3D雷达物位扫描仪在选煤生产中的应用
本文作者：潘弦
摘要：分析选煤生产中煤仓料位测量的难题，通过应用3D物位扫描仪对煤仓料位和仓储煤量进行实时监控，及时掌握仓内煤位、煤体积和煤重量，实现对煤的精准测量，同时通过画面同步直观展现煤入仓和出仓料面变化情况，提高了自动化程度，避免了装煤冒仓事故和清堵、清库的安全隐患，减少了维护工作量，为智能化储煤管理创造了条件。
1、前言
选煤生产过程中，原煤仓是生产运行的中间环节，主要做为原煤暂时储存点，起着均衡配煤和储煤的作用，煤仓通常体积很大，存储煤的量也大，煤仓中煤位的高低及进出煤时料面状况（起拱、挂壁）关系着选煤生产能否高效安全进行。随着选煤生产自动化程度的不断提高，如何实时、准确地监测煤仓的料位和储量，为联动控制进煤皮带和配煤给煤机创造条件，变得越来越重要，同时煤仓料位及储量透明化、可视化，也是智能选煤重要的环节。
2、煤仓料位测量技术的发展
过去测量煤仓连续料位的产品主要有重锤式料位计、超声波料位计、雷达料位计等。这些料位计各有其特点，但用在原煤仓料位监测上能否满足智能选煤的要求呢？
选煤厂原煤仓存储量大，煤中含有大量的水分、灰分、粉尘、瓦斯等，落煤下仓堆积高度不均匀，加之现场电机、风机的干扰，工况特殊且复杂。
重锤料位计虽然抗干扰能力强，但容易发生埋锤、断链、电机卡死等故障。
超声波料位计无法穿透重粉尘，容易受噪声干扰，不能正常工作；
雷达料位计，不受飞灰及噪声的影响，但喇叭口天线雷达在运行一段时间后会在喇叭口结上很多灰尘，影响测量，虽然可以采用加装吹扫装置的办法，但无法彻底解决结灰，还需要人工定期清灰，增加维护量；
很多选煤厂为解决雷达喇叭口结灰问题，选择了利马克高频雷达料位计，这款料位计是俄罗斯LIMACO(利马克)公司生产的物位测量仪表，是世界上首款工作频率为140GHz的超高频雷达物位仪表，天线采用内置透镜设计，无喇叭口，从而解决了结灰问题。同时由于利马克采用了超高频140GHz及调频连续波技术，因此适用性极强，测量精度也非常高，可达到±1mm。
随着选煤生产智能化的不断提高，对煤仓煤位及储量的准确性、料面状态的真实性、远程可视化等要求也越来越高。上面几种料位计测量模式都是单点测量，而仓内的料面高低不平，安装在不同位置会测量出不同结果，因些测量出的结果没有代表性，也没有计量仓内煤量的功能，满足不了选煤厂需要精准掌握煤位和存煤量的要求，更满足不了仓内料面远程可视化的需求。
目前国内很多洗煤厂开始选用3D雷达物位扫描仪来测量煤仓料位，以3D雷达物位扫描仪为核心设备的煤仓计量监控系统，能对煤仓内料面3D成像，动态画面显示，同时能显示最高料位、最低料位、平均料位及仓内存储煤的体积和重量。实现对煤仓煤位实时同步、远距离、高精度监控，对煤仓智能化管理，为选煤厂储煤智能系统优化提供了决策支持。
3、3D雷达物位计量监控系统
3D雷达物位计量监控系统，是北京金德创业测控技术有限公司同俄罗斯Limaco（利马克）公司合作开发的物位计量监控系统，颠覆了传统的料位检测方式，使用电磁波技术对料面多点扫描、三维立体成像，是从料位检测到体积、质量、成像的变革！
3D雷达物位监控系统工作原理：
使用3D雷达物位扫描仪对散状物料堆进行扫描，获取料面二维轮廓的同时，也获取轮廓的位置信息，通过RS485将数字信号传送至企业云端3D雷达物位计量系统，软件对数据进行处理，形成可视化的3D全息影像，计算出料仓的高低料位、体积、重量等参数，并显示在电脑上。
