技术丨微投入自动化升级全方位立体巡检实现的便捷之路

序言

以数字赋能、智能制造，开创低碳水泥，实现水泥节能减排、双控减碳发展的新局面，是近年来水泥行业发展的方向。中国制造2025、数字赋能、智能制造已成为水泥业行降本增效的高频用词。

在一路高歌新建全流程智能化节能环保示范二代新型干法生产线的同时，不可忽视的经济效益现状是：2022年绝大多数水泥集团净利润同比减少50%以上，最大的同比净利润减少近1000%。2023年全国水泥行业错峰生产形势严峻，贵州的水泥生产线要求错峰时间长达230d，以错峰减产能也无法解决水泥市场价格的一路狂跌。今年5月份时全国水泥均价创近5年的新低。后疫情时代，水泥需求未见复苏、市场压力不减反增，造成水泥行业进入“行业性亏损”阶段。

二代新型干法生产线应用三维可视化、大数据分析、数字孪生、数据集成等创新技术，实现精细化、可视化、设备数字化、工艺过程数字化，达到生产智能制造的要求，形成一流的全流程智能化节能环保示范线。采取的一系列“无人化”举措，很容易实施全方位立体巡检管理。

与全流程智能化节能环保示范二代新型干法生产线并存的，还有很多原新型干法生产线，这些生产线虽然很多熟料产能规模也在5000t/d左右，且熟料单位产品综合电耗、综合能耗、综合煤耗都在3级能耗限额以内，但由于设计陈旧、地理位置偏远、再投入资金受限，智能化程度不高，人均产能低，再加上错峰时间长，导致综合成本偏高，在市场竞争中处于劣势。

在不进行大投入进行智能升级生产线的情况下，如何用少量资金投入，升级自动化水平，提高人均产能，实现全方位立体巡检，降低运营成本，提高市场竞争力，是生产管理和相关技术人员需要突破的难题。

1.1 整理看管性岗位清单进行研究分析

由于生产线设计布局、设备选型、维护保养等的不同，每条水泥生产线的岗位设置不一样，对于不能撤消的岗位，不能施行“大巡检”的区域，进行梳理。整理作业水平低下、故障率高、人力耗费大的看管性岗位清单，经过筛选，列出可进行微投入自动升级的问题岗位清单(见表1)。

某公司2013年投产，设备老旧自动化程度差，石灰石矿山到石灰石预均化圆堆场1.2km，各类原料到生料配料站输送距离远，转角多，仅此生产区域的原料输送设计有6条皮带输送机。人工操作和巡检，劳动强度大、环境恶劣，多次在管理架构优时，劳动力解放不出来，不但造成人力成本高、而且清料事故隐患也多。

厂外取水船置于乌江河内，距离公司大门不足100m，但距生产中心的回转窑和高位水2km，烧成车间距高位水池0.8km。

公司设计一个地磅点，地磅两用两备，采用人工监磅、人工开单的方式，不但不能展现现代化企业的形象，造成实质的人工成本高、工作效率低现象。

1.2 妥善解决升级改造后岗位富余人员安排

升级自动化改造后，人员配置必然会做一定的调整。岗位调整后，人员职能差异造成不稳定的心理障碍，人员去向不明，导至升级改造阻力等问题都要充分评估，并进行合理的疏导和安排，才能有效推进升级改造。这是每个企业高层管理人员要进行前瞻处理的大事。公司对即将富余的人员，按其技能特长，进行针对性安置。

2.1 堆取料机自动化升级

预均化堆取料机各台均安装定位装置、限位开关和感应装置，辅以视频监控的AI检测，同时将视频监控情况上传到DCS控制系统。通过对皮带机、取料刮板、升降机构、钢丝绳、卷扬机等进行实时监控，配以编制PLC控制程序，完善和升级自动化控制软件和控制系统，实现远程自动和现场手动切换两种控制模式。

2.2 输送系统(皮带机)无人化巡检管控升级

近几年来环保的升级管控，皮带输送机的都进行了全密封改造。根据皮带数量多，人员巡检距离远，巡检频次也相应减少，原有的拉绳急停开关也因全密封而失去应有的作用，皮带撕裂、皮带洒料、皮带上结料情况、下料品堵料等现象难以发现。

