陕煤集团神木红柳林矿业公司选煤厂(简称红柳林选煤厂)作为陕煤集团特大型  矿井选煤厂，多年来一直为陕煤集团神 木红柳林矿业公司(简称红柳林煤矿) 的原煤进行 洗选加工作业，保质保量完成各项生产任务。随着 煤炭工业的高质量发展，选煤厂智能化建设显得尤 为重要。目前，红柳林选煤厂存在调节重介密度复 杂、药耗指标高、配煤流程繁琐和配煤精度低、作 业人员劳动强度高等问题，为解决以上问题，红柳 林选煤厂进行了大量实践性建设项目。现将红柳林 选煤厂智能化建设情况进行总结梳理，为下一步选 煤厂智能化发展提供技术支撑或建设思路。红柳林 选煤厂隶属于陕煤集团神木红柳林矿业有限公司， 采用重介浅槽分选工艺，工艺流程分为原煤准备系 统、块煤重介分选系统、介质回收系统和煤泥水处 理系统4部分。选煤厂智能化建设主要围绕洗选系 统各工艺环节进行，包括基础网络平台建设、主要 生产工艺过程的智能化控制改造、生产辅助与保障 环节的智能化改造、智能管理决策建设等方面。红 柳林选煤厂智能化建设情况如下。

基础网络平台建设

红柳林选煤厂系统工业环网平台遵循数字 化、高速化、智能化、标准化、安全可靠、易扩充 升级的原则进行规划设计。

重新规划全厂网络结构，包含控制网和视频 监控网。规划后的网络可以与矿井网络无缝对接， 与现有办公网络无缝对接，同时预留与未来智能化矿山建设能对接的网络接口。选煤厂控制网络已建成了千兆环网(赫斯曼R30) ，视频信息网络使用 万兆交换机(S5720和S6720)以选煤厂集控室机 房为中心建成了星形网络结构，控制网和视频信息 网络带宽均已达到1 000 M b i t/s。在集控室机房设 置有硬件防火墙，通过防火墙将控制网、视频信息 网、选煤厂办公网及矿井工业网络联通，达到了各 系统安全隔离的要求。选煤厂控制网及视频网网络 如图1所示。

图1  选煤厂控制网及视频网网络

主要生产工艺过程的智能化控制建设

重介密度闭环控制系统

主洗车间建有重介密度闭环控制系统，建立 的数学模型可根据精煤产品灰分数据自动调节重介 密度整定值，对比介质密度的给定值与检测的实际 密度值，经过PLC的数学运算，其输出控制电动调 节阀动作，决定电动调节阀和电动执行器的开度以 控制加水量，达到调节介质密度的作用，保证洗选 产品达到预期效果。根据精煤产率与经济效益的关 系，按照最优组合组织生产，实现最大经济效益。

重介密度闭环控制是选煤厂保证产品质量的 关键环节，通过重介密度闭环控制系统的建设，提 高了产品质量的稳定性，在保证产品质量的前提 下，提高了精煤产率。重介密度闭环控制系统如图 2所示。

图2  重介密度闭环控制系统

浓缩池智能加药系统

在循环水回水管路上安装流量计，在浓缩池安装界面仪，溢流水处安装浊度仪，底流泵管路上安装底流浓度计，加药机加药管路上安装流量计。 根据回水流量、清水层厚度、溢流水浊度、药剂添 加量、浓缩机扭矩等相关参数建立数学模型， 自主 预测药剂添加量，实时调节加药量及加药比例，实 现了浓缩系统智能控制。

浓缩池智能加药系统在红柳林选煤厂的应用，大幅降低了作业人员的劳动强度及药耗指标，实现了降低经济指标和提质增效的目标。浓缩池智能加药系统控制界面及现场加药间如图3、图4所示。

产品智能配煤系统

产品智能配煤系统通过计算机程序完成配煤方案的确定与审批，其核心是根据原料煤的特性以及用户对产品煤的要求，采用遗传算法，计算出可选得配煤方案的配比参数。电气控制部分通过生产控制系统的输送带秤和灰分仪反馈调节配比，进而 控制给煤机自动完成配煤任务及过程监控，最终实 现精准配煤。

通过建设产品智能配煤系统，有效提高了产 品配煤的精确度和产品的合格率，降低了成本，避 免了产品质量纠纷，提升了企业市场信誉，提高了 企业经济效益。自动配煤控制界面、灰水仪管理系 统界面分别如图5、图6所示。

