某选煤厂智能智能化解决方案

第 1 章智能系统方案

智能资产中心

目前XXX选煤厂的资产管理取决于管理水平和精细化程度。设备运行状态无法实时控制，缺乏设备可靠性管理等信息化、智能化系统。

建立智能资产中心，实现设备的全生命周期管理。全生命周期设备管理系统，包含设备状态在线监测、设备点检、设备可靠性管理、自动润滑管理等几个模块，按设计规范将重点设备的在线监测数据（振动、温度、电流）接入智能化系统，实时监测设备运行状态，异常数据自动报警，同时还可以对设备进行健康评估，自动生成设备可靠性分析报告。

1.1.1.设备状态在线监控

(1)在线监测振动

l功能规划

在线振动监测系统可以更准确地监测设备的运行状态。轴承和齿轮的早期缺陷可以更早地发现，为设备维护赢得足够的调度时间。同时，利用传动振动速度监测手段，可以及时发现设备松动、不平衡、中等问题，及时处理问题，避免故障停机。并提供足够长的预警期，使设备管理人员有足够的时间安排维护计划，尽量减少停机时间，提高设备运行率。

根据选煤厂关键设备的运行情况，结合先进的状态监测技术和产品，为选煤厂定制解决方案。该方案采用基于专家指导和诊断的最先进的数据采集单元和分析软件，通过网络架构形成实时在线监控系统。该系统为现场设备提供服务 24小时全面监测和故障诊断服务。

图1.1-1在线监控系统架构图

图1.1-2在线监控网络拓扑图

l技术介绍

在线振动监测系统可以同时监测所有设备数据点的状态。通过结合传感器和软件，可以不断监控和跟踪以下运行状态:不平衡、不正确、机械松动、基础薄弱、轴承状态、齿轮损坏、电机转子/定子故障、共振、电气故障、润滑不良等。

传统的振动监测技术和 结合加速度包络技术，可以更准确地监控设备的运行状态。轴承和齿轮的早期缺陷可以更早地发现，为设备维护赢得足够的调度时间。同时，利用传动振动速度监测手段，可以及时发现设备松动、不平衡、中等问题，及时处理问题，避免故障停机。并提供足够长的预警期，使设备管理人员有足够的时间安排维护计划，尽量减少停机时间，提高设备运行率。

图1.1-3各种监测技术比较图

l智能逻辑控制

在线振动监测系统在选煤厂设备中的应用可能面临一个非常重要的条件，即改变速度和负载。如果不采取一些控制措施来控制冲击和干扰信号，收集收集到的振动信号将失去有效性，频繁报警，大部分无效报警。

图1.1-4智能逻辑控制对比图

引入智能逻辑控制，可根据现场生产系统输入过程信号，触发采集单元自动采集设备振动信号，屏蔽其他干扰信号，可在同一工艺条件下采集趋势值，确保数据的一致性和连续性，成功屏蔽外部干扰信号，确保数据的真实性。

l配置方案

通过对设备参数的分析，结合设备故障率等相关数据，从监测技术和工厂设备维护的实际需要两个方面进行分析，科学确定测量点的数量。选择功率大、关键生产环节的设备，进行在线振动监测。

新增振动传感器参数为：

灵敏度：100Mv/g，测量精度：±10%（25℃）。

根据选煤厂的生产情况，新增主厂重点生产环节的渣浆泵和皮带进入在线监控系统，并将在线监控数据连接到智能系统服务器。新振动在线监测点分布见表1.1-1。

将原设备的在线监控数据连接到智能系统服务器中，并对监控数据进行报警。设备可以及时处理问题，不遗漏，不延迟，充分发挥在线监控的价值。

表1.1-1在线振动在线监测测点分布表

序号	设备 编号	功率	设备名称	振动测点位置	测点 数量
1	311	N=220kW	合介泵	泵前、后端径向	2
			电动机	电动机驱动端径向	1
2	313	N=75kW	块煤磁尾泵	泵前、后端径向	2
			电动机	电动机驱动端径向	1
3	314	N=75kW	煤泥水泵	泵前、后端径向	2
			电动机	电动机驱动端径向	1
4	320	N=160kW	压滤机入料泵	泵前、后端径向	2
			电动机	电动机驱动端径向	1
5	301	N=90kW	减速器	减速机输入和输出端径向	2
			电动机	电动机驱动端径向	1
6	552	N=160kW	循环水泵	泵前、后端径向	2
			电动机	电动机驱动端径向	1
监测点总计					18