针对现状，采取完善输送机保护如：增加撕裂传感、皮带自动清扫装置、辅以监控摄像、下料口设置堵料感应、防滑监测等。

改变下料口结构形式，对下料口进行防堵设计，并让自动清扫后的物料自动回到输送系统措施。

增加撕裂传感器：通过荷重传感器感应可能撕裂处物料荷重判断皮带是否有纵向撕裂，并将信号与设备启停控制联锁。

下料口设置堵料感应：采用触点控制方式，在下料口处设置简易堵料外溢孔，以弹簧控制外溢孔开关板，当堵料时，感应触点将信号上传，以控制皮带紧急停机，并向中控报送故障类型及故障位置。

头尾部增加视频监控接入中控监控台，出现异常情况时，由中控控制调度。

2.3 远程取水船无人化管控升级

公司位于距县城13km，但全县还未通5G网络，选择使用无线控制中的4G无线控制，在中控室和趸船上各装一个无线控制箱配对使用，用全双工传输，保证控制参数可上传也可及时下达，同时采用光纤摄像头对整个区域进行监视，保证远程巡检效果。同时每台水泵除了取水流量和电流传输外，另外采集水泵震动和温度等运行参数，即实现了远程启停又对其四大参数进行监视，对整个区域采取图像监控。同时根据水泵距离电气室远特点，电压压损大缺点，配一套无功补偿装置以稳定电源电压。

实现远程对其工况如流量、电流和震动及温度等运行参数实时监视，保证设备运行的稳定性。

视频监控进行人、物识别报警和远程喊话驱赶，达到趸船周界安全防范，符合乌江流域对水上安全管理的要求。

趸船上设备启停与高位水池联动，高位水池水位达到控制下限时，自动启水泵，达到上限时自动停水泵。水泵电流通过控制柜4~20mA信号变送给4G无线控制箱，供水管计量流量计也通过4~20mA信号变送给4G无线控制箱，3台水泵启停直接接入控制箱的DI和DO信号控制点上，水泵震动、水泵温度现场显示，并通过传感器换算成4~20mA信号也是传输给无线控制箱，从而达到自动控制供水无人值守的要求。

2.4 地磅无人值守

在原有实施设备的基础上，增加部分设备，改造为现场无人值守、自动过磅的工作系统。

新增数据管理终端和配合并保证车辆上下磅并准确称重和采集运输车辆信息的控制系统。改造系统集车牌识别技术、称重技术、计算机技术、光电及自动化控制技术于一体，实现：司机操作就能过磅；全程、多方位视频监控，防止称重过程人为干扰，同时抓拍备份，以备查验；过磅过程语音导航，提示过磅车辆按流程动作；现场出现故障或者车牌识别有误时，进行远程纠正系统误动作；建立监控中心和现场对话通道，可实时人工介入称重过程，保持互动；自动取卡打单，与原有ERP系统对接支持自动选择物料名称、数据及图片上传ERP等功能。

经过微投入改造，取消看管性岗位，生产系统纳入全方位立体巡检管控范畴。自动化改造后人员配置见表2。

通过这四个看管性岗位的改自动化升级改造，投入不多，效益巨大，仅人工工资每年省减144万余元，半年就可回收成本。降低劳动强度，提高设备运转率，提升人均水泥产能，减少安全风险。

对于原新型干法水泥生产线，虽然受建设设计时行业技术发展的限止，但在推行全方位立体巡检过程中，只要转变思维，推行变革，加强内部建设，必将产生巨大的影响，从而影响到企业在市场当中的综合实力。加强企业内部政治建设工作，协调企业内部各部门员工，识别问题，找突破口，提升企业在市场当中的综合竞争力，从而提升企业的经济效益。

作者：王晓辉1，穆兴彬2，朱学明2，杨浪1

所属：1贵州沿河西南水泥有限公司；2威信得云建材有限责任公司

来源：《中国水泥》

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