斗輪機(jī)無人值守改造的探討

斗輪機(jī)無人值守改造的探討摘要：斗輪機(jī)被廣泛應(yīng)用于電力，港口及冶金等行業(yè)的散料儲(chǔ)運(yùn)作業(yè)。我公司現(xiàn)有多臺(tái)斗輪機(jī)，均停留在人工手動(dòng)就地操作階段。斗輪機(jī)司機(jī)人數(shù)較多，占用的人工成本較大。人工手動(dòng)操作斗輪機(jī)，受作業(yè)環(huán)境影響較大，如天氣、噪音、粉塵、煙氣等。而人的不穩(wěn)定因素，比如疲勞駕駛，操作失誤等，均會(huì)對(duì)生產(chǎn)造成影響，甚至發(fā)生設(shè)備和人身事故。所以對(duì)斗輪機(jī)進(jìn)行智能化改造、實(shí)現(xiàn)無人值守，是很多企業(yè)的迫切需求。隨著國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略"中國(guó)制造2025”的出臺(tái)，中國(guó)生產(chǎn)企業(yè)開始了向智能化的轉(zhuǎn)型，智能制造、智慧電廠應(yīng)運(yùn)而生，智能控制技術(shù)正越來越多地出現(xiàn)在人類社會(huì)生活的各個(gè)領(lǐng)域。斗輪機(jī)全自動(dòng)無人值守系統(tǒng)也是建設(shè)智能燃料系統(tǒng)、智能港口、智能電廠必要的基礎(chǔ)。同時(shí)在斗輪機(jī)無人值守改造過程中，建立完善的智能燃料管控系統(tǒng)，將燃料生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)一體化管控，從而實(shí)現(xiàn)智慧燃料，集中管控。關(guān)鍵詞：斗輪機(jī)；無人值守；全自動(dòng)；堆取料斗輪機(jī)人為操作目前存在主要問題：煤場(chǎng)存煤自燃或粉塵較大時(shí)，斗輪機(jī)司機(jī)存在職業(yè)健康風(fēng)險(xiǎn)；堆料時(shí)受人為影響因素較大，易出現(xiàn)堆料不規(guī)整，甚至堆錯(cuò)料的情況，對(duì)生產(chǎn)，審計(jì)帶來困擾；斗輪機(jī)在取料時(shí)流量不夠穩(wěn)定，容易超載，影響摻配摻燒精準(zhǔn)度；輸煤區(qū)域環(huán)境較差，通訊干擾較大，生產(chǎn)指令不暢會(huì)導(dǎo)致加錯(cuò)倉(cāng)的情況發(fā)生。隨著生產(chǎn)的需求，科技的發(fā)展，斗輪機(jī)無人值守技術(shù)也就應(yīng)運(yùn)而生。1斗輪機(jī)無人值守的基本構(gòu)成斗輪機(jī)全自動(dòng)無人值守系統(tǒng)采用了精確定位、智能控制、精確測(cè)量、恒流控制等多項(xiàng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)斗輪機(jī)就地?zé)o人值守，遠(yuǎn)程集中一鍵式全自動(dòng)控制。智能激光掃描三維建模，分別對(duì)斗輪機(jī)姿態(tài)及空間位置和煤垛外形輪廓進(jìn)行精準(zhǔn)檢測(cè)、掃描、數(shù)據(jù)運(yùn)算、分析、判斷，實(shí)現(xiàn)斗輪機(jī)堆取煤、尋跡、流量、運(yùn)行模式的智能化控制。通過與DCS管控相結(jié)合，運(yùn)行人員只需在程控室簡(jiǎn)單發(fā)送指令至斗輪機(jī)從哪個(gè)煤堆取煤，堆煤至哪個(gè)煤堆，即可實(shí)現(xiàn)斗輪機(jī)的自動(dòng)作業(yè)。設(shè)備運(yùn)行時(shí)通過監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)視現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行狀態(tài)，即可完成操作。如遇到緊急情況，可以在程控室手動(dòng)干預(yù)控制。遇危險(xiǎn)情況，也可以在遠(yuǎn)方切斷電源，確保設(shè)備和人員安全。