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东方测控:从自动化到智能化 白手起家艰辛摸索

  • 《砂石观察》
  • 2019-12-13 10:19
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  • 砂石骨料,

摘要:在矿山自动化、智能化领域,丹东东方测控技术股份有限公司实现了国内冶金矿山90% 的覆盖率,在海外市场与国际品牌竞逐市场,同时进军砂石领域。

我国矿业的选矿难度堪称全球顶级,给行业提出挑战的同时也造就了一批具有全球一流水平的矿山企业与矿业服务商。在矿山自动化、智能化领域,丹东东方测控技术股份有限公司实现了国内冶金矿山90% 的覆盖率,在海外市场与国际品牌竞逐市场,同时进军砂石领域。

人类的生活和经济建设都离不开矿业的开发:93%的一次能源、80%的矿业原料、70%的农业生产资料和30%的人畜用水都来自矿业。我们穿棉纺纤维、住房取暖、出行乘车都与包括砂石在内的矿业息息相关。

“一切从矿业开始”,矿产资源是构成社会发展最基本的物质基础和物质保障,也是战略资源。改革开放初期,国家鼓励乡镇集体和个体采矿,“大矿大开,小矿小开”,矿产开采迅速发展;1986 年后,我国矿山法律法规和管理机构逐步完善。

在此期间,我国各种矿产资源开采量实现了巨大飞跃:

1978 年我国铁矿石产量约1.18 亿吨,1992 年就已突破2 亿吨;

1978 年我国十种有色金属产量100 万吨,1992年增加到300 万吨,2002 年猛增至1012 万吨;

1978 年我国煤炭产量6.2 亿吨,2000 年已翻倍至13.84 亿吨,2018 年更是达到36.8 亿吨;

1978 年我国砂石产量不足5 亿吨,20 世纪90年代则见证了我国砂石产能由20 亿吨向40 亿吨的伟大跨越…

然而,产量大增的背后却是破磨任务日益艰巨的现状。

我国矿产种类虽然齐全,但贫矿多、共生矿多,矿石组成复杂。以铁矿为例,全国铁矿石平均品位33%,低于世界平均品位11 个百分点,全国铁矿97.2% 为贫矿。

作为矿山生产中的关键一环,选矿要求将开采的矿石破碎磨细,再将有用矿物分开,以获得冶炼或工业原料。

长期开采后,我国矿石品位逐步下降,而随着国民经济发展对矿产品需求量的上升,矿山不得不持续加大矿石开采量,选矿与破磨的成本急剧上升,流程亟需优化。

由于我国的选矿难度在全球“名列前茅”、工况复杂,以至于在矿山自动化领域有这样一段流传甚广的问答:

“如何判定一种仪表好不好用?”

“如果在中国能用,那它在全球就都好用。”

面对复杂工况下破磨优化的问题,我国企业在国际上可供借鉴的经验其实非常少,需要针对性研发。

始于自动化

20 世纪90 年代,公众认知中的我国矿业仍以“傻大黑粗”的形象为主。虽然自60 年代开始,发达国家或矿业比较成熟的地区就已经开展了矿山自动化的研究工作,但我国的相关进程主要始于90 年代。

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1996 年,包良清创建丹东东方测控技术股份有限公司,开始了在矿山自动化、智能化领域的攀登。面对矿石破磨优化问题,东方测控逐步深入掌握磨机过程控制模型,推出相应自动化系统。

1998 年,东方测控自主研发的、国内首套磨矿优化控制系统在鞍钢弓长岭选矿厂成功应用。弓长岭选矿厂位于辽宁省辽阳市东南部,年矿石处理量1200 万吨,自动化控制系统采用DCS 控制系统,实现全厂集中控制,保证生产质量、优化生产指标。

弓长岭选矿厂采用高精度的在线检测分析仪表及稳定的控制设备和先进的控制软件,能够根据现场的工艺情况,判定磨机的负荷及矿石性质,实现磨机给矿量、给水量以及全流程的优化控制,降低工人的劳动强度,提高选厂经济效益。

积累大量经验后,东方测控对自动化形成了独特见解。

东方测控副总经理赵洪涛就曾表示,与电气化不同,过程控制才是真正的自动化,因为只有实现过程控制才能优化项目的产量与产品质量。

在东方测控的工艺体系中,初级的自动化是以追求工艺稳定为主的定值控制;更进一步则是优化控制,在保持工艺稳定的同时追求产量的最大化与质量的最优化。

然而,拟对破磨流程控制进行优化的东方测控发现,要做到更高层级的过程控制,就需要掌握矿石粒度、浓度等信息;要达到效益的最大化,就需要对矿石品位等参数进行检测,但相应的检测仪表都来自处于垄断地位的国际品牌,价格十分昂贵。

