基于数字孪生的矿山散料堆场堆取料机智能监测系统

在许多涉及散料装卸作业的大型储料场中,斗轮堆取料机被视为当前最为理想的大型可连续作业机械,为了延长其使用寿命,降低维修成本并解决人工巡检不便的问题,提出了一种基于五维数字孪生的智能健康监测系统。通过机身外部布设光纤光栅传感器以及内置电机实时运转数据获取堆取料机的当前工作状态,并将数据传入内部信息交互通信网络进行数据的分离存储与融合处理,在消除双光栅由于机械疲劳所带来的温度补偿误差后,构建了多数据融合的、立体化的堆取料机数字健康模型,实现了堆取料机健康状态的智能化预测与立体化监测。通过在秦皇岛港散料矿物储料场的QL6000.55型斗轮堆取料机进行全系统的安装运行,极大促进了料场数字化进程,改变了管理模式,提高了生产效率,直接增加了经济效益。研究表明:该系统能够可靠地提供斗轮取料机的实时工作状态,对基本的故障类型有着一定的预警效果,降低了堆取料机维护的人力与物力投入,为矿区大型机械健康监测提供了有益参考。

数字孪生驱动的堆垛机模型可视化设计与实现

针对堆垛机研发周期长且其工作过程中信息采集率和工作效率低等问题,提出了基于数字孪生的堆垛机模型可视化设计方法。结合数字孪生技术,基于数字孪生五维模型,利用进程控制对象连接(OLE for Process Control,OPC)统一架构技术搭建堆垛机模型的虚拟调试平台,实现了堆垛机物理模型与数字模型的实时通信和数据交互。通过对堆垛机物理模型工作状态的数据采集,实现了堆垛机工作状态的可视化监测和工作效率的优化,验证了基于数字孪生的堆垛机模型可视化设计方法的可行性。可为堆垛机的研发设计和透明化作业提供参考。

立体库堆垛机运行系统优化研究

针对立体库堆垛机的立柱在加减速变化时易出现挠度变形的问题,以单立柱堆垛机为研究对象,基于挠度理论,分析影响立柱产生挠度形变的主要因素;将立柱简化为悬臂梁,推导立柱顶端的摆动方程,并建立Simulink仿真模型;以系统运行效率和稳定性为评价指标,采用遗传算法对堆垛机的速度控制曲线进行多目标优化,并对优化后的速度控制曲线进行仿真分析。研究表明,在堆垛机水平和竖直方向运行到最大距离工况下,优化后的堆垛机运行时间由12.5 s减少至11.621 s,系统的运行效率提升7.03%;最大振幅由5.99 mm减少至5.08 mm,在提高运行效率的前提下,系统的运行稳定性提升了15.2%,降低了堆垛机在运行过程中的挠度形变,验证了优化方法的可行性,可为堆垛机的设计研究提供参考依据。

斗轮堆取料机俯仰结构的有限元分析及优化设计

该文主要探究斗轮堆取料机俯仰结构有限元模型的构建过程、静力分析和优化设计。该文首先使用UG软件构建俯仰结构模型,然后使用HyperMesh软件对该模型进行几何清理与网格划分。在此基础上,设计俯仰结构有限元分析方案,在施加载荷与边界处理后展开静力分析。结果表明,斗轮堆取料机俯仰结构的等效应力远低于容许应力,结构强度达标。随后选取俯仰结构的前臂架,Ansys软件中的Design Explorer模块展开优化设计,将重量作为优化目标。在不改变前臂架最大等效应力的前提下,前臂架的重量从原来的21767 kg变为18240 kg,重量减幅达到16.2%,优化效果明显。

堆取料机取料过程中防坍塌预警及路径规划研究

在运煤轮船船舱进行取料作业时,由于路径规划可能引发煤堆坍塌的危险,提出一种基于分层点云边缘信息提取的防止煤堆坍塌的模拟堆取料机取料路径规划方法。首先利用搭载二维激光扫描试验装置采集原始三维点云数据,通过坐标转换,采用直通滤波算法去噪滤波,随机采样法简化算法精简点云数据,基于切片法计算煤堆体积和质量,实现对来煤精准盘点;然后提取每层煤料堆表面的边缘信息,将不同层次的煤料堆边缘信息组合起来,构建出整个煤料堆表面的边缘模型,实时计算待取料煤堆边缘安息角,实现煤堆坍塌预警信息;最后基于直线插补方法进行取料路径规划,给出防止煤堆坍塌的模拟堆取料机执行机构作业路径。

