振动筛智能巡检机器人在三河口选煤厂的应用

宋文轩

(平顶山中选自控系统有限公司，河南 平顶山 467000)

三河口选煤厂采用无压三产品旋流器选煤，生产过程中由于破碎机破碎存在超粒度，加之进入旋流器的原煤偶带铁器等杂物，易造成旋流器二段堵塞，不仅给生产和维护带来较大的影响，而且对产品质量影响较大。中选自控根据此情况在三河口选煤厂开发了1套振动筛智能巡检机器人系统，对矸石脱介脱水筛上物料及传感器数据进行动态分析，如果发现筛上物料出现减量异常或传感器数据趋势异常，及时进行三产品重介旋流器二段堵塞的报警分析及故障处理。

1 巡检机器人概述

本系统主要依靠巡检机器人采集矸石筛筛面视频信号并进行对比分析，再配合控制系统中重介旋流器的悬浮液入料压力变化曲线、301入洗带式输送机给煤情况等数据作为共同分析数据，准确及时地判断重介旋流器是否有堵塞故障。检测堵塞故障后，集控系统以人机界面、语音报警、手机推送等方式推送给相关人员，并迅速停止原煤入洗输送设备，防止大量矸石通过旋流器一段污染精煤产品。该系统能够取代巡检工对重介旋流器堵塞作出迅速判断并停止给煤，保障生产的可靠性和产品质量的稳定性，避免了因堵塞造成的产品煤质量波动。通过生产中应用，故障报警率在99%以上。脱介筛巡检机器人日常对筛子进行巡检，在筛子出现故障时快速到达故障位置，帮助调度室人员判断事故原因；该系统还有区域入侵报警功能，当设备带电情况下，有人员在筛子附近的危险区域，系统就会报警，并现场语音扩音广播提醒，做到多网合一，配合办公。

2 系统组成及功能

2.1 集中控制系统

系统主要由西门子S7-400H系列PLC、ET 200M通讯模块、300系列IO模块组成。PLC采集和本系统相关的现场仪器、仪表信号，通过编写下位机程序，实现振动筛智能巡检机器人在有报警的同时，立刻停止重介旋流器入料系统进行故障处理。

2.2 调度电话系统

调度电话系统包含调度电话主板、VOIP板、报警控制板、用户板等。当现场报警通过VOIP板传到调度电话主板后，主板发出报警指令，报警板会根据指定的扩音电话组进行群组扩音，提示设备已产生报警或者人员已进入危险区域。

2.3 巡检机器人系统

巡检机器人有自动和遥控巡检模式。自动模式包括常规和联动巡检2种方式，常规下系统根据预先设定的巡检任务内容、时间、路径等参数信息，自动启动并完成巡检任务；联动巡检由控制系统产生的指令，机器人对巡视点自动完成巡检任务。遥控巡检模式由操作人员手动遥控机器人，完成巡视工作，可实现对现场设备进行反复巡检，并实现对设备状态的连续、动态的数据采集及存储[6]。

2.4 硬件主要性能

(1)安装方式：壁挂支架安装，采用镀锌钢材材质，防腐防锈；

(2)轨道最大载重：300 kg；

(3)巡检轨道类型：高强度H型钢；

(4)供电方式：轨道需要安装电缆滑线槽，输入220 VAC，输出24 VDC；

(5)预设位置数量：10 000点；

(6)通讯方式：工业以太网电力载波；

(7)固定式主机外形尺寸：552 mm×380 mm×380 mm；

(8)制动距离：0～2 m；

(9)水平移动速度：0～2 m/s；

(10)导航定位精度：±2 mm；

(11)可见光摄像机：分辨率1 080 P/25 FPS；不小于200万像素，支持360°视角；

(12)机身防护类型：IP55。

3 应用效果

以1次报警为例。2020年5月3日23时22分发生旋流器二段堵塞报警，图1所示为控制系统采集的重介旋流器悬浮液实时入料压力，根据入料压力变化曲线，系统智能识别该变化曲线异常趋势，作为故障报警条件1。图2是通过AI智能摄像机采集矸石筛筛面视频信号，实时视频信号与历史库学习的正常筛面情况进行对比分析，发现该异常是由于旋流器二段堵塞产生的筛面异常，并将异常结果使用SDK开发包写入控制系统，作为故障报警条件2。控制系统将故障报警条件1与故障报警条件2进行逻辑判断，该判断结果作为原煤入洗传输设备的联锁条件，同时在上位机生成报警记录(图3)。

图1 重介旋流器入料压力变化曲线

图2 矸石筛筛面视频信号正常、异常对比

图3 堵塞报警信息

4 结 语

振动筛智能巡检机器人系统完成后，有效解决了三河口选煤厂无压三产品旋流器二段堵塞未及时发现的问题。该技术通过及时发现二段堵塞报警，并停止原煤入洗，防止中煤、矸石混入精煤，影响产品质量。系统以最快的速度、最少的影响范围结束事故影响，减轻由于二段堵塞产生的事故工作量，并且能通过调度电话系统扩音警告已进入危险区域边界人员迅速远离该区域，对保证选煤厂安全、正常生产，起到了重要作用。