（2）温度在线监测

l现状

目前选煤厂已有部分设备纳入温度在线监测，但还有部分电机不具备温度检测功能，设备出厂前部分没有预埋测温电阻。

l方案比选

PT100是铂热电阻它的工作原理：当PT100在0摄氏度的时候他的阻值为100欧姆，它的阻值会随着温度上升而成近似匀速的增长。对于未预埋测温电阻的设备，有三种方案对其进行温度在线监测。

方案一：更换新设备（带预埋测温电阻），此方案的弊端是成本过高。

方案二：设备现场打孔预埋测温传感器，此方案的弊端是实施难度大，成本高，而且有可能对设备造成损伤。

方案三：在原设备上采用贴片式温度传感器对设备进行温度在线监测，此种温度监测方式已成熟应用于选煤厂及矿井设备，并取得了良好的效果。首先，贴片式传感器所检测的设备表面温度可以准确的反馈设备的温度变化；其次，通过对传感器表面的防护可有效避免环境温度的干扰。

l功能规划

对未预埋测温电阻的设备，本方案新增表面贴片式温度传感器，主要对生产中6台渣浆泵设备进行温度在线监测。传感器获取的温度数据上传至本地数据采集单元，通过TCP信号转发至智能化系统服务器。已接入PLC的温度信号将通过OPC UA服务将数据同步至智能化系统服务器，实现在线监测数据的统一管理。

在线温度监测点设置：电机轴承设置2个监测点，电机绕组温度设置1个监测点，皮带减速器、泵的轴承箱设置2个监测点。新增测温传感器的设备表1.1-2，一共12个监测点。

表1.1-2 新增测温传感器的设备表

序号	设备编号	设备名称	功率	电机轴承温度	电机绕组温度	轴承箱	减速器
1	311	合格介质泵	N=220kW	已有	已有	2	---
2	313	块煤磁尾泵	N=75kW	已有	已有	2	---
3	314	煤泥水泵	N=75kW	已有	已有	2	---
4	320	压滤机入料泵	N=160kW	已有	已有	2	---
5	301	块原煤入厂皮带	N=90kW	已有	已有	---	2
6	552	循环水泵	N=160kW	已有	已有	2	---
监测点总计				12

（3）电流在线监测

目前主要运行设备的综保已接入集控，全厂综保接入智能化服务系统，将采集到的电流信号纳入设备可靠性管理后台进行统一管理，电流信号以曲线形式呈现。

1.1.2.点检仪

设计上在设备在线监测基础之上增加手持离线点检仪，保证非在线监测设备的可靠性。点检人员可通过它来现场测试设备的温度和振动参数，检测结果通过在点检仪显示屏上显示具体数值。选用3台手持点检仪。

