新时代煤炭企业数字化转型实践研究——以国家能源集团准能集团公司为例

为促进煤矿高质量发展,以准能集团数字化转型实践为例,从煤矿数字化建设现状和需求出发,对具体的数字化转型实践等进行研究,包括优化顶层设计、统一数据中心、积极推进成型数字化技术落地等,认为煤矿要实现高质量发展,必须多措并举,加快数字化建设。

国家能源集团准能黑岱沟露天煤矿智能化建设实践与经验

介绍了黑岱沟露天煤矿的基本情况,从通讯集成系统及设施、间断工艺智能系统及装备、其他生产工艺系统、辅助工艺系统及装备、露天矿山智能机器人及智能化选煤厂建设项目等6个方面阐述了黑岱沟露天煤矿智能化建设的具体实践及其成果。从强化组织领导,精细管理,加快项目落地,人才队伍建设,发挥无人驾驶示范引领效应等方面对智能化建设经验进行了归纳总结。同时指出,电铲远程遥控技术问题、无人驾驶卡车改造问题及智能化建设人才培养问题是日后要解决的难点。

准能集团选煤厂标准数据平台建设

选煤厂智能化是“智能矿山”建设的重要组成部分。推行数据治理,建设标准化数据平台,是选煤厂智能化建设的底层数据基础。本文基于数据标准化的定义、研究价值和现状,提出了准能集团选煤数据标准化建设方案,阐述了选煤厂数据标准化体系的架构、路线。通过系统的数据标准化平台建设,实现用户和平台对数据的实时监测以及高效地管理数据信息。

准能集团露天煤矿智能化建设实践与探索

介绍了准能集团露天煤矿智能化建设原则和实施路径,提出采用“1+1+1+N”模式建设智能矿山的思路,即:依托一张网、构建一平台、打造一中心、包含N个应用。从露天煤矿煤炭智能开采、智能选煤系统、矿用机器人应用以及IT基础设施建设4个主要方面阐述了智能化建设的具体实践及其成果,并对其中的主要经验进行了归纳总结。

基于ERP系统的准能集团煤炭板块销售管理

为加快推进国家能源集团“能源+智慧化”发展,建设了准能集团以财务为核心的ERP煤炭销售板块,明确遵循原则,制定开发应用的数据标准,重点叙述煤炭销售模块的主数据、采购、销售、库存、结算等管理项目的业务架构、主要流程以及各管理项目的数据接口规范等内容,通过系统地运行解决了煤炭销售管理资源上、下游的业务整合、数据集成,实现数据共享,给决策层提供更好的决策部署依据。

结构参数对水力旋流器壁面磨损的影响研究

水力旋流器壁面磨损影响水力旋流器的使用寿命和分级效率,为了解决水力旋流器壁面严重磨损的问题,利用Fluent软件,首先分析了其内部流场和固体颗粒的运动特性,并探究了水力旋流器的结构参数进口形式和底流口直径对其壁面磨损的影响规律。搭建了一套水力旋流器壁面磨损试验装置进行磨损试验,与数值模拟的结果进行比较,验证了仿真模型的准确性和可靠性,为水力旋流器结构优化、防磨措施的提出提供了依据。

含蒙脱石煤泥水的凝聚沉降效果评价与加药预测

粘土矿物粒度细且易泥化,在煤泥水中能够形成稳定的胶体悬浮液,严重影响煤泥水的絮凝沉降,是选煤厂智能化加药模型的重要决策因素。本文以煤泥水中最常见的主要粘土矿物蒙脱石为代表,设计絮凝沉降正交实验,在显著性评价的基础上,用线性回归法分别拟合沉降速率和上清液浊度与煤泥水浓度、蒙脱石含量和凝聚剂加药量的关系模型。结果显示,以氯化铝为凝聚剂,实验范围内煤泥水沉降速度与浓度负相关,与凝聚剂加药量正相关;上清液浊度随着加药量的增加而降低,随着蒙脱石含量的增加而增加。所得凝聚剂药剂量与煤泥水浓度及蒙脱石含量的关系模型,可以作为煤泥水智能加药控制模型的参考。

