核子秤的準確性及其在東曲煤礦生產(chǎn)統(tǒng)計中的應(yīng)用論文
摘 要：介紹了核子秤計量信息生產(chǎn)管理系統(tǒng)在煤礦中的使用情況，以及東曲礦根據(jù)自身特點拓展了核子秤在生產(chǎn)統(tǒng)計和對帶式輸送機運行情況進行監(jiān)視等方面的應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：核子秤；計量；統(tǒng)計；監(jiān)視
核子秤作為一種非接觸式的動態(tài)稱重計量器具，已廣泛應(yīng)用在散裝物料的動態(tài)計量中。在煤炭行業(yè)，核子秤主要用于煤炭井下、井上的原煤計量，選煤廠的各類煤種配比等。東曲煤礦根據(jù)自身的特點進一步拓展了核子秤在生產(chǎn)統(tǒng)計及對輸送帶運行情況進行監(jiān)視等方面的應(yīng)用。
1 問題的提出
煤礦對各區(qū)隊、班組進行細化管理后，對井下工人的考核在原有的產(chǎn)量指標基礎(chǔ)上增加了人員工效、噸煤電能消耗比等相對指標。在這些指標的獲得方面或多或少的存在著一些缺陷。
原煤產(chǎn)量的計量主要是通過人工收產(chǎn)的方法，由于井下地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，不但煤層厚度變化大，而且存在斷層、褶曲等構(gòu)造，工作面原煤產(chǎn)量計量方法不統(tǒng)一，所以計量存在著很多不準確的因素，從而造成了各區(qū)隊、班組之間、查收人員同區(qū)隊之間的矛盾。為了解決井下的計量工作，很多礦井曾經(jīng)嘗試的使用過電子輸送帶秤，來解決井下原煤產(chǎn)量的計算，但由于煤礦井下及帶式輸送機具有其自身特點：環(huán)境條件惡劣、防爆要求高、運行空間粉塵、濕度影響、信號傳輸距離遠等，造成了電子輸送帶秤不具備在井下工作的應(yīng)有條件。
原煤產(chǎn)量的計量不準確，就造成了各區(qū)隊及班組的人員工效的不準確。所有的數(shù)據(jù)由人工記錄，手工或輸入到計算機中進行統(tǒng)計處理。人工記錄的數(shù)據(jù)比較凌亂，且沒有一個比較規(guī)范的統(tǒng)計方法和相應(yīng)的處理軟件，更加大了數(shù)據(jù)的不準確性和不合理性。礦井的運輸系統(tǒng)以帶式輸送機為主，由于其用電功率大，帶式輸送機的耗能一般較大，輸送帶的空轉(zhuǎn)造成了大量的電能損耗，無形中增加了原煤的生產(chǎn)成本。及時的對井下帶式輸送機運行情況進行監(jiān)視和計量十分必要，卻苦于沒有好的監(jiān)視方法。在輸送帶運輸線上安裝攝像頭，成本較高，且需要有責任心的人24 h負責不斷地監(jiān)視，不易準確的統(tǒng)計空輸送帶運行情況，無法記錄下輸送帶的空轉(zhuǎn)時段和時間且不具備計量功能。現(xiàn)場條件惡劣，不符合煤礦計量、統(tǒng)計的需求。
2 核子秤計量信息生產(chǎn)管理系統(tǒng)
21 系統(tǒng)的組成及結(jié)構(gòu)
系統(tǒng)由一臺工業(yè)控制計算機系統(tǒng)、通信系統(tǒng)和井下現(xiàn)場的核子秤傳感器組組成，通過網(wǎng)卡連接到企業(yè)局域網(wǎng)，如圖1所示。
22 核子秤物料計量與累計
放射源穩(wěn)定地放射出γ射線，在核子秤所在的平面內(nèi)呈扇形照射。物料從支架中經(jīng)過時，吸收一部分γ射線，其余γ射線則穿透物料，照射在γ射線探測器上，因此，γ射線探測器輸出信號的大小，可以實時的反映出輸送機運送物料的多少。負載信號通過分站和主站傳輸?shù)焦た貦C上，通過相應(yīng)的軟件對數(shù)據(jù)進行處理完成相應(yīng)的功能。
物料累計質(zhì)量W為W=∫Pdt =∑nj=1FjVjΔtj式中 Δtj———采樣周期；Fj———輸送機在第j個采樣點處的瞬時負荷；Vj———輸送機在第j個采樣點處的瞬時速度；n———采樣次數(shù)。
23 核子秤計量準確
該系統(tǒng)實現(xiàn)了煤礦計量手段的科學(xué)性、準確性和實時性。由于完全實現(xiàn)了由機器進行計量，取消了人為因素對計量工作的干擾，提高了計量的科學(xué)性。該系統(tǒng)的動態(tài)累計計量的精度可達到1%，核子秤在安裝過程中的標定數(shù)據(jù)見表1。
3 核子秤計量信息生產(chǎn)管理系統(tǒng)在東曲煤礦應(yīng)用的拓展
31 數(shù)據(jù)統(tǒng)計功能
系統(tǒng)除了可以同時實時顯示出：輸送帶空載、瞬時流量、班產(chǎn)量、日產(chǎn)量、月產(chǎn)量、年產(chǎn)量和總累積量；還且通過編制的軟件對數(shù)據(jù)進行進一步的處理，對以往的各種產(chǎn)量數(shù)據(jù)可隨時調(diào)用、查詢和打印，具有按照給定條件下的統(tǒng)計查詢和排序功能。
