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爐車輛之一熄焦電機車防碰撞技術(shù)的試驗及應(yīng)用，通過對安全隱患分析和系統(tǒng)技術(shù)升級改造，解決了熄焦電機車在生產(chǎn)運行中極易發(fā)生的碰撞風(fēng)險，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)；焦爐車輛；超聲波

1  概述

在煉焦生產(chǎn)中.由于焦爐車輛原設(shè)計沒有防碰撞功能，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。嚴重的碰撞事故不但造成設(shè)備損壞，還會導(dǎo)致人員傷害和影響煉焦正常生產(chǎn)。為了有效避免焦爐車輛碰撞事故的發(fā)生，煉焦總廠經(jīng)過分析和調(diào)研，決定引入了一種基于超聲波技術(shù)的距離檢測系統(tǒng)^[1]，將其安裝在熄焦電機車上，經(jīng)過技術(shù)開發(fā)、試驗及應(yīng)用，并與原有控制系統(tǒng)有效結(jié)合，實現(xiàn)了焦爐車輛之一的熄焦電機車防碰撞功能，也為其他焦爐車輛防碰撞技術(shù)升級改造打下了基礎(chǔ)。

2實施方案

2.1試驗地點和車輛的選擇

本次技術(shù)試驗及應(yīng)用地點選擇在鞍鋼煉焦總廠一煉焦熄焦電機車作業(yè)區(qū)。一煉焦作業(yè)區(qū)2005年10月投產(chǎn),焦爐是2 x 55孔6 m JN60-6型雙聯(lián)火道廢氣循環(huán)復(fù)熱式焦爐，在焦爐兩端各配置1套干熄焦裝置和1套濕熄焦裝置。

在焦爐車輛中，由于熄焦電機車所處環(huán)境復(fù)雜、障礙物多、速度快等原因，與其他焦爐車輛相比更容易發(fā)生碰撞事故。另外,焦爐投產(chǎn)年久，熄焦線軌道、路基狀態(tài)不好,車輛走行時抖動劇烈，對車輛防碰撞系統(tǒng)的抗干擾能力要求高。因此，決定對熄焦電機車進行車輛防碰撞系統(tǒng)的安裝、試驗、測試、評估和應(yīng)用。

2.2技術(shù)方案的選擇

目前國內(nèi)還沒有成熟的焦爐車輛防碰撞技術(shù)，為了避免焦爐車輛碰撞事故的發(fā)生，一些焦化廠進行過嘗試役這些嘗試措施按照測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關(guān),該方式造價低，操作簡便，但存在位置調(diào)整困難、時間長容易損壞等缺點。非接觸式是利用雷達、紅外、激光等測距技術(shù)，通過實時監(jiān)測車輛間距達到防碰撞的目的。但這些技術(shù)都無法解決諸如粉塵、車輛晃動、軌道高低不平等環(huán)境因素的影響。另外，也有利用焦爐車輛對位系統(tǒng)的測距功能實現(xiàn)車輛防碰撞，但該系統(tǒng)造價高，運行也不太穩(wěn)定。

超聲波測距是一種非接觸式測距技術(shù)，與其他測距技術(shù)相比具有抗干擾能力強、精度髙等優(yōu)點叫經(jīng)過認真比較和安全分析，引入了基于超聲波技術(shù)的焦爐車輛防碰撞系統(tǒng)。

2.3試驗時間

根據(jù)現(xiàn)場實際情況，試驗及應(yīng)用的時間定為3個月。

3功能實現(xiàn)

如圖1所示，車輛防碰撞系統(tǒng)主要由信號采集單元、數(shù)據(jù)分析處理單元以及報警控制裝置三個部分組成。主要是進行防碰撞系統(tǒng)安裝、性能試驗、測試評估和應(yīng)用。