图1.1.5 点检仪

具体参数如下：

Ø显示：128×64点阵阳光下可视的0LED 40个汉字/每屏

Ø存储-掉电不丢失：点检作业项目数量9999条 记录存储2000条

Ø实时时钟：点检仪内置时钟芯片，以确保资料记录的实时性

Ø抄表功能：自动提示抄写的设备表计及其标准值

Ø标准缺陷记录：方便现场人员缺陷记录

Ø红外温度测量：红外温度：-20～360℃ 、D：S=25：1

Ø振动测量：加速度0.1 m/s2～200.0m/s2、速度: 0.1 mm/s～200.0mm/s、位移: 0.001 mm～2.000mm 

Ø电池: 可充电锂电池

1.1.3.设备可靠性管理系统

（4）数据管理

将设备在线监测系统采集到的数据和已经过初步分析加工的数据将统一归集到设备可靠性管理后台进行统一管理。其管理的数据内容具体包括：

现有PLC获取的电流数据

现有PLC获取的温度数据

在线监测系统直接传输至后台的温度数据、振动数据

（5）功能规划

定制开发软件系统，将上述数据、信息综合整理，具体实现功能如下：

设备故障预警及故障诊断

通过报表、曲线等形式对数据进行可视化展示

授权人员可方便的筛选、查询历史数据

自动生成设备可靠性分析报告，便于管理人员定期查阅

系统中断、传感器故障自诊断并进行故障报告

系统远程访问及远程维护

（6）Web端管理平台

Web端管理平台功能主要包括用户管理、设备管理、设备运行状态参数监测与查看及数据分析四部分内容，能够实现设备可靠性全面管理及各项功能灵活配置，具体功能如下所述：

l用户管理

用户管理包含人员管理和权限管理功能。

人员管理

实现各智能终端使用人员通过账号密码登录功能，可以建立班、组账号并对账号及密码统一管理。

权限管理

对各智能终端进行权限配置，确保人员权责分明，实现授权人员通过外网查看设备监测信息情况，实时掌握现场生产动态，实现全方位设备监测。

l设备管理

设备管理主要包含设备信息管理、报警等级管理两部分内容，为上位机的功能提供基础数据。 

设备信息管理

设备信息管理包括对设备类型、生产厂家、状态参数、生产系统、安装位置等设备基础信息的管理，为设备监测信息在各个智能终端进行有序呈现提供数据支撑，并且为后续设备在线维护以及生产、资产信息的管理提供数据支持。

报警等级管理

设定报警等级（按红色、黄色、蓝色三级报警划分），针对设备温度、电流以及振动等参数报警按照等级划分，并实现各设备定制化报警配置，能够在后台进行灵活调整，保证按生产需求分级报警。

l设备运行状态参数监测与查看

设备在线状态参数收集与查看

设备运行状态参数（电流、温度、振动）在线监测、汇总分析，可查看近三个月的历史数据及对应参数曲线。

报警信息收集与查看

生产过程中，当设备运行状态参数异常时，按照报警管理设置的各类报警等级，在Web界面可以实时查看最新报警信息，根据报警等级、参数类型、设备编号进行报警数据分类，并可查看设备历史报警信息。

l数据分析

设备状态参数分析

主要针对设备运行状态数据进行分析，根据不同偏离程度、发生频次、影响时间，按照多因数加权法分析设备的健康状态，将监测数据进行趋势分析、裂化分析、振动分析，多点比较，并生成设备各类参数分析报告。

设备故障分析

通过设备运行状态参数和设备历史故障信息对设备故障特征进行分析，预测设备在未来一段时间内的运行状态及可能出现的故障，并根据故障特征值，判断设备的故障级别，自动生成诊断报告，提前掌握设备故障的发展趋势，为实现预测性检修提供依据。

自动润滑系统

（7）现状

目前大地煤选煤厂润滑点多，分布广，滚筒、轴承润滑周期短并且润滑点分布分散，车间内设备不同，润滑点的给油制度、给油量都不尽相同。仅重介浅槽是单点自动润滑，其它设备均通过人工加油的传统方式加油和管理，工人操作劳动强度大，人工劳效低；容易出现多加和漏加。设计采用自动润滑系统。