3D雷达物位计量监控系统主要特点是：
1）优秀的抗粉尘技术：采用140GHz调频连续波，反应速度快，聚焦性能好，抗干扰能力强。平面天线设计，避免出现粉尘堵塞现象；
2）多点测量模式：弥补了传统物位计单点测量不准的缺点，采用多点扫描测量，更加全面的了解仓内物料信息；
3）真正的可视化技术：多个发射器发射电磁波对物料表面多点扫描后形成三维图像，准确直观的反应进出料的料面情况（进料波峰、出料波谷、高低不平及挂料现象)，使用户随时了解物料的实际情况；
4）料位体积重量全方位监测：实现料位的高度到体积到重量的全方面监测，实时在线统计存量，定时统计入出流量。从简单的连续量加上下限报警到智能化信息化管控的转变，提高企业生产管理水平和经济效益等。
4、应用案例
平煤股份有限责任公司田庄选煤厂使用直径12米的8个原煤仓作为原煤暂时储存点，共可储存原煤1.2万吨，在应用3D雷达物位计量监控系统前，原煤仓是需要人工观察、估算存量，而且原煤仓经常堵塞，有效利用容积低，甚至停产事故经常发生，严重影响了生产效益。
根据全厂智能化的需求，19年初采用利马克3D雷达物位计量系统对煤仓进行了改造，彻底解决了煤仓料位和存煤管理问题。
安装现场照片 成像画面
改造前后对比：
1）提供了准确的存煤图文数据。改造前原煤仓存煤需要人工看煤位、估算存量，改造后实时的模拟3D图像和存量数据显示信号传递到调度室，可以直接指导原煤翻车和生产原煤配洗。
2）提高了加煤稳定率。原煤仓3D图像能准确反映仓内及加煤电振口堆煤情况，给原煤仓岗位人员调整电振加煤操作，提供了可视性指导，一方面减少了职工劳动强度，另一方面提高了原煤仓加煤稳定率。
3）便于更加精准的配煤入洗。煤仓图文数据结合，改变了以前配煤用加煤量和时间估算仓内原煤结构的情况，改造后能更直观的判断正在入洗原煤的矿别，调度室在配煤方案制定时能准确判断各矿原煤配入量，利用各矿原煤综合化验数据，得出一个科学合理的过程配洗方案。
4）多数据指导生产。通过3D雷达物位计量监控系统显示的煤量数据变化，可以计算出瞬时煤量变化情况，通过该数据可以对加煤量进行控制，为后期实现自动加煤、自动配洗提供数据及控制基础。
5）提高了原煤仓综合治理和维护。原煤仓在使用过程中，由于各种环境因素的影响，会不同程度的出现粘罐、蓬煤等情况，这就需要在生产过程中对原煤仓进行综合治理和维护。3D雷达物位计量监控系统可以直观反映出原煤仓堆煤形状，煤仓管理和使用单位能有的放矢的对仓内出问题点进行处理，避免了以前原煤仓在使用过程中罐存越用越小，问题越积越大的现象。
除了田庄洗煤厂，目前3D雷达物位计量监控系统在小保当选煤厂、煤花井选煤厂、神华包头万利选煤厂等20多个选煤厂都得到了良好的应用。
5、总结
3D雷达物位计量监控系统,实现了原煤仓料位实时动态数据的采集、处理，3D成像画面展示，同时显示最高料位、最低料位、平均料位及体积和质量，做到了生产数据可视化、过程透明化、现场无人化，解决了目前煤矿煤仓监测系统存在的各种缺陷，有效避免了可能出现的煤仓堵口，满仓，设备毁坏等影响生产事故的发生，同时可将煤仓煤位信息与监测监控系统、皮带控制系统、给煤机配料系统对接联动，为整体调度提供有效的监控、管理手段，助力安全、高效生产，在选煤厂具有良好的应用前景。