堆垛机速度控制策略对比研究

文章分析了自动化立体仓库堆垛机现有的多段调速、速度闭环和位移闭环等控制方式,发现多段调速控制方式具有立柱振幅太大、速度易突变和运行时间长等问题;而单一速度闭环控制系统需要低速运行一段距离,以降低作业效率;位移内嵌速度闭环控制系统虽然定位精确、动态响应快,但速度突变容导致货物倒塌事故。针对以上问题,提出了采用S型速度曲线控制的方式,以提高堆垛机运行的快速性、安全性和定位精度。然后在Matlab/Simulink模块中建立立柱摆动的二阶仿真模型,由仿真比较可得,S型速度曲线控制方式下速度减少了7.6%,振幅降低了8.3%,所以该方式具有更好的快速性、平稳性和定位精度效果,尤其在中长距离的时间优化方面效果明显。

调速技术在堆取料机系统中的应用

堆取料机调速是现代堆取料机设备调试和使用的重要环节。本文根据产品设计与现场实践,结合理论分析,详细阐述了堆取料机的调速原理及实现方法。

浅析长节距米制输送链条与链轮

非标设计的取料系统是顶堆侧取堆取料机中的重要组成部分。本文详细介绍了驱动链轮组链轮轮齿关键参数,并对链轮齿形优化设计方案进行了介绍,着重阐述非标设备中链条传动的运动特性,总结了链条工作中产生冲击力的原因及减少冲击力的措施,为确保非标设计顶堆侧取堆取料机符合技术要求和提升设备实际使用效果提供了借鉴和参考。

堆取料机卷扬系统的设计与计算

非标设计的卷扬系统是顶堆侧取堆取料中的取料机系统重要组成部门。设计输出拉力不足则可能引起取料臂架倾翻等重大安全事故,设计输出拉力过大则会增加设备成本。本文介绍了卷扬系统的拉力计算过程,着重介绍了双拉绳卷扬系统的规避偏载的方法及结构形式,为确保顶堆侧取堆取料的安全生产,提升产品的经济性提供了借鉴及参考。

炼铁厂高炉干煤棚堆料机无人化改造实践

山西太钢不锈钢股份有限公司炼铁厂六高炉干煤棚堆料机改造前均由驾驶人员现场操作,周围环境非常恶劣,冬冷夏热,粉尘较多,因此利用最新的无线通信技术和视频信号智能分析技术,并结合特定的算法,对六高炉干煤棚堆料机进行无人化改造。改造后的堆料机可智能识别料堆高度和料仓,自行堆料、料满自动行走或停止卸料,省去了中控操作人员和驾驶员的联系沟通环节,大幅度提升了作业效率,使堆料机驾驶员脱离了“苦、脏、累”的“3D作业环境”,同时彻底解决了驾驶员单人单岗作业的风险。

臂式堆取料机电气控制系统优化设计研究

控制系统作为堆取料机的核心部分,主要负责控制堆取料机的运动和操作。该文以Z港口臂式堆取料机的控制系统改造为例,简述PLC控制系统的优势,介绍Z港口现有堆取料机控制系统存在的不足,然后从配电系统、PLC系统、网络通信方面对控制系统进行优化改造。改造后的电气控制系统以PLC为核心,以现场总线作为连接外部设备和PLC主从站的通信工具。在改造部分主要对机构配电方案、硬件选型、网络通信方案进行论述,控制系统改造后经过现场调试,验证控制系统的安全性和可靠性,有效提升堆取料机的作业效率。

立体仓库在智能铸造工厂中的应用

在传统铸造行业中,造型、制芯和待浇注以及浇注完成的砂箱或芯包都是放置在地面上暂存,占用车间大量面积,单位面积产值低,生产计划管理混乱。介绍了自动化立体仓库在智能铸造工厂生产过程中的应用,可有效提高企业的生产管理水平以及空间利用率。

基于SHAP-LightGBM的电动集装箱正面吊运起重机能耗分析和异常识别

集装箱正面吊运起重机(以下简称正面吊)在港口的实际作业中发挥着重要作用。随着社会对能源和环境问题的日益关注,正面吊的电动化趋势愈加显著,市场上电动正面吊的数量逐年增加。电耗性能直接影响电动正面吊的续航能力、作业效率和作业成本,是电动正面吊的重要性能之一。驾驶行为、作业工况、设备故障等因素均会对电动正面吊的能耗产生影响。为此,通过收集电动正面吊客户侧的实际运行数据,基于LightGBM(light gradient boosting machine,轻量级梯度提升机)模型,在微观和宏观两个层面分别对电动正面吊的行驶和作业过程进行能耗建模,并运用SHAP(Shapley additive explanations,沙普利加和解释)理论量化分析不同作业工况、作业行为对电动正面吊能耗的影响,同时识别设备故障所引起的能耗异常。结果表明,基于SHAP-LightGBM的能耗模型能够准确预测和分析电动正面吊的行驶和作业能耗,可为电动正面吊的设计、能耗策略优化提供有效的信息输入,同时可建立电动正面吊实际运行过程的理论能耗基准,有效指导驾驶行为和识别故障造成的能耗异常等。