2斗輪機(jī)無人改造的實(shí)現(xiàn)過程2.1自動(dòng)尋址為實(shí)現(xiàn)斗輪機(jī)無人值守控制，需要斗輪機(jī)控制系統(tǒng)具有自動(dòng)尋址功能，斗輪機(jī)實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)順序啟動(dòng)相關(guān)設(shè)備。操作員在確認(rèn)好作業(yè)方案后，通過輸煤DCS系統(tǒng)發(fā)出操作指令，在斗輪機(jī)無人值守系統(tǒng)接收到指令，系統(tǒng)自動(dòng)選擇好目標(biāo)煤垛/堆料區(qū)域，自動(dòng)計(jì)算斗輪機(jī)作業(yè)點(diǎn)并實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自動(dòng)定位功能。這就需要斗輪機(jī)有精準(zhǔn)的大車定位，懸臂以及斗輪定位?？蛇x用精準(zhǔn)的編碼器定位，亦可使用現(xiàn)在的北斗，GPS等先進(jìn)手段進(jìn)行斗輪機(jī)相關(guān)設(shè)備的定位，做到設(shè)備的位置可以在系統(tǒng)中實(shí)時(shí)顯示。2.2自動(dòng)堆取料自動(dòng)堆料采用懸臂回轉(zhuǎn)的堆料方式。在懸臂皮帶頭部安裝雷達(dá)料位計(jì)。堆料高度由雷達(dá)料位檢測(cè)裝置檢測(cè)。堆料高度及寬度參數(shù)由后臺(tái)程控員調(diào)節(jié)設(shè)定。在設(shè)定完畢后，系統(tǒng)即可自動(dòng)控制懸臂回轉(zhuǎn)和大車后退，全過程無需人工干預(yù)。由于煤場(chǎng)寬度有限，煤場(chǎng)不同的煤種要實(shí)現(xiàn)覆堆，堆料高度、寬度參數(shù)及回轉(zhuǎn)角度均需要在系統(tǒng)中設(shè)計(jì)為可調(diào)節(jié)模式，滿足運(yùn)行人員覆堆的要求。自動(dòng)恒流量取料：斗輪機(jī)按工藝流程自動(dòng)啟動(dòng)相關(guān)設(shè)備（懸臂皮帶、斗輪），系統(tǒng)取料就緒后，程控員在DCS上預(yù)先設(shè)定好煤種、流量，通過后臺(tái)管控軟件接受指令，運(yùn)算出作業(yè)方案后，斗輪機(jī)根據(jù)方案自動(dòng)作業(yè)，無需人員再次確認(rèn)?？刂葡到y(tǒng)自動(dòng)控制取料步進(jìn)及懸臂回轉(zhuǎn)速度。取料流量通過斗輪電流利用PID算法調(diào)節(jié)綜合運(yùn)算得出，在懸臂皮帶安裝流量檢測(cè)裝置作為輔助功能，數(shù)據(jù)比對(duì)，系統(tǒng)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)回轉(zhuǎn)速度，保持流量恒定。在煤垛邊緣取料和坍塌取料時(shí)，系統(tǒng)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)回轉(zhuǎn)速度和回轉(zhuǎn)頻率，保證穩(wěn)定流量的同時(shí)，避免輪斗空轉(zhuǎn)和悶斗的事情發(fā)生。同時(shí)系統(tǒng)可以做到分段取料，提高合理性，提高庫存利用率。2.3煤堆實(shí)時(shí)掃描智能實(shí)時(shí)掃描：在斗輪機(jī)懸臂皮帶頭部安裝激光掃描儀，在斗輪機(jī)作業(yè)時(shí)對(duì)煤垛進(jìn)行實(shí)時(shí)外輪廓三維掃描和建模，結(jié)合煤質(zhì)信息形成煤場(chǎng)三維模型。煤垛數(shù)據(jù)在斗輪機(jī)遠(yuǎn)程操作員站畫面上實(shí)時(shí)更新，指導(dǎo)斗輪機(jī)作業(yè)，同時(shí)具備煤場(chǎng)模型三維歷史回放功能，以用于作業(yè)和事故追述。實(shí)時(shí)盤煤：系統(tǒng)根據(jù)煤種信息，同時(shí)結(jié)合煤垛體積，自動(dòng)計(jì)算煤場(chǎng)存煤情況，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)盤煤功能。