32 多種方式的信息輸出
系統(tǒng)除了可以用數(shù)字動態(tài)地顯示出瞬時流量、各種累計量，使用動畫顯示輸送帶的`運行情況，還可以圖表或打印報表等方式實時地反映出當前的瞬時流量或以前任意一個班組、天、月、年的產(chǎn)量及總累計量。并可通過曲線的方式顯示一天或一段時間的瞬時流量的走向。圖2為某臺核子秤在9∶00~19∶00的瞬時流量的曲線。
33 輸送帶空載的監(jiān)視功能
為了解決井下帶式輸送機的監(jiān)視問題，東曲煤礦在核子秤計量功能的基礎(chǔ)上增加了對輸送帶空載的監(jiān)視功能。當輸送帶開始運行后，開停信號通過速度轉(zhuǎn)換盒傳輸?shù)胶俗映酉到y(tǒng)，系統(tǒng)開始記錄輸送帶上煤炭的瞬時流量。當瞬時流量為“零”時，即輸送帶為空載運行；一直到瞬時流量大于“零”為止，記錄下這2個時刻，存儲到數(shù)據(jù)庫中，完成空載時刻和時間的記錄。這樣就實現(xiàn)了輸送帶空載的實時監(jiān)視功能。可在任何時候查詢到某班在某天的空載時刻和時間，也可把各班在一年中累積空載時間進行排序。所以，該系統(tǒng)可代替工業(yè)監(jiān)視系統(tǒng)的功能。
34 網(wǎng)絡(luò)功能
東曲煤礦在原有的核子秤單機操作的基礎(chǔ)上，開發(fā)了網(wǎng)絡(luò)功能。通過現(xiàn)有的礦用局域網(wǎng)，可對瞬時流量、日、月、年產(chǎn)量等進行實時瀏覽，也可根據(jù)條件進行各種數(shù)據(jù)的查詢，礦領(lǐng)導(dǎo)可以及時地了解和分析各區(qū)隊、班組的生產(chǎn)情況，實現(xiàn)了生產(chǎn)動態(tài)信息化，為高產(chǎn)、高效提供了有效的手段。
35 其它輔助功能
①自診斷功能：當核子秤系統(tǒng)發(fā)生故障時，系統(tǒng)可實時地報警，并顯示出故障原因和故障位置；②防作弊功能：當人為干涉計量值時，會使瞬時流量保持在一定的值，由于輸送帶上原煤的流動是變化的，所以系統(tǒng)會自動報警；③防過載保護功能：當輸送帶的負載超過一定的值（可根據(jù)各個輸送帶的特點，自行設(shè)定），系統(tǒng)會自動報警。
4 系統(tǒng)對煤礦生產(chǎn)管理的影響
41 完善了煤礦原煤產(chǎn)量的計量手段
KSH核子秤系統(tǒng)利用物料（煤炭）對γ射線的吸收原理，對物料（煤炭）進行非接觸式在線計量，適用于礦井對原煤這樣固體、散裝物料的計量。秤體部分與輸送機運轉(zhuǎn)部分及物料不接觸，探測器無磨損，因此安裝維護比較方便，能適應(yīng)井下設(shè)備移動的特點，符合井下防爆的基本要求。具有其它計量手段和方法無法比擬的優(yōu)點。
42 提高了工作效率
核子秤的統(tǒng)計功能，對所有的數(shù)據(jù)進行實時的處理。避免了人工統(tǒng)計的各種因素影響，提高了效率，可長期地保存和備份，并可隨時打印出各種報表。由于可以通過核子秤生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)實時的對皮帶的空載進行監(jiān)視，有利于提高設(shè)備運轉(zhuǎn)效率，減少不必要的能耗。
43 核子秤系統(tǒng)對煤礦原煤產(chǎn)量的影響
核子秤生產(chǎn)管理系統(tǒng)的使用，取消了拉進尺的計量方法，也改變了各班只要進度，不要浮煤的觀念。在計量工作中沒有了人為因素，解決了人為造成的多種矛盾，提高了各區(qū)隊生產(chǎn)積極性，每班人員主動積極清理工作面、溜子兩邊的浮煤，提高了生產(chǎn)效率和原煤采出率，降低了原煤的生產(chǎn)成本，提高了整體的經(jīng)濟效益。
煤礦可利用以上產(chǎn)量、輸送帶空載等數(shù)據(jù)統(tǒng)計開展原煤生產(chǎn)的競賽活動，促進各區(qū)隊、班組之間的競爭，既提高了創(chuàng)建高產(chǎn)、高效班組的積極性，也促進了生產(chǎn)效率的提高。
44 原煤生產(chǎn)成本的降低
原來三班的人工收產(chǎn)人員8名，安裝調(diào)試完KSH核子秤系統(tǒng)后，將其安排到其他崗位，原來的工資費用在1萬元/ （a人）左右，僅此一項就為東曲煤礦的原煤生產(chǎn)成本降低了8萬元/a。
5 結(jié)語
（1）核子秤計量信息生產(chǎn)管理系統(tǒng)能夠滿足井下環(huán)境對設(shè)備的各種要求。
（2）核子秤計量信息生產(chǎn)管理系統(tǒng)的使用能夠?qū)γ旱V，特別是對綜采和放頂煤工作面的生產(chǎn)效率的提高有著積極的作用。也有利于減人提效和降低能耗。
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