3D雷達物位掃描儀在選煤生產中的應用
分析選煤生產中煤倉料位測量的難題，通過應用3D物位掃描儀對煤倉料位和倉儲煤量進行實時監控，及時掌握倉內煤位、煤體積和煤重量，實現對煤的精準測量，同時
3D雷達物位掃描儀在選煤生產中的應用
本文作者：潘弦
摘要：分析選煤生產中煤倉料位測量的難題，通過應用3D物位掃描儀對煤倉料位和倉儲煤量進行實時監控，及時掌握倉內煤位、煤體積和煤重量，實現對煤的精準測量，同時通過畫面同步直觀展現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造了條件。
1、前言
選煤生產過程中，原煤倉是生產運行的中間環節，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）關系著選煤生產能否高效安全進行。隨著選煤生產自動化程度的不斷提高，如何實時、準確地監測煤倉的料位和儲量，為聯動控制進煤皮帶和配煤給煤機創造條件，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節。
2、煤倉料位測量技術的發展
過去測量煤倉連續料位的產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，加之現場電機、風機的干擾，工況特殊且復雜。
重錘料位計雖然抗干擾能力強，但容易發生埋錘、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，天線采用內置透鏡設計，無喇叭口，從而解決了結灰問題。同時由于利馬克采用了超高頻140GHz及調頻連續波技術，因此適用性極強，測量精度也非常高，可達到±1mm。
隨著選煤生產智能化的不斷提高，對煤倉煤位及儲量的準確性、料面狀態的真實性、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，而倉內的料面高低不平，安裝在不同位置會測量出不同結果，因些測量出的結果沒有代表性，也沒有計量倉內煤量的功能，滿足不了選煤廠需要精準掌握煤位和存煤量的要求，更滿足不了倉內料面遠程可視化的需求。
目前國內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備的煤倉計量監控系統，能對煤倉內料面3D成像，動態畫面顯示，同時能顯示最高料位、最低料位、平均料位及倉內存儲煤的體積和重量。實現對煤倉煤位實時同步、遠距離、高精度監控，對煤倉智能化管理，為選煤廠儲煤智能系統優化提供了決策支持。
3、3D雷達物位計量監控系統
3D雷達物位計量監控系統，是北京金德創業測控技術有限公司同俄羅斯Limaco（利馬克）公司合作開發的物位計量監控系統，顛覆了傳統的料位檢測方式，使用電磁波技術對料面多點掃描、三維立體成像，是從料位檢測到體積、質量、成像的變革！
3D雷達物位監控系統工作原理：
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將數字信號傳送至企業云端3D雷達物位計量系統，軟件對數據進行處理，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，并顯示在電腦上。
3D雷達物位計量監控系統主要特點是：
1）優秀的抗粉塵技術：采用140GHz調頻連續波，反應速度快，聚焦性能好，抗干擾能力強。平面天線設計，避免出現粉塵堵塞現象；
2）多點測量模式：彌補了傳統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物料信息；
3）真正的可視化技術：多個發射器發射電磁波對物料表面多點掃描后形成三維圖像，準確直觀的反應進出料的料面情況（進料波峰、出料波谷、高低不平及掛料現象)，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測：實現料位的高度到體積到重量的全方面監測，實時在線統計存量，定時統計入出流量。從簡單的連續量加上下限報警到智能化信息化管控的轉變，提高企業生產管理水平和經濟效益等。
4、應用案例
平煤股份有限責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，在應用3D雷達物位計量監控系統前，原煤倉是需要人工觀察、估算存量，而且原煤倉經常堵塞，有效利用容積低，甚至停產事故經常發生，嚴重影響了生產效益。
根據全廠智能化的需求，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據。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圖像和存量數據顯示信號傳遞到調度室，可以直接指導原煤翻車和生產原煤配洗。
2）提高了加煤穩定率。原煤倉3D圖像能準確反映倉內及加煤電振口堆煤情況，給原煤倉崗位人員調整電振加煤操作，提供了可視性指導，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定率。
3）便于更加精準的配煤入洗。煤倉圖文數據結合，改變了以前配煤用加煤量和時間估算倉內原煤結構的情況，改造后能更直觀的判斷正在入洗原煤的礦別，調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據，得出一個科學合理的過程配洗方案。
4）多數據指導生產。通過3D雷達物位計量監控系統顯示的煤量數據變化，可以計算出瞬時煤量變化情況，通過該數據可以對加煤量進行控制，為后期實現自動加煤、自動配洗提供數據及控制基礎。
5）提高了原煤倉綜合治理和維護。原煤倉在使用過程中，由于各種環境因素的影響，會不同程度的出現粘罐、蓬煤等情況，這就需要在生產過程中對原煤倉進行綜合治理和維護。3D雷達物位計量監控系統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，問題越積越大的現象。
除了田莊洗煤廠，目前3D雷達物位計量監控系統在小保當選煤廠、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用。
5、總結
3D雷達物位計量監控系統,實現了原煤倉料位實時動態數據的采集、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量，做到了生產數據可視化、過程透明化、現場無人化，解決了目前煤礦煤倉監測系統存在的各種缺陷，有效避免了可能出現的煤倉堵口，滿倉，設備毀壞等影響生產事故的發生，同時可將煤倉煤位信息與監測監控系統、皮帶控制系統、給煤機配料系統對接聯動，為整體調度提供有效的監控、管理手段，助力安全、高效生產，在選煤廠具有良好的應用前景。
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