日前，中國煤炭科工集團北京華宇工程有限公司（簡稱北京華宇）自主研發(fā)的“基于數(shù)字孿生技術(shù)的選煤廠靈境系統(tǒng)”（以下簡稱“選煤廠靈境系統(tǒng)”），成功破解了傳統(tǒng)選煤廠存在的依賴二維圖紙、設備故障響應速度慢等難題。

“選煤廠靈境系統(tǒng)”以數(shù)字孿生技術(shù)為核心，融合三維建模、人工智能、虛擬現(xiàn)實、數(shù)據(jù)可視化等技術(shù)，成功應用于陜煤集團檸條塔礦業(yè)公司選煤廠、國家能源集團包頭能源公司李家壕煤礦選煤廠等近20座選煤廠，顯著降低了維護成本。

長期以來，我國選煤廠普遍采用二維資料管理模式，不僅難以直觀展現(xiàn)廠內(nèi)復雜的管線分布、設備聯(lián)動以及工藝流程，且對一線工人的專業(yè)化能力要求很高。

“二維圖紙就像一張平面地圖，無法快速反映工藝設備的空間關系及邏輯關系，也不能實時反映運行參數(shù)，難以支撐現(xiàn)場的智能化決策。”北京華宇科創(chuàng)中心負責人表示。

對此，北京華宇研發(fā)團隊從多源模型加載、數(shù)模融合、虛實交互以及工藝仿真四大方向展開攻關，歷時4年成功研發(fā)出“選煤廠靈境系統(tǒng)”，提供了全流程智能化解決方案，并利用數(shù)字孿生技術(shù)構(gòu)建選煤廠管理新模式。

選煤廠三維模型數(shù)據(jù)量龐大，單廠模型面數(shù)普遍超過千萬級，一般采用降低模型精度、多場景拼接的方式，嚴重制約了選煤廠數(shù)字化、全要素管理的訴求。

對此，北京華宇研發(fā)了多源三維模型輕量化技術(shù)，成功融合BIM設計模型、激光點云數(shù)據(jù)、人工高保真模型，實現(xiàn)了3500萬面以上場景模型在瀏覽器端的一次性加載，打造出一體化且連續(xù)完整的選煤廠高精度虛擬場景。此項技術(shù)應用于李家壕煤礦選煤廠，模型加載速度較之前提升50%，設備巡檢效率較之前提升20%。

針對選煤廠數(shù)據(jù)來源雜、格式多的問題，北京華宇建立標準化數(shù)據(jù)治理體系，全面打通生產(chǎn)、管理、設備、監(jiān)測監(jiān)控、環(huán)境等12類異構(gòu)數(shù)據(jù)。同時，引入先進的機器學習算法，提前預測設備故障與生產(chǎn)異常，大幅提升了選煤廠運營效率，顯著降低了設備故障率和非計劃停機風險。檸條塔礦業(yè)公司選煤廠利用“選煤廠靈境系統(tǒng)”提前12小時預警到破碎機軸承過熱故障，避免了因非計劃停機而造成生產(chǎn)損失。

另外，選煤廠設備突發(fā)非常見故障時，現(xiàn)場人員往往難以解決復雜問題，而遠程專家因時空限制，無法提供有效支援?！斑x煤廠靈境系統(tǒng)”融合增強現(xiàn)實、虛擬現(xiàn)實等前沿技術(shù)，提供了虛實結(jié)合的問題解決場景。借助“選煤廠靈境系統(tǒng)”，專家響應時間從原來的幾天大幅縮短至數(shù)小時內(nèi)。

重介分選機、壓濾機等選煤廠運行的關鍵設備，因工況復雜、運轉(zhuǎn)頻繁，會不時出現(xiàn)運行故障。“選煤廠靈境系統(tǒng)”利用工藝仿真算法，對重介分選機、壓濾機等關鍵設備進行高精度建模，并結(jié)合動力學與機械特性構(gòu)建仿真算法模型，模擬設備運行狀態(tài)。此外，內(nèi)置2000余種故障處理預案，使關鍵設備故障率下降約20%。

檸條塔礦業(yè)公司洗選煤運中心主任賈貴明表示：“‘選煤廠靈境系統(tǒng)’將數(shù)字孿生技術(shù)與選煤工藝系統(tǒng)深度融合，為選煤廠數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供了可借鑒的方案?！?/p>

作者：任志靜 張龍正 徐環(huán)環(huán) 版面編輯：王世雅

來源：中國煤炭報

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