王君敏 肖立
（鞍鋼股份有限公司煉焦總廠 遼寧 鞍山114021）
【摘要】論述了鞍鋼煉焦總廠焦?fàn)t車(chē)輛之一熄焦電機(jī)車(chē)防碰撞技術(shù)的試驗(yàn)及應(yīng)用，通過(guò)對(duì)安全隱患分析和系統(tǒng)技術(shù)升級(jí)改造，解決了熄焦電機(jī)車(chē)在生產(chǎn)運(yùn)行中極易發(fā)生的碰撞風(fēng)險(xiǎn)，避免了事故發(fā)生，保證了煉焦安全生產(chǎn)。
【關(guān)鍵詞】 安全生產(chǎn)；焦?fàn)t車(chē)輛；超聲波
1 概述
在煉焦生產(chǎn)中.由于焦?fàn)t車(chē)輛原設(shè)計(jì)沒(méi)有防碰撞功能，如遇惡劣天氣、操作不當(dāng)、系統(tǒng)故障等情況，非常容易發(fā)生碰撞事故。嚴(yán)重的碰撞事故不但造成設(shè)備損壞，還會(huì)導(dǎo)致人員傷害和影響煉焦正常生產(chǎn)。為了有效避免焦?fàn)t車(chē)輛碰撞事故的發(fā)生，煉焦總廠經(jīng)過(guò)分析和調(diào)研，決定引入了一種基于超聲波技術(shù)的距離檢測(cè)系統(tǒng)[1]，將其安裝在熄焦電機(jī)車(chē)上，經(jīng)過(guò)技術(shù)開(kāi)發(fā)、試驗(yàn)及應(yīng)用，并與原有控制系統(tǒng)有效結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了焦?fàn)t車(chē)輛之一的熄焦電機(jī)車(chē)防碰撞功能，也為其他焦?fàn)t車(chē)輛防碰撞技術(shù)升級(jí)改造打下了基礎(chǔ)。
2實(shí)施方案
2.1試驗(yàn)地點(diǎn)和車(chē)輛的選擇
本次技術(shù)試驗(yàn)及應(yīng)用地點(diǎn)選擇在鞍鋼煉焦總廠一煉焦熄焦電機(jī)車(chē)作業(yè)區(qū)。一煉焦作業(yè)區(qū)2005年10月投產(chǎn),焦?fàn)t是2 x 55孔6 m JN60-6型雙聯(lián)火道廢氣循環(huán)復(fù)熱式焦?fàn)t，在焦?fàn)t兩端各配置1套干熄焦裝置和1套濕熄焦裝置。
在焦?fàn)t車(chē)輛中，由于熄焦電機(jī)車(chē)所處環(huán)境復(fù)雜、障礙物多、速度快等原因，與其他焦?fàn)t車(chē)輛相比更容易發(fā)生碰撞事故。另外,焦?fàn)t投產(chǎn)年久，熄焦線軌道、路基狀態(tài)不好,車(chē)輛走行時(shí)抖動(dòng)劇烈，對(duì)車(chē)輛防碰撞系統(tǒng)的抗干擾能力要求高。因此，決定對(duì)熄焦電機(jī)車(chē)進(jìn)行車(chē)輛防碰撞系統(tǒng)的安裝、試驗(yàn)、測(cè)試、評(píng)估和應(yīng)用。
2.2技術(shù)方案的選擇
目前國(guó)內(nèi)還沒(méi)有成熟的焦?fàn)t車(chē)輛防碰撞技術(shù)，為了避免焦?fàn)t車(chē)輛碰撞事故的發(fā)生，一些焦化廠進(jìn)行過(guò)嘗試役這些嘗試措施按照測(cè)距方式主要分為接觸式和非接觸式兩種。接觸式一般采用限位開(kāi)關(guān),該方式造價(jià)低，操作簡(jiǎn)便，但存在位置調(diào)整困難、時(shí)間長(zhǎng)容易損壞等缺點(diǎn)。非接觸式是利用雷達(dá)、紅外、激光等測(cè)距技術(shù)，通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)車(chē)輛間距達(dá)到防碰撞的目的。但這些技術(shù)都無(wú)法解決諸如粉塵、車(chē)輛晃動(dòng)、軌道高低不平等環(huán)境因素的影響。另外，也有利用焦?fàn)t車(chē)輛對(duì)位系統(tǒng)的測(cè)距功能實(shí)現(xiàn)車(chē)輛防碰撞，但該系統(tǒng)造價(jià)高，運(yùn)行也不太穩(wěn)定。
超聲波測(cè)距是一種非接觸式測(cè)距技術(shù)，與其他測(cè)距技術(shù)相比具有抗干擾能力強(qiáng)、精度髙等優(yōu)點(diǎn)叫經(jīng)過(guò)認(rèn)真比較和安全分析，引入了基于超聲波技術(shù)的焦?fàn)t車(chē)輛防碰撞系統(tǒng)。
2.3試驗(yàn)時(shí)間
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，試驗(yàn)及應(yīng)用的時(shí)間定為3個(gè)月。
3功能實(shí)現(xiàn)
如圖1所示，車(chē)輛防碰撞系統(tǒng)主要由信號(hào)采集單元、數(shù)據(jù)分析處理單元以及報(bào)警控制裝置三個(gè)部分組成。主要是進(jìn)行防碰撞系統(tǒng)安裝、性能試驗(yàn)、測(cè)試評(píng)估和應(yīng)用。
