3D雷達物位掃描儀在選煤生產(chǎn)中的應(yīng)用
分析選煤生產(chǎn)中煤倉料位測量的難題，通過應(yīng)用3D物位掃描儀對煤倉料位和倉儲煤量進行實時監(jiān)控，及時掌握倉內(nèi)煤位、煤體積和煤重量，實現(xiàn)對煤的精準測量，同時
3D雷達物位掃描儀在選煤生產(chǎn)中的應(yīng)用
本文作者：潘弦
摘要：分析選煤生產(chǎn)中煤倉料位測量的難題，通過應(yīng)用3D物位掃描儀對煤倉料位和倉儲煤量進行實時監(jiān)控，及時掌握倉內(nèi)煤位、煤體積和煤重量，實現(xiàn)對煤的精準測量，同時通過畫面同步直觀展現(xiàn)煤入倉和出倉料面變化情況，提高了自動化程度，避免了裝煤冒倉事故和清堵、清庫的安全隱患，減少了維護工作量，為智能化儲煤管理創(chuàng)造了條件。
1、前言
選煤生產(chǎn)過程中，原煤倉是生產(chǎn)運行的中間環(huán)節(jié)，主要做為原煤暫時儲存點，起著均衡配煤和儲煤的作用，煤倉通常體積很大，存儲煤的量也大，煤倉中煤位的高低及進出煤時料面狀況（起拱、掛壁）關(guān)系著選煤生產(chǎn)能否高效安全進行。隨著選煤生產(chǎn)自動化程度的不斷提高，如何實時、準確地監(jiān)測煤倉的料位和儲量，為聯(lián)動控制進煤皮帶和配煤給煤機創(chuàng)造條件，變得越來越重要，同時煤倉料位及儲量透明化、可視化，也是智能選煤重要的環(huán)節(jié)。
2、煤倉料位測量技術(shù)的發(fā)展
過去測量煤倉連續(xù)料位的產(chǎn)品主要有重錘式料位計、超聲波料位計、雷達料位計等。這些料位計各有其特點，但用在原煤倉料位監(jiān)測上能否滿足智能選煤的要求呢？
選煤廠原煤倉存儲量大，煤中含有大量的水分、灰分、粉塵、瓦斯等，落煤下倉堆積高度不均勻，加之現(xiàn)場電機、風(fēng)機的干擾，工況特殊且復(fù)雜。
重錘料位計雖然抗干擾能力強，但容易發(fā)生埋錘、斷鏈、電機卡死等故障。
超聲波料位計無法穿透重粉塵，容易受噪聲干擾，不能正常工作；
雷達料位計，不受飛灰及噪聲的影響，但喇叭口天線雷達在運行一段時間后會在喇叭口結(jié)上很多灰塵，影響測量，雖然可以采用加裝吹掃裝置的辦法，但無法徹底解決結(jié)灰，還需要人工定期清灰，增加維護量；
很多選煤廠為解決雷達喇叭口結(jié)灰問題，選擇了利馬克高頻雷達料位計，這款料位計是俄羅斯LIMACO(利馬克)公司生產(chǎn)的物位測量儀表，是世界上首款工作頻率為140GHz的超高頻雷達物位儀表，天線采用內(nèi)置透鏡設(shè)計，無喇叭口，從而解決了結(jié)灰問題。同時由于利馬克采用了超高頻140GHz及調(diào)頻連續(xù)波技術(shù)，因此適用性極強，測量精度也非常高，可達到±1mm。
隨著選煤生產(chǎn)智能化的不斷提高，對煤倉煤位及儲量的準確性、料面狀態(tài)的真實性、遠程可視化等要求也越來越高。上面幾種料位計測量模式都是單點測量，而倉內(nèi)的料面高低不平，安裝在不同位置會測量出不同結(jié)果，因些測量出的結(jié)果沒有代表性，也沒有計量倉內(nèi)煤量的功能，滿足不了選煤廠需要精準掌握煤位和存煤量的要求，更滿足不了倉內(nèi)料面遠程可視化的需求。
目前國內(nèi)很多洗煤廠開始選用3D雷達物位掃描儀來測量煤倉料位，以3D雷達物位掃描儀為核心設(shè)備的煤倉計量監(jiān)控系統(tǒng)，能對煤倉內(nèi)料面3D成像，動態(tài)畫面顯示，同時能顯示最高料位、最低料位、平均料位及倉內(nèi)存儲煤的體積和重量。實現(xiàn)對煤倉煤位實時同步、遠距離、高精度監(jiān)控，對煤倉智能化管理，為選煤廠儲煤智能系統(tǒng)優(yōu)化提供了決策支持。
3、3D雷達物位計量監(jiān)控系統(tǒng)
3D雷達物位計量監(jiān)控系統(tǒng)，是北京金德創(chuàng)業(yè)測控技術(shù)有限公司同俄羅斯Limaco（利馬克）公司合作開發(fā)的物位計量監(jiān)控系統(tǒng)，顛覆了傳統(tǒng)的料位檢測方式，使用電磁波技術(shù)對料面多點掃描、三維立體成像，是從料位檢測到體積、質(zhì)量、成像的變革！
3D雷達物位監(jiān)控系統(tǒng)工作原理：
使用3D雷達物位掃描儀對散狀物料堆進行掃描，獲取料面二維輪廓的同時，也獲取輪廓的位置信息，通過RS485將數(shù)字信號傳送至企業(yè)云端3D雷達物位計量系統(tǒng)，軟件對數(shù)據(jù)進行處理，形成可視化的3D全息影像，計算出料倉的高低料位、體積、重量等參數(shù)，并顯示在電腦上。
3D雷達物位計量監(jiān)控系統(tǒng)主要特點是：
