浅谈圆形堆取料机无人值守系统的应用.docx

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浅谈圆形堆取料机无人值守系统的应用

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【摘要】本文主要介绍了谏壁发电厂圆形堆取料机无人值守系统的各项关键技术。该系统利用激光扫描仪和取料或堆料臂的旋转，达到3D扫描的效果，从而获得煤堆的三维信息。同时，将设备移动定位系统、防碰撞系统、料位检测系统及程控系统集成于一体，实现了圆形堆取料机现场无人值守、自动取料以及自动堆料的控制，真正意义上提高了设备与系统的自动化控制程度。

【关键词】3D；定位；防碰撞；料位检测

0引言

随着国家环保要求的不断提高，全民环保意识日益突出，以往的露天煤场因扬尘大已被火力发电厂等用煤企业淘汰，门式斗轮机正因其储量小的缺点正逐渐被退化，而封闭式圆形储煤罐恰因其储量大、损耗小、可同时进行堆取料作业等优点受到燃煤电厂的青睐。目前，大部分燃煤电厂圆形堆取料机采取的是手动作业，人员在大机上司机室控，这种人员控制方式，不仅会造成取料流量不稳定、堆放煤种不合理，生产效率低等情况。最重要的是现场恶劣的作业环境，粉尘气烟气不利于人员健康。

1运行现状及必要性

谏壁发电厂有7A、7B、7C三台圆形料场堆取料机，其中7A和7B堆贮能力为9.8万吨，7C堆贮能力为20万吨。圆形堆取料机主要由中心柱、下部煤斗、悬臂堆料机、悬臂式刮板取料机、消防系统和抑尘喷淋设备、电气和控制设备等组成。其中7B悬臂堆料机的水平回转范围为0～360°，悬臂式刮板取料机水平回转范围为0～360°，垂直方向的俯仰角度为-6.04～+38°，堆料和取料可以同时作业，即堆料臂和取料臂可以同时回转。

目前，在煤场内堆取料机操作绝大多数仍然在采用人工操作方式完成堆取料操作，这种人工手动操作方式，取料流量控制精准度低，设备可管理性较低，严重影响场地数据的准确性。

为实现场地管理和设备管理一体化的圆形煤场堆取料无人值守系统，提高设备的自动化水平，自动堆取料作业，提高作业效率，改善劳动环境和降低劳动强度，势在必行。

2系统结构及关键技术

2.1系统结构

本技术聚焦燃煤电厂燃料管理的圆形煤场堆取料机无人值守系统的应用。结合电厂的实际应用，通过技术开发和数据信息化，对圆形煤场堆取料机实施信息化、自动化、数字化升级，有效提高卸煤效率，减少设备操作人员配置，降低设备维护成本和人力成本，提高燃料智能化管理水平。圆形煤场堆取料机无人值守系统主要包括以下子系统[1]：

（1）煤堆扫描采集系统。激光扫描仪利用取料或堆料臂的旋转，达到3D扫描的效果，获得煤堆的三维信息，而后结合先期场地测绘所得数据，在软件中对煤堆进行三维的虚拟构建，实现数据的可视化。

设备移动定位系统。堆取料机具备就地控制、远程手动控制及远程自动控制，在自动模式下，堆取料机根据系统下发的煤种及区域信息，自动定位作业，全程无人干预。

防碰撞系统。在堆料臂与取料臂两侧安装超声波防撞探测装置，装置的保护范围为堆、取料臂的全长，中间无盲区，大臂与障碍物的距离在远程上位机显示，精确到厘米，当任一障碍物与大臂之间的距离≤3米，上位机发出报警提醒操作人员注意，停机距离在调试过程中根据场地的实际情况确定。

料位检测系统。在堆料臂上安装两套雷达波物料探测仪，一个用于探测，另一个用于比对，探测仪的有效探测距离≥50米，精确到厘米。煤垛实时高度在上位机上显示，当堆料高度达设计堆高（用户确定）后，自动移动堆料臂实现自动堆料功能。

通讯系统。在堆取料机增设两套无线通讯系统，在保留光纤滑环通讯的同时，达到实现堆取料机上控制设备与地面的冗余无线通讯。当在运行中发生通讯故障中断时，须立即停机并能自动切换到就地功能。

监控系统。接入高清数字视频监控系统，满足远方对堆取料机和煤场的实时监控和视频回放。

图57B圆形煤场堆取料机无人值守系统监控画面

测振及测温系统。所有转动设备的减速机上需增加测振及高速侧轴承的测温元件，行走机构走轮、皮带头尾部滚筒及压紧滚筒两侧、刮板头尾部两侧的轴承座等均需增加红外测温元件，测温、测振数值在上位机上显示并具备超值报警。

（8）故障报警系统。具有自我诊断能力及紧急情况发生时的快速报警，并迅速切断相应控制回路的能力，使操作者能通过显示屏（HMI）来监视设备运行情况和设备故障情况，并通过PLC将设备的运行、位置、故障信号反馈至集控室。

2.2关键技术

（1）自动控制功能

自动寻址:为实现堆取料机全自动控制需要堆取料机控制系统具有自动寻址功能，堆取料机应实现全自动启动相关设备，选择目标煤垛和煤层后，系统应燃料管控系统下发的计划指令自动定位。

自动堆料:自动堆料采用悬臂回转的堆料方式，堆料高度采用料高检测装置检测，堆料高度及宽度应可自行设定，系统自动调节回转速度，全自动堆料、规整，全过程应无需人工干预。

自动取料:堆取料机按工艺流程自动启动相