本次技術(shù)試驗(yàn)主要是將信號(hào)采集單元的超聲波探頭設(shè)置在干熄焦車(chē)電機(jī)車(chē)面向?qū)Ψ杰?chē)輛側(cè)，與相向走行的濕熄焦車(chē)的電機(jī)車(chē)進(jìn)行車(chē)輛間距的信號(hào)采集，采集到的信號(hào)在數(shù)據(jù)分析處理單元進(jìn)行處理后得到車(chē)輛實(shí)際間距，并與設(shè)定的安全間距進(jìn)行比對(duì)，走行車(chē)輛間距大于設(shè)定的安全間距時(shí)系統(tǒng)無(wú)動(dòng)作，小于設(shè)定的安全間距時(shí)系統(tǒng)會(huì)輸出報(bào)警信號(hào)，聯(lián)鎖報(bào)警裝置進(jìn)行聲光報(bào)警,同時(shí)與原有PLC控制系統(tǒng)結(jié)合,實(shí)現(xiàn)減速、停車(chē)。
該系統(tǒng)主要技術(shù)參數(shù)如下：
(1)最大監(jiān)測(cè)距離:40m(本次試驗(yàn)實(shí)際監(jiān)測(cè)距離：30m,報(bào)警距離：20m)o
(2)測(cè)量精度：1.0%以內(nèi)(滿量程)。
(3)數(shù)據(jù)更新頻率:每0.4s 1次。
(4)具有數(shù)據(jù)記錄功能,可保存不少于半年的數(shù)據(jù)。
4測(cè)試與應(yīng)用
經(jīng)過(guò)安裝、調(diào)試，該車(chē)輛防碰撞系統(tǒng)運(yùn)行后，進(jìn)行性能測(cè)試和穩(wěn)定性測(cè)試兩種的測(cè)試和評(píng)估。
4.1性能測(cè)試
性能測(cè)試主要是對(duì)車(chē)輛防碰撞系統(tǒng)的測(cè)量精度、報(bào)警功能及減速、停車(chē)等性能進(jìn)行測(cè)試評(píng)估。測(cè)量精度是采用隨機(jī)的辦法,隨機(jī)選定時(shí)間，通過(guò)激光測(cè)距儀(D510, Leica)對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)定。
由于寒冷天氣時(shí)現(xiàn)場(chǎng)工況條件差，激光測(cè)距儀不能正常使用，因此，抽樣評(píng)估是在2018年8,9月份進(jìn)行的。
表1表示了隨機(jī)標(biāo)定數(shù)據(jù)。通過(guò)標(biāo)定結(jié)果可以看岀，車(chē)輛防碰撞系統(tǒng)的測(cè)量精度都控制在1%以內(nèi)，抗干擾能力強(qiáng),完全滿足現(xiàn)場(chǎng)需求。
報(bào)警、減速、停車(chē)控制功能主要由熄焦電機(jī)車(chē)司機(jī)進(jìn)行評(píng)估。當(dāng)電機(jī)車(chē)與對(duì)面車(chē)輛接近并進(jìn)入報(bào)警距離時(shí)，觀察系統(tǒng)是否正常報(bào)警、減速、停車(chē)，是否有延時(shí)。當(dāng)電機(jī)車(chē)遠(yuǎn)離對(duì)面車(chē)輛并進(jìn)入安全距離時(shí)，報(bào)警是否解除。如有誤報(bào)要記錄在當(dāng)天操作日志內(nèi)，以作備案。在試驗(yàn)期間，未發(fā)生誤報(bào)現(xiàn)象。
4.2穩(wěn)定性測(cè)試
穩(wěn)定性測(cè)試是檢查車(chē)輛防碰撞系統(tǒng)在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用中是否出現(xiàn)數(shù)據(jù)異常的情況。試驗(yàn)中從采用無(wú)紙記錄儀(YHR-7100R,天津延輝儀表)記錄的歷史數(shù)據(jù)來(lái)分析和評(píng)估防碰撞系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
圖2是8月21日的車(chē)輛間距隨時(shí)間變化圖。圖中可以看岀，期間有兩次發(fā)生了相向熄焦電機(jī)車(chē)進(jìn)入監(jiān)測(cè)范圍的情況，其中一次進(jìn)入了報(bào)警范圍。
從車(chē)輛接近到離開(kāi)，防碰撞系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)走勢(shì)呈線性、無(wú)突然上下波動(dòng)，非常穩(wěn)定。
5 結(jié)語(yǔ)
熄焦電機(jī)車(chē)防碰撞技術(shù)的試驗(yàn)及應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了焦?fàn)t熄焦電機(jī)車(chē)的報(bào)警、自動(dòng)減速和有效停車(chē)功能。本技術(shù)的應(yīng)用不僅能有效防止生產(chǎn)中焦?fàn)t車(chē)輛碰撞事故的發(fā)生,避免人員傷亡和設(shè)備損壞，而且為實(shí)現(xiàn)安全綠色煉焦、焦?fàn)t自動(dòng)化、焦?fàn)t信息化和焦?fàn)t無(wú)人化提供了技術(shù)保障,也為其他焦?fàn)t車(chē)輛防碰撞技術(shù)升級(jí)改造的推廣打下了基礎(chǔ)。
參考文獻(xiàn)
[1] 王常海，楊光等.一種焦?fàn)t車(chē)輛防碰撞系統(tǒng).專(zhuān)利號(hào)：ZL 2016 2 1412520.4.
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[3] 王薇.探究超聲波傳感器及其應(yīng)用[J].中國(guó)新通訊，2016（18）:81.