 生产辅助与保障环节的智能化建设

低压远程分合闸控制系统

利用移动终端设备进行停送电申请、审批，对经过审批的停送电流程，通过控制系统和电操装 置实现远程/就地分合闸，可辅助人工操作。

远程分合闸系统将信息系统与工业控制系统 相结合，实现了停送电流程的电子审批，停送电的 远程操作，提高了劳动效率，降低了工人劳动强 度。远程分合闸控制系统界面、移动终端停送电界 面分别如图7、图8所示。

图7  远程分合闸控制系统界面

图8  移动终端停送电界面

主要设备在线状态监测系统

红柳林选煤厂是机电设备密集型工厂，共302 台主要设备。机电设备的完好是选煤厂持续稳定运 行的基础，通过建设机电设备状态在线监测系统，利用温度、振动传感器实现对机电设备温度、振动状态的实时监测，设备状态数据经由专业的设备状 态分析软件处理，可提前预知设备的劣化，据此 进行预防性维护，有效降低了选煤厂计划外的停 机时间。

主要设备在线状态监测系统，可以实时浏 览、实时趋势查看、自动诊断报告、设备告警、预 警预报、信息查询、图形监测及综合分析等。并可 将监测结果传输至集中控制系统，实现系统联动。主要设备在线状态监测系统如图9所示。

图9  主要设备在线状态监测系统

智能视频分析系统

在重要区域建设了生产区域入侵、越界报警功能，当出现设备故障或安全监测出现异常时，数字大屏画面自动切换到故障设备或出现安全异常的画面，并报警提醒或联锁停车，实现视频联动功能；在主要输送带和刮板输送机上通过视频图形识别技术，实现了杂物、跑偏、堆煤识别等功能。智能视频分析系统实现了选煤厂视频监控无死角，在检修、生产期间对于危险设备划定警戒区域，当人员或物体出入检修、警戒区域时能够及时 报警；控制系统和视频监控系统的有机融合，实现 了视频联动及操作界面的融合。通过人脸视频技 术，记录不同人员在不同时间出现在不同地点，分 析人的不完全行为，加强对人员的安全管理。智能视频分析系统如图10所示。

图10 智能视频分析系统

智能管理决策建设

智能决策中心

建立的选煤厂智能决策中心包括生产管理、 设备全生命周期管理、煤质管理、能耗管理、智能 决策分析、移动APP，满足生产、机电、技术、节 能、协同等管理。

红柳林选煤厂智能决策中心以“选煤智能” 为核心，将先进的传感监测、大数据、人工智能、 物联网、云计算等新兴技术深度融合到复杂选煤工艺生产过程，打造全域感知、全局协同、全线智能的“智能选煤厂体系”，全面推进选煤厂数字化、 智能化转型，深入挖掘数据带来的价值，实现设备 智能运行与运维、状态智能监测、过程智能控制、 工艺参数智能设定、管理智能精细和决策智能调 节，达到产品质量稳定、劳动强度低、经济效益高的目标。智能决策中心如图11所示。

(a)生产任务看板

(b)智能报警看板

(c )产量产率看板

图11  智能决策中心

三维可视化系统

建立的三维可视化系统基于倾斜摄影、激光 点云对现场进行测量及建模，通过三维处理技术， 搭建一个与现实完全一致的虚拟选煤厂。虚拟选煤 厂能够以三维立体的形式显示选煤厂内的场景结 构、设备布局，并采用先进的数据采集技术，将选 煤厂内部设备的运行、环境、能耗等实时数据，统 一传入智能管控平台，与信息模型进行匹配与融 合。在三维场景建模的基础上进行巡检相关功能的 开发，主要包括一键智能巡检模块、智能报警模块、智能巡检机器人巡检模块和三维漫游游览模块。系统设置完善的视频感知、安全监测系统， 对入选原煤杂物、人员不安全行为、设备运行危险 状态等进行监测，并通过智能分析功能实现智能预 测、预警、联动。三维可视化系统如图12所示。

     图12  红柳林选煤厂智能管控平台中的三维可视化系统

结  语

目前，红柳林选煤厂通过智能化建设解决了 各选煤工艺环节存在的分散、自动化程度低、劳动 强度高等问题，有效提高了生产效率，减少了生产 和管理成本，改善了作业环境，降低了劳动强度， 达到“提质增效、降低成本”的目的。但随着对智 能化建设的投入及对智能化改造项目所产生效果的 分析，发现存在传感器精度低、灰分仪有误差等技术问题，而且各仪器仪表灵敏度受煤尘的影响较大。未来智能化选煤厂的建设势必要对系统设备进 行全面升级，提高洗选设备的可靠性；随着设备数 量的递增和设备的高端化，对设备运维人员的业务 水平也提出了更高要求，既要懂设备构造原理，又 要能熟练掌握处理各种故障的必备技能。

原文阅读