基于AI技术的堆垛机运行状态监测系统设计与应用

文章对堆垛机运行状态监测系统和监测策略进行研究,通过对物流系统堆垛机设备的基础数据进行实时采集、智能存储、诊断分析、数据挖掘等深度加工,将AI技术、大数据分析、语音识别技术与工业控制相结合,研究开发了一套堆垛机运行状态监测系统。经运行确认该系统可以有效地识别反映出物流堆垛机的健康状况,人机交互准确率达95%,极大地保障了物流堆垛机的工作质量,降低了事故发生率。

基于混合遗传算法的堆垛机路径优化研究

针对自动化立体仓库中堆垛机运行路径杂乱的问题,研究了一种基于遗传算法和蚁群算法相结合的混合遗传算法。设计和构建了立体仓库的整体运行模型,并对仓库中的运行区域进行了划分,实现了区域的合理分配。通过新的混合遗传算法,实现了对堆垛机控制算法的优化。通过实验计算,证明了在利用混合遗传算法控制堆垛机存取货物时,堆垛机行走的路程要比使用遗传算法时更加优秀,混合遗传算法能够将路径优化7%左右,因此混合遗传算法满足优化条件。

堆取料机无人化值守在氧化铝行业中的应用

为解决铝土矿仓库堆取料机操作方式老旧、作业环境差、工作强度大且作业效率低等问题,我国某氧化铝企业以铝土矿原矿仓为研究背景,利用激光扫描技术改造了整个铝土仓库内的堆取料机无人值守系统。通过增加激光扫描仪、堆取料机定位装置、无线通信设备、安全防护传感器等设备,运用三维料场建模、智能堆取料算法等运算手段,实现了堆取料机就地无人值守、远程自动堆取料功能,有效改善了作业环境。

堆料机吸洒水系统更新与自动化实现

作为煤炭港口企业卸车流程的重要设备,堆料机在作业时,运输过程中的煤炭落差冲击料斗会形成煤尘,煤炭从悬臂头部下落时也会形成煤尘,扬尘现象比较严重,尤其是在流程刚启动时,扬尘会污染环境,威胁工作人员的健康。先进且完善的洒水除尘系统是解决此问题的关键。阐述了原有吸洒水系统存在的问题,制定了具体的更新改造技术方案,并分析了改造后的经济效益及社会效益。

某型堆料机臂架结构强度与模态计算

堆料机结构尺寸庞大、承载大且载荷复杂,为此对某新投入使用的堆料机臂架展开强度和变形计算,并进一步计算结构模态频率。首先,针对复杂结构进行多种方法尝试,最终采用杆和板单元构建结构有限元模型,建模思路采用先整体分析、后对局部高应力区采用实体单元建模并进一步分析的方法。结果表明,该方法能够获得较准确的计算结果,而且计算量不大。然后,统计分析该型堆料机臂架结构的载荷,分为水平重载工况、上扬空载、下俯重载3类工况并分别进行计算,其中上扬空载工况下结构的应力最小,其余2种工况下结构应力分布较为接近,且最大应力在相同位置。

基于激光扫描技术的无人化斗轮堆取料机控制方案

针对现有斗轮堆取料机的无人化改造,提出一种基于激光扫描建模的无人化斗轮堆取料机方案。通过激光扫描系统扫描并实时生成堆垛的三维模型,对模型分析进行决策控制,实现斗轮堆取料机的自动化运行,同时保留远程操作功能提高可靠性。该方案实施可减员增效,改善工作环境。

斗轮堆取料机的尾车选型

悬臂式斗轮堆取料机是内陆散货堆场和港口码头主要作业设备,其尾车类别和结构型式多种多样,不同的作业场景,有不同的组合形式,可以实现不同的功能。本文通过枝城港16码头堆取料机设计过程中,对尾车的比对选型,分析了主要尾车形式的应用场景和优缺点,对尾车常见故障均提出了应对策略,以期对散货料场斗轮堆取料机尾车选型提供借鉴与参考。