（8）设计方案

l单线系统 ——只有一根主管线。

l通常由一个柱塞泵将润滑剂注入到主管线中，并通过注油器将润滑剂地分配到各润滑点。

l“点对点”润滑 —每个注油器各对应一个润滑点注油器之间是相互独立的。

l只需一根主管线，布线简单，安装成本较低，系统易于扩展或缩小。

l各注油器间是相互独立操作的，可单独调节排量或单独监控。

l在全部润滑点中，只要有任一处堵塞，通过各种形式的发讯器即能报警，所以只要监视一台母分配器的动作，就可实现对全系统的监视。 

图1.1-6单线润滑系统图

关键润滑设备信息表1.1-3。

表1.1-3智能润滑的关键设备信息

公共基础平台

智信

为了使生产及日常管理过程中的信息交流更便捷，研发移动端平台——智信，实现信息的多线程、多方式快捷沟通。具体基础功能如下所述：

l常用联系人常驻显示，快捷调用；

l按组织架构查询，人员沟通便捷；

l文字、语音、视频多方式便捷沟通；

l沟通信息可多线程并发，消息无遗漏；

l历史信息查询，方便问题追踪；

l实现群组设置，信息实时共享；

l上级信息便捷下达，确保消息不失真。

信息的传递对于生产的决策十分重要，智信平台功能还包括：

l设置相应权限，岗位司机能通过智能手机及时查看生产数据，指导生产；

l关键问题实时推送，确保信息传递的及时性和准确性；

l领导层随时随地掌握厂区的生产情况；

l

界面服务定制化，需求信息一目了然。

图1.2-1 智信页面

服务器配置

由于现有1台服务器IBM X3650M4及CPU及内存均不能满足设计需要，需要增加2台服务器，服务器采用dell 机架式服务器，服务器采用至强16核心32线程、64G 内存4×4T硬盘服务器，并且考虑了双机热备的部署方案，从性能与稳定性两个方面保证了服务可以24*365不间断工作。现有1台服务器用于运维系统和外网内网的跳板机。

第 2 章 实施方案

智能化系统建设

建设工期

XXX煤矿选煤厂智能化升级是涉及专业多，各方面需相互协调的创新型项目。本项目实施，包括需求调研周期1个月、产品设计周期1个月、软件开发周期2个月、硬件开发周期1个月、设备采购周期2个月、现场实施周期1.5个月、现场测试及试用周期2个月，考虑软件开发及采购可交叉进行，项目总周期为5个月。

实施方案

施工过程将严格执行施工计划，完成满足施工要求的施工图设计工作、施工工期进度计划与质量、工期、安全、文明目标。

1.施工原则

由于系统智能化升级会涉及同原有系统的改造对接，在改造过程中要以不影响现有系统生产以及保证现有系统的稳定性为原则，全部改造均利用停产检修时间进行，不需要额外协调停产时间。

2.施工内容

施工部署包含智能化环境建设、现有系统的完善升级、生产系统整合连接、后台软件及硬件环境进行部署、现场测试。

项目实施计划安排

1.需求设计

该项目启动后，首先进行1个月的需求调研，深度同选煤厂进行交流，围绕资产中心，明确每一个子系统、功能模块的需求。通过需求调研整理文档进行需求设计，周期为1个月，具体包括需求分析、原型图绘制、效果图制作及需求文档编制。

2.软件开发

软件开发周期为2个月，软件测试周期为1个月。软件开发包括五个阶段。

l规划阶段，制定开发计划、质量计划及测试计划，规划文档内容及格式，规划开发过程中所用到的工具。

l概要设计阶段，建立系统总体架构，规划子系统和模块，系统部署图。

l详细设计阶段，完成项目中系统、模块的详细设计包括Web端、数据库。

l编码测试阶段，分析系统个各测试要点，对系统各功能点进行测试。

l完成阶段，书写操作手册，用户手册，维护说明。

3.硬件开发阶段

硬件开发周期为1个月，对IT网络方案及硬件升级方案进行设计，完成各智能终端的硬件接入开发，同原有PLC进行通讯。

4.设备采购

IT网络设备、硬件及软件系统的采购，周期为2个月。

5.施工部署

现场进行IT网络施工，硬件的电气安装施工，并对前后台软件及硬件环境进行部署，周期为1.5个月。

6.现场测试

最后为现场测试及试用阶段，包括硬件测试、软件测试、稳定性测试、压力测试以及系统联合调试，包含测试后试用在内的周期为2个月。

第 3 章 智能化建设投资

3.1投资范围

出于控制投资的角度考虑，项目拟由XXXX提供智能化方案设计及硬件选型，并保证技术的可性行及系统的可靠性；硬件设备和材料采购及安装施工由甲方承担，XXX提供安装指导服务，软件开发由XXX承担，负责将智能化系统进行集成整合，并完成最终调试，交付甲方运行。

估算投资

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