浅析QSK60发动机数字化检修系统的应用

QSK60发动机是露天矿用830E、930E、SF33900、MT4400、MT5500自卸卡车的动力总成。近年来,随着数字化、自动化、智能化装备技术的不断进步,该技术在露天煤矿设备维修领域得到了广泛应用,成为煤炭产业露天板块智能化发展的重要方向。本文对矿用大马力柴油发动机数字化检修系统功能进行研究分析,探讨进一步降低员工劳动强度,提高设备检修效率和检修质量的维修作业模式。

带式输送机托辊故障检测方法

针对现有输煤传送机托辊故障检测方法存在识别精度较低、抗环境干扰能力较差、无法长期稳定运行等问题,提出了一种基于融合信号(TFM)及多输入一维卷积神经网络(MI-1DCNN)的输煤传送机托辊故障检测方法。首先,通过拾音器采集输煤传送机沿线托辊运行的音频信号,采用dB4小波无偏风险估计阈值降噪法对信号进行预处理,消除背景噪声,提高信噪比。然后,对降噪音频信号的时域、频域和梅尔频率倒谱系数(MFCC)及其一阶二阶差分系数进行归一化处理,并进行拼接,得到特征TFM。最后,将TFM输入到多尺度卷积核的MI-1DCNN模型,在网络通道末端进行特征融合,通过Softmax函数完成对正常托辊和故障托辊的分类识别。以某煤矿实际采集的输煤传送机托辊音频信号样本对TFM-MI-1DCNN模型进行试验,结果表明:故障托辊平均识别准确率达98.65%,较改进小波阈值降噪-反向传播-径向基函数网络、MFCC-K邻近方法-支持向量机的平均识别准确率分别提高了1.50%和1.03%。现场应用结果表明:该方法下故障托辊平均识别准确率为98.4%,说明该方法适用于现场应用。

基于随机森林回归的管状带式输送机用托辊优化设计

在管状带式输送机运输过程中,托辊在圆管带的接触载荷激励下会产生振动噪声,这是管状带式输送机运输过程中的主要噪声源。托辊参数的优化设计,对于管状带式输送机整体的减振降噪具有重要意义。为此,以托辊为优化对象,对托辊在不同结构参数下的振动特性和噪声规律进行了研究,提出了一种基于随机森林回归(RFR)的管状带式输送机用托辊参数优化设计方法。首先,对托辊进行了模态分析,得到了托辊的振动特性,确定了托辊的优化方向;基于有限元-边界元混合声场仿真方法,以现场采集的托辊受力频谱作为激励,探究了托辊在不同结构参数影响下的振动噪声及规律;然后,开发了基于RFR算法的机器学习模型,建立了托辊结构参数与噪声值之间的设计数据库,结合约束条件,得到了托辊参数的最优解;最后,针对优化后的托辊结构进行了仿真分析。研究结果表明,当托辊的直径为152 mm、厚度为6 mm、材料为普通钢、轴径为30 mm时,取得最优解,优化托辊产生的振动噪声较原托辊降低了约13.4 dB;通过托辊的优化设计,可以为管状带式输送机整体减振降噪提供参考。

毛乌素沙地樟子松人工林恢复过程中土壤粒径演变特征

[目的]研究土壤颗粒分形维数与樟子松人工林恢复时间的关系,为评价毛乌素沙地植被恢复对土壤颗粒特征的影响提供数据支撑。[方法]以自然荒草地为对照,选择不同恢复年限樟子松人工林土壤为研究对象,分析了不同林龄樟子松林下土壤基本理化性质、颗粒粒径含量和分形维数,开展毛乌素沙地樟子松人工林恢复过程中土壤粒径演变特征研究。[结果]3种不同林龄樟子松土壤中细砂粒含量最多,极粗砂粒含量最少,并且随着土层深度的增加细砂粒含量和粗砂粒含量呈增加的趋势,而黏粒含量、粉粒含量以及极细砂粒含量呈现减少的趋势。随着土层深度的增加土壤中全氮、全磷、有机质以及土壤含水率均呈现减小的趋势。不同林龄下樟子松土壤颗粒分形维数范围为2.27~2.71,均值大小顺序表现为50 a>60 a>40 a>CK;全氮含量和土壤含水率的均值大小顺序均表现为60 a>50 a>CK>40 a;全磷含量和有机质含量的均值大小顺序均表现为60 a>50 a>40 a>CK。全氮、全磷和土壤有机质含量与分形维数间呈正相关关系,相关系数分别为0.391,0.418,0.522。[结论]樟子松人工林恢复显著影响土壤粒径和体积分形特征,且在恢复时间为50 a时达到最大值。

