筛板脱落报警装置在选煤领域的应用
2021-03-12王建南
王建南
(山西西山晋兴能源公司 斜沟煤矿选煤厂，山西 兴县 033602)
随着选煤产业近几十年的迅猛发展，振动筛的应用也越来越广泛，尽管在筛板规格型号、筛板和筛子之间的连接方式逐步规范统一之后，振动筛整体的可靠性在逐步提高，但是振动筛的使用过程中始终伴随着无法精准识别筛板破损和脱落造成的困扰。近几年来图像识别技术的发展和新型传感器可靠性的提高，催生了多种筛板脱落报警装置在选煤领域的应用，并取得了一定的成果。根据其技术特征和工作原理可以分为基于图像识别技术和先进传感器技术两大类。
1 基于图像识别技术的筛板脱落报警装置
人工智能技术中，图像识别原理和人眼睛识别图像相类似，都是根据图像特征进行识别[1]。它可以根据检测到的图像对需要的部分进行提取，过滤掉干扰因素，得到目标图像后利用计算机进行信息处理，大致经过图像分割、图像特征提取以及分类识别的过程，最后将相关数据在数据库中进行对比分析，如果图像特征和人眼识别记忆及感官判断的图像相匹配时，就可以认为识别图像成功[3][4]。图像识别技术目前广泛应用于智能摄像机、医疗造影检测、精密加工等领域[5]。
1.1 对筛面图像变化进行识别的筛板脱落报警装置
屯兰选煤厂的杨林顺和上海大学的郑伟等针对人工巡检识别筛板脱落故障的滞后性，提出了一种基于深度视觉的筛板故障智能检测方法，该方法采用TOF相机获取筛面整体图像，然后对图像识别区域筛板脱落后轮廓的变化进行提取，利用故障区域和相机之间距离变化的识别和故障区域深度图像数据变化的识别，将疑似故障区域的实际深度和该工位的既定深度进行比较，判断该区域是否发生故障(如图1)，实现对筛板脱落故障的检测[6]。
图1 现场筛板脱落状态图像和轮廓提取图像对比
该筛板故障智能检测手段具有筛板完全脱离情况下识别及时、准确率高等优点，但对筛板破损和筛板未完全脱离轨座的状态无法识别，现场筛面运动的物料遮掩会对图像轮廓提取和判断造成干扰，所以对筛板破损和前期筛板翘起造成的跑粗无法识别。
1.2 对筛下物料变化进行识别的筛板脱落报警装置
筛板脱落、严重破损或筛前溜槽翻料等事故发生时有大量粗颗粒进入筛下导致跑粗，斜沟煤矿选煤厂将跑粗作为筛板脱落的判断依据。在筛下物去向的桶上加1道缝隙为10 mm隔粗条缝轨道(可根据现场需求调整)，筛板脱落后超限粗颗粒被介质流冲到轨道上以后，大于10 mm的粗颗粒被阻隔在轨道上(如图2)。摄像机捕捉到图像后，采用去除噪声和光源的干扰，由软件轮廓检测函数进行轮廓检测[2]和图像对比识别，根据返回值的不同做出相应的判断，实现筛板脱落的故障报警(如图3)。
图2 图像识别跑粗报警装置在安装示意
图3 图像识别跑粗报警装置工作原理
该图像识别跑粗装置兼具筛板破损和脱落双重检测功能，能实现跑粗和筛板脱落的精准识别和及时报警。在现场分别选用煤泥水桶、稀介质桶、合格介质桶各1个作为试点，经过半年工业试验，满足预期使用效果。但是该报警装置受到外来光源的干扰或报警阙值的设置不合理均可能导致误报警。
2 基于先进传感器技术的筛板脱落报警装置
2.1 使用光电传感器或倾斜开关对筛板脱落后堵料情况进行检测
锦界选煤厂[7]和斜沟选煤厂针对因块煤脱介筛筛板脱落大块物料进入筛下后，因重力影响对检测装置活动翻板的挤压或推动，分别使用光电开关和倾斜开关作为检测传感器，实现了对筛板脱落的故障检测。区别在于锦界选煤厂设置的翻板是被脱落后筛下物料推动向上翘起引起光电开关动作，斜沟选煤厂利用块煤在筛下溜槽倾斜面滚动对翻板的推力触发倾斜开关动作，从而实现报警(图4)。利用的传感器基本工作原理是一致的，这种报警装置缺点在于仅适用于块煤脱介筛筛下工况，而且筛下溜槽其他杂物脱落可能导致误报警，筛下的翻板轴承锈蚀或被介质、煤泥进入可能导致翻板轴转动不灵活而影响报警准确性。
2.2 应用液位开关对异常液位进行检测
针对筛板脱落导致的跑粗量大、粒度粗的特点，筛板脱落时会对下游桶篦子造成快速堵塞而影响通透性的后果，在篦子上极易形成异常液位，通过在稀介桶篦子上方10 mm位置加装电极式液位感应装置(图5)。当桶篦子堵塞后物料触及到装置底部时或者桶内实际液位达到感应装置底部，液位开关发出信号实现对筛板脱落的报警，在验证报警装置可靠性以后，将报警信号接入集控系统和筛子形成闭锁关系，也可以间接实现对筛板脱落和跑粗的异常报警，该报警装置的弊端在于正常生产过程中的液位过高会导致误报警。
图5 电极式液位感应装置
3 结 语
以上几种筛板脱落报警装置工作原理不同，适用工况不同，各有优势和弊端，报警装置的通用性稍差，但是借助于人工智能技术和先进传感器的迅猛发展，锦界选煤厂、斜沟选煤厂等煤炭企业和部分科研院所在筛板脱落预警的研发上所做的尝试，有助于推动解决筛板脱落这一困扰振动筛生产和使用单位的难题，为完善振动筛状态监测和报警提供诸多帮助。
