益4310/0.图4 设备状态智能监测系统界面图智能化建设能有效提高煤矿选煤厂的智能化水平，保障洗煤作业的安全高效运行，进一步提升了员工幸福指数。同时,新技术的不断应用有利于技术的更新送代。3结论根据巴彦高勒煤矿选煤厂现场实际，结合智能化验收标准的要求,开展生产管理系统、生产控制系统、生产辅助系统等系统智能化升级，实现了选煤作业的智能监测、精准控制、自主调节及智能管控，提高了选煤厂智能化水平。参考文献：1朱建军.智能化选煤厂设计探索J.智能矿山，2021,2(04):37-42.2刘辛颖，刘贺扬，轩红新，等.选煤厂智能化改造研究及应用 J.煤炭与化工,2 0 1 9,4 2（0 9）：1 0 8-1 1 0+1 1 4.3王洋.大海则选煤厂智能化建设实践J.选煤技术,2 0 2 2,50(0 4):9 4-9 8.4何晨.黄陵一号煤矿选煤厂智能化建设实践与思考J.煤炭加工与综合利用,2 0 2 2（0 7：1 4-1 6+2 0.5陈浩，周志扬，冀连全.选煤厂智能化技术和装备J.智能矿山,2 0 2 2,3(0 7):1 6 6-1 6 9.6张道福.付村煤业选煤厂智能化建设实践J.智能矿山,2 0 2 2,3(1 0):4 4-53.7尉晓珑.选煤厂低压配电系统的智能化改造设计J.山东煤炭科技,2 0 2 1,3 9(0 1):1 57-1 58+1 7 1.作者简介：宋淑郑（1 9 9 4-），男，山东临沂人，硕士研究生，从事煤矿信息化、智能化研发及应用工作。