1）優(yōu)秀的抗粉塵技術(shù)：采用140GHz調(diào)頻連續(xù)波，反應(yīng)速度快，聚焦性能好，抗干擾能力強。平面天線設(shè)計，避免出現(xiàn)粉塵堵塞現(xiàn)象；
2）多點測量模式：彌補了傳統(tǒng)物位計單點測量不準的缺點，采用多點掃描測量，更加全面的了解倉內(nèi)物料信息；
3）真正的可視化技術(shù)：多個發(fā)射器發(fā)射電磁波對物料表面多點掃描后形成三維圖像，準確直觀的反應(yīng)進出料的料面情況（進料波峰、出料波谷、高低不平及掛料現(xiàn)象)，使用戶隨時了解物料的實際情況；
4）料位體積重量全方位監(jiān)測：實現(xiàn)料位的高度到體積到重量的全方面監(jiān)測，實時在線統(tǒng)計存量，定時統(tǒng)計入出流量。從簡單的連續(xù)量加上下限報警到智能化信息化管控的轉(zhuǎn)變，提高企業(yè)生產(chǎn)管理水平和經(jīng)濟效益等。
4、應(yīng)用案例
平煤股份有限責(zé)任公司田莊選煤廠使用直徑12米的8個原煤倉作為原煤暫時儲存點，共可儲存原煤1.2萬噸，在應(yīng)用3D雷達物位計量監(jiān)控系統(tǒng)前，原煤倉是需要人工觀察、估算存量，而且原煤倉經(jīng)常堵塞，有效利用容積低，甚至停產(chǎn)事故經(jīng)常發(fā)生，嚴重影響了生產(chǎn)效益。
根據(jù)全廠智能化的需求，19年初采用利馬克3D雷達物位計量系統(tǒng)對煤倉進行了改造，徹底解決了煤倉料位和存煤管理問題。
安裝現(xiàn)場照片 成像畫面
改造前后對比：
1）提供了準確的存煤圖文數(shù)據(jù)。改造前原煤倉存煤需要人工看煤位、估算存量，改造后實時的模擬3D圖像和存量數(shù)據(jù)顯示信號傳遞到調(diào)度室，可以直接指導(dǎo)原煤翻車和生產(chǎn)原煤配洗。
2）提高了加煤穩(wěn)定率。原煤倉3D圖像能準確反映倉內(nèi)及加煤電振口堆煤情況，給原煤倉崗位人員調(diào)整電振加煤操作，提供了可視性指導(dǎo)，一方面減少了職工勞動強度，另一方面提高了原煤倉加煤穩(wěn)定率。
3）便于更加精準的配煤入洗。煤倉圖文數(shù)據(jù)結(jié)合，改變了以前配煤用加煤量和時間估算倉內(nèi)原煤結(jié)構(gòu)的情況，改造后能更直觀的判斷正在入洗原煤的礦別，調(diào)度室在配煤方案制定時能準確判斷各礦原煤配入量，利用各礦原煤綜合化驗數(shù)據(jù)，得出一個科學(xué)合理的過程配洗方案。
4）多數(shù)據(jù)指導(dǎo)生產(chǎn)。通過3D雷達物位計量監(jiān)控系統(tǒng)顯示的煤量數(shù)據(jù)變化，可以計算出瞬時煤量變化情況，通過該數(shù)據(jù)可以對加煤量進行控制，為后期實現(xiàn)自動加煤、自動配洗提供數(shù)據(jù)及控制基礎(chǔ)。
5）提高了原煤倉綜合治理和維護。原煤倉在使用過程中，由于各種環(huán)境因素的影響，會不同程度的出現(xiàn)粘罐、蓬煤等情況，這就需要在生產(chǎn)過程中對原煤倉進行綜合治理和維護。3D雷達物位計量監(jiān)控系統(tǒng)可以直觀反映出原煤倉堆煤形狀，煤倉管理和使用單位能有的放矢的對倉內(nèi)出問題點進行處理，避免了以前原煤倉在使用過程中罐存越用越小，問題越積越大的現(xiàn)象。
除了田莊洗煤廠，目前3D雷達物位計量監(jiān)控系統(tǒng)在小保當選煤廠、煤花井選煤廠、神華包頭萬利選煤廠等20多個選煤廠都得到了良好的應(yīng)用。
5、總結(jié)
3D雷達物位計量監(jiān)控系統(tǒng),實現(xiàn)了原煤倉料位實時動態(tài)數(shù)據(jù)的采集、處理，3D成像畫面展示，同時顯示最高料位、最低料位、平均料位及體積和質(zhì)量，做到了生產(chǎn)數(shù)據(jù)可視化、過程透明化、現(xiàn)場無人化，解決了目前煤礦煤倉監(jiān)測系統(tǒng)存在的各種缺陷，有效避免了可能出現(xiàn)的煤倉堵口，滿倉，設(shè)備毀壞等影響生產(chǎn)事故的發(fā)生，同時可將煤倉煤位信息與監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)、皮帶控制系統(tǒng)、給煤機配料系統(tǒng)對接聯(lián)動，為整體調(diào)度提供有效的監(jiān)控、管理手段，助力安全、高效生產(chǎn)，在選煤廠具有良好的應(yīng)用前景。
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