本次技術(shù)試驗主要是將信號采集單元的超聲波探頭設(shè)置在干熄焦車電機車面向?qū)Ψ杰囕v側(cè)，與相向走行的濕熄焦車的電機車進行車輛間距的信號采集，采集到的信號在數(shù)據(jù)分析處理單元進行處理后得到車輛實際間距，并與設(shè)定的安全間距進行比對，走行車輛間距大于設(shè)定的安全間距時系統(tǒng)無動作，小于設(shè)定的安全間距時系統(tǒng)會輸出報警信號，聯(lián)鎖報警裝置進行聲光報警,同時與原有PLC控制系統(tǒng)結(jié)合,實現(xiàn)減速、停車。

該系統(tǒng)主要技術(shù)參數(shù)如下：

(1)最大監(jiān)測距離:40m(本次試驗實際監(jiān)測距離：30m,報警距離：20m)o

(2)測量精度：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測試與應(yīng)用

經(jīng)過安裝、調(diào)試，該車輛防碰撞系統(tǒng)運行后，進行性能測試和穩(wěn)定性測試兩種的測試和評估。

4.1性能測試

性能測試主要是對車輛防碰撞系統(tǒng)的測量精度、報警功能及減速、停車等性能進行測試評估。測量精度是采用隨機的辦法,隨機選定時間，通過激光測距儀(D510, Leica)對采集的數(shù)據(jù)進行標定。 

由于寒冷天氣時現(xiàn)場工況條件差，激光測距儀不能正常使用，因此，抽樣評估是在2018年8,9月份進行的。

表1表示了隨機標定數(shù)據(jù)。通過標定結(jié)果可以看岀，車輛防碰撞系統(tǒng)的測量精度都控制在1%以內(nèi)，抗干擾能力強,完全滿足現(xiàn)場需求。

報警、減速、停車控制功能主要由熄焦電機車司機進行評估。當(dāng)電機車與對面車輛接近并進入報警距離時，觀察系統(tǒng)是否正常報警、減速、停車，是否有延時。當(dāng)電機車遠離對面車輛并進入安全距離時，報警是否解除。如有誤報要記錄在當(dāng)天操作日志內(nèi)，以作備案。在試驗期間，未發(fā)生誤報現(xiàn)象。

4.2穩(wěn)定性測試

穩(wěn)定性測試是檢查車輛防碰撞系統(tǒng)在現(xiàn)場實際應(yīng)用中是否出現(xiàn)數(shù)據(jù)異常的情況。試驗中從采用無紙記錄儀(YHR-7100R,天津延輝儀表)記錄的歷史數(shù)據(jù)來分析和評估防碰撞系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

圖2是8月21日的車輛間距隨時間變化圖。圖中可以看岀，期間有兩次發(fā)生了相向熄焦電機車進入監(jiān)測范圍的情況，其中一次進入了報警范圍。

從車輛接近到離開，防碰撞系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)走勢呈線性、無突然上下波動，非常穩(wěn)定。

5  結(jié)語

熄焦電機車防碰撞技術(shù)的試驗及應(yīng)用，實現(xiàn)了焦爐熄焦電機車的報警、自動減速和有效停車功能。本技術(shù)的應(yīng)用不僅能有效防止生產(chǎn)中焦爐車輛碰撞事故的發(fā)生,避免人員傷亡和設(shè)備損壞，而且為實現(xiàn)安全綠色煉焦、焦爐自動化、焦爐信息化和焦爐無人化提供了技術(shù)保障,也為其他焦爐車輛防碰撞技術(shù)升級改造的推廣打下了基礎(chǔ)。

參考文獻

[1]  王常海，楊光等.一種焦爐車輛防碰撞系統(tǒng).專利號：ZL 2016 2 1412520.4.

[2]  張克群，黃強，閔自軍等.激光防撞儀在焦爐電機車上的應(yīng)用[J].燃料與化工，2010,43（3）,32-33.

[3]  王薇.探究超聲波傳感器及其應(yīng)用[J].中國新通訊，2016（18）:81.