包良清敏锐地认识到,制约我国矿山实现自动化的关键在于先进测控技术与分析仪表,而国内在这方面仍是一片空白。不能自主掌握仪表技术,矿山自动化发展永远受制于人。

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国务院总理李克强(时任辽宁省委书记)到东方测控调研

在此背景下,东方测控开始自主研发在线检测仪表,并将之与控制系统有机结合:

2007 年,东方测控研发的国内首款超声波在线粒度仪研发成功并投入运行;

2008 年,东方测控研发的国内首款X 荧光在线品位分析仪研发成功并投入运行;

2010 年,东方测控研发的国内首款中子活化水泥元素在线分析仪研发成功并投入运行。

其中,X 荧光在线品位分析仪与中子活化元素分析仪是全球检测仪表体系中的顶级产品!至此,针对国内工艺流程进行开发的粒度、品位、元素分析在线检测仪表技术难题被东方测控一一攻克。

由于需要针对国内特殊的矿情进行针对性开发,这一过程走得漫长艰难,但与此同时,我国极高的选矿难度也成就了以东方测控为代表的自研仪表与自动化系统全球领先的精度与技术水平。

走向智能化

在矿山领域,自动化仪表与信息系统每时每刻都在产生海量数据,而这些数据与矿山生产息息相关,在“数据即财富”的时代,企业需要让矿山学会自我思考。

在此背景下,东方测控推出了专家控制系统,充分利用自动化系统的感知能力,将行业专家的经验固化成控制程序,针对具体矿种、设备、工艺流程实时自动调整生产。

此外,通过对矿山、人、机、环境进行实时三维数字化测控,利用“大数据、云计算及互联网+”技术,使整个矿山具有自我分析能力和决策能力,实现整个矿山管理过程的可视化、自动化、智能化乃至无人化,最终形成智慧矿山解决方案。

2011 年,我国启动国家数字矿山863 科技攻关项目,东方测控作为主要承接方领衔攻关;

2012 年,东方测控领衔承担国家中子活化重大科学仪器设备开发专项;同年,东方测控中标亚洲单系列处理量最大钼矿——中铁资源伊春鹿鸣矿业选厂自动化控制系统项目,专家控制系统成功应用。

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鹿鸣矿业年处理矿石1500 万吨,其综合自动化控制系统引入模糊控制、神经网络控制、选矿专家系统等控制方式,实现选矿各环节生产数据的自动检测与控制。

在选矿领域推出专家控制系统的同时,东方测控也在持续优化其自动化与车辆智能调度系统,让企业以最低消耗达到最大采矿量,在全国露天矿山卡车调度系统中市场占有率达80%。

早在2002 年,东方测控自主研发的露天矿GPS 车辆智能调度系统就已成功应用于亚洲最大露天铁矿——鞍钢集团齐大山矿,项目正式运营后,该矿山平均日产量提高了12%,油耗降低了9%;2012 年,东方测控GPS 车辆智能调度系统连续在世界第二大煤矿——神华集团黑岱沟、世界第三大煤矿——哈尔乌素和宝日希勒三大露天矿成功应用。

从基础检测仪表,到自动化控制模型,再到管控软件,东方测控数字矿山、智能矿山核心技术已经做好储备。

2016 年,《智能制造发展规划(2016-2020 年)》发布;

2017 年,《新一代人工智能发展规划》发布,智能制造、人工智能成为国家战略,为我国智能矿山建设提供了指引,也为前期处于观望态度的国内矿山企业注入一剂强心剂。

2018 年,东方测控召开“加快进入人工智能领域动员大会”,正式拉开企业智能化转型帷幕。同年,东方测控中标国内最大智慧矿山项目——西部矿业锡铁山矿;2019年,东方测控水泥智能工厂项目走进海螺水泥。

推动砂石智能化

近年来,随着行业转型升级的深入,新建砂石矿山规模化趋势明显,大量骨料生产项目产能直逼甚至超过了大型金属及煤矿的采选矿量,优化采选流程、提高破碎效率同样成为大型砂石项目的刚需。

从2018 年开始,作为国内矿山自动化、智能化领域的领军企业,东方测控收到了部分砂石项目的自动化订单,从此开始关注砂石这一曾经长期被忽视的领域。

2019 年,东方测控正式组建砂石自动化技术、机械、仪表等研发团队,凭借采矿、生产领域核心智能化技术:卡车智能调度与生产全过程自动化控制系统进军砂石业务。

2019 年10 月,东方测控中标国家工业和信息化部2019 年智能制造系统解决方案:智能工厂集成——黑色和有色金属以及无机非金属矿采选项目,将向包括砂石智能工厂在内的领域发起新的冲击!


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