基于颗粒阻尼的超结构在管状带式输送机中的应用

为了减少管状带式输送机启机后产生的振动所带来的不利影响,现设计一种颗粒阻尼型声子晶体板。通过有限元法对声子晶体带隙成因进行研究,并对颗粒阻尼型声子晶体板进行建模。利用COMSOL得到颗粒阻尼型声子晶体的能带与传递损失图形,并对非颗粒阻尼型声子晶体与颗粒阻尼型声子晶体进行传递损失分析。实验结果表明,颗粒型声子晶体减振效果达到70.43%,相比非颗粒型声子晶体增加37.42%。研究结果为颗粒阻尼型声子晶体在管带机上的减振应用提供理论支撑。

带式输送机托辊故障算法研究

为解决当前带式输送机托辊故障检测主要依赖于人工巡检,标准不明确、效率较低的问题,采用数据统计分析、人工智能定位算法及图像匹配技术,研究带式输送机托辊故障检测。通过统计分析托辊异常情况产生的类型,发现托辊异常的主要形式为晃动导致与固定架之间发生角度偏差,进而影响作业安全。为此提出一种检测托辊位置偏转算法,采用基于YOLOv7模型的旋转目标检测,检测托辊位置及托辊角度。并使用采集的历史图像与实时采集图像匹配,对比判断托辊丢失状态及偏转角度,判断托辊视觉异常情况。结果表明:托辊检测精度为99.7%;在弱光拍摄条件下,托辊丢失故障检出率为99.8%,托辊角度变化大于5°的故障检出率为94.5%。

露天煤矿吊斗铲倒堆工艺粉尘扩散特征研究

黑岱沟露天煤矿采用抛掷爆破-吊斗铲倒堆工艺完成煤层上部覆岩的剥离工作,生产过程对采坑空气质量影响较大。为有效治理粉尘,了解采坑大气主要污染物性质及其扩散特征,制定有效的采坑空气质量控制措施,采用现场取样测试的方法,研究铲装产生的粉尘浓度及分散度,在此基础上,通过数值模拟方法,研究采坑内粉尘扩散过程。结果表明:吊斗铲作业场所100 m作业半径位置处,粉尘浓度最高为12.5 mg/m^(3),呼吸性粉尘浓度为1.8 mg/m^(3),对人伤害最大的<5μm的粉尘占比为77.2%;粉尘首先在排土坑内聚集,之后向吊斗铲站立平台溢出,且随风速增加,粉尘团最大扩散距离逐渐增加,最大粉尘浓度的位置也逐渐远离产尘点,向吊斗铲所站立的位置移动等扩散特征。

混凝过程颗粒凝聚行为的影响因素及其数值模拟方法

混凝是处理煤泥水等微细颗粒悬浮体系的重要方法之一。文献分析表明,混凝过程受到水力条件、悬浮颗粒性质和加药制度等因素的影响,从力学角度分析,这些因素可归为颗粒之间的相互作用及颗粒与流体间的相互作用两个方面。而这两个作用力的液固耦合数值模拟是从介观尺度研究分析颗粒凝聚行为的直观且有效的方法。目前主流的液固耦合凝聚过程数值模拟模型中,CFD-DEM耦合模型满足绝大多数模拟研究,LBM-DEM更适合于处理复杂流场。

高岭土悬浮液凝聚剂加药量基准辨析

絮凝沉降法是目前处理选煤厂煤泥水的主流方法。煤泥水中的高岭石等黏土类矿物对煤泥水的絮凝沉降有重要影响,尤其影响水质澄清,添加凝聚剂是处理黏土矿物的主要手段,但添加量缺乏依据。为此,以高岭土为模型矿物,以凝聚沉降后上清液的浊度为评价指标,通过改变高岭土-水悬浮液中的固体物浓度和药剂添加量,分别以固体物含量和悬浮液体积为基准,计算体系的加药量,分析加药量对凝聚效果的影响。结果表明,高岭土悬浮物体系到达等电点所需的体积基准加药量与悬浮体系中的固体物浓度成正比关系;在药剂添加量未达到等电点时,体系的浊度与体积基准加药量成反比;到达等电点以后,过量加药会导致颗粒表面电位由负转正,过量加药后,相同的固体物基准加药量下,zeta电位值随体系固体物浓度减小,但浊度随浓度近似以线性关系增大。以悬浮液的体积量为基准进行凝聚剂的添加更为合理。