利用全自動(dòng)控制系統(tǒng)結(jié)合輸煤程控，實(shí)現(xiàn)煤垛實(shí)時(shí)信息顯示（包括煤種、煤垛的起止位置、煤量、工業(yè)分析數(shù)據(jù)），實(shí)現(xiàn)堆取料時(shí)的堆場(chǎng)信息展示。在斗輪機(jī)無人值守系統(tǒng)操作員站畫面實(shí)現(xiàn)顯示和更新，以3D圖形進(jìn)行展示。2.3手自動(dòng)無擾切換系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)斗輪機(jī)作業(yè)過程中手/自動(dòng)無擾切換，提高作業(yè)靈活性和系統(tǒng)安全性。在遠(yuǎn)程操作臺(tái)設(shè)置可移動(dòng)的主令開關(guān)，必要時(shí)對(duì)斗輪機(jī)進(jìn)行人工干預(yù)。同時(shí)在畫面上設(shè)置保護(hù)急停以及控制電源按鈕，關(guān)鍵時(shí)刻可以切斷電源，確保人員、設(shè)備安全。3斗輪機(jī)無人值守的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益社會(huì)效益：通過斗輪機(jī)的集中自動(dòng)控制，斗輪機(jī)司機(jī)無需在就地操作，操作員在煤控室下發(fā)作業(yè)指令進(jìn)行日常監(jiān)控就可完成堆取料任務(wù)，勞動(dòng)強(qiáng)度大幅度減輕，工作環(huán)境大為改善，作業(yè)健康、作業(yè)安全有保障，工人勞動(dòng)強(qiáng)度至少降低90%。通過斗輪機(jī)的全自動(dòng)集中控制，可以有效防止取煤過程中斗輪沖擊、上煤皮帶過載，以及煤垛坍塌壓停斗輪等問題的發(fā)生，大幅度提高斗輪機(jī)運(yùn)行的安全性。經(jīng)濟(jì)效益：根據(jù)斗輪機(jī)實(shí)際流量分析，在應(yīng)用斗輪機(jī)全自動(dòng)控制系統(tǒng)時(shí)，取煤流量穩(wěn)定，平均流量比斗輪機(jī)司機(jī)就地手動(dòng)操作的平均流量高出18%以上，取煤平均工作效率提高18%以上。取煤工作每班可縮短0.7小時(shí)左右，輸煤系統(tǒng)作業(yè)能力和效率明顯提升。按五班三倒運(yùn)轉(zhuǎn)工作制，每臺(tái)斗輪機(jī)需要配備5人，按人工成本平均15萬元/年人，單臺(tái)設(shè)備改造成功后每年保守估計(jì)可節(jié)約70多萬元。如公司有多臺(tái)斗輪機(jī)改造成功后，一年節(jié)省的費(fèi)用更為明顯。其次由于設(shè)備效率提高，作業(yè)時(shí)間變短，設(shè)備運(yùn)行時(shí)帶來的電耗也相對(duì)減少很多。通過單臺(tái)設(shè)備改造的數(shù)據(jù)分析表明，我公司每年至少可以節(jié)省電費(fèi)40萬以上。所以說斗輪機(jī)無人改造具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益。4結(jié)語：目前國(guó)內(nèi)所有燃煤電廠和煤炭?jī)?chǔ)運(yùn)碼頭的斗輪機(jī)絕大部分還是采用人工手動(dòng)操作的方式。利用合理的控制手段，配備齊全的安全措施，斗輪機(jī)無人值守改造成功的將遠(yuǎn)程全自動(dòng)控制應(yīng)用到斗輪機(jī)上，本研究成果具有廣泛的推廣應(yīng)用前景。如果全國(guó)所有的斗輪機(jī)均能實(shí)現(xiàn)無人值守控制，經(jīng)濟(jì)效益將相當(dāng)可觀。同時(shí)，我們也應(yīng)該更加努力，積極探索，爭(zhēng)取在其余領(lǐng)域上有所突破，讓更多的設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)無人、全自動(dòng)值守。參考文獻(xiàn)：任斌陶、楊勇.機(jī)器視覺在斗輪機(jī)無人值守上的運(yùn)用[J].電子技術(shù)與軟件工程，2019.陸姓.北侖公司斗輪機(jī)遠(yuǎn)程操控取煤量增加49%[J].中國(guó)電業(yè)，201