高岭石含量与固体物浓度对煤泥水电导率和pH值的影响

高岭石含量是影响煤泥水絮凝沉降的重要因素,但目前缺乏有效的在线监控手段。明确电导率和pH与高岭石含量的关系,有望实现高岭石含量的间接在线监控。利用低灰煤样和高岭石配置不同浓度煤泥水,探究加入凝聚剂氯化钙前后煤泥水电导率和pH值的变化。结果表明,电导率与加药量近似呈现正比的关系,可作为煤泥水智能控制系统加药量的反馈指标;高岭石含量高会导致煤泥水pH值下降,通过对煤泥水pH的表征可作为高岭石含量的前馈指标,用于煤泥水加药智能控制。

煤矿露天运输用管带机托辊受力采集与噪声分析

针对管状带式输送机的振动噪声问题,提出了一套基于现场托辊受力频谱激励下的管状带式输送机噪声分析方法。首先基于托辊受力测量方法采集了托辊受力数据,以该数据作为激励源;然后,基于有限元—边界元混合声场仿真方法,分析了托辊组件的噪声情况,确定了托辊简化模型;接着,建立了管状带式输送机混合声场仿真模型,结合声压级叠加方法,得到了管状带式输送机在居民家产生的振动噪声;最后,测量了现场居民家的噪声值。研究结果表明,仿真与测量结果具有较好的一致性,但测量结果比仿真结果高了5.64 dB,相对误差为8.32%,考虑到托辊复杂的接触工况,认为该结果相对可靠,验证了整套方法的可靠性,为管状带式输送机振动噪声分析提供了参考。

露天煤矿WK系列电铲安全高效多功能销套拆装机研发与应用

露天煤矿WK系列电铲行走机构、挖掘机构、推压机构大量使用销(轴)、套连接配合方式,在作业过程中属于磨损消耗件,检修时由维修人员通过人工撞夯或铲斗+钢丝绳拖拽完成,劳动强度大、检修效率低、安全风险高,为了解决上述困难,文章分析了目前各类电铲涉及的销(轴)、套的结构和组成,对以往检修方式进行总结归纳,制定了WK电铲多功能销套拆装机的研发方案,使用轮式越野挖掘机底盘并配套相关工装,研发后,实现了更换销轴类工作的机械化代替人工撞夯或铲斗拖拽,减少了安全隐患、降低了员工劳动强度,同时使检修时间减少60%左右,极大地提高检修效率。

电力系统继电保护装置故障诊断与运行维护策略研究

本文对电力系统继电保护装置的故障诊断与运行维护策略进行了研究总结,取得了以下几个重要的成果。通过深入研究继电保护装置的故障类型和成因,我们提出了故障诊断的关键技术。例如,我们分析了电力系统中常见的故障模式,并明确了继电保护装置的故障类型和原因,为后续的故障诊断提供了基础。我们提出了两种故障诊断模型,分别基于神经网络和模糊逻辑。通过训练神经网络模型和构建模糊逻辑推理规则,我们能够根据继电保护装置的输入信号,准确地判断故障的类型和位置。这两种模型在实证研究中验证了它们的有效性和准确性。我们介绍了继电保护装置的运行维护策略,包括例行检测与评估、故障处理与修复策略以及预防性维护与优化管理。这些策略确保了继电保护装置的正常运行和可靠性,包括定期检测和评估继电保护装置、快速处理和修复故障,以及采取预防性维护和优化管理的措施。我们提出了优化建议,并展望了未来的研究方向。未来的研究可以改进和验证故障诊断模型的准确性和实用性,探索更多智能化的运行维护策略和提升电力系统的自愈能力,并研究继电保护装置与其他电力设备的联动机制,提高整个电力系统的可靠性和稳定性。