核子秤的准确性及其在东曲煤矿生产统计中的应用论文

摘 要：介绍了核子秤计量信息生产管理系统在煤矿中的使用情况，以及东曲矿根据自身特点拓展了核子秤在生产统计和对带式输送机运行情况进行监视等方面的应用。

关键词：核子秤；计量；统计；监视

核子秤作为一种非接触式的动态称重计量器具，已广泛应用在散装物料的动态计量中。在煤炭行业，核子秤主要用于煤炭井下、井上的原煤计量，选煤厂的各类煤种配比等。东曲煤矿根据自身的特点进一步拓展了核子秤在生产统计及对输送带运行情况进行监视等方面的应用。

1 问题的提出

煤矿对各区队、班组进行细化管理后，对井下工人的考核在原有的产量指标基础上增加了人员工效、吨煤电能消耗比等相对指标。在这些指标的获得方面或多或少的存在着一些缺陷。

原煤产量的计量主要是通过人工收产的方法，由于井下地质构造复杂，不但煤层厚度变化大，而且存在断层、褶曲等构造，工作面原煤产量计量方法不统一，所以计量存在着很多不准确的因素，从而造成了各区队、班组之间、查收人员同区队之间的矛盾。为了解决井下的计量工作，很多矿井曾经尝试的使用过电子输送带秤，来解决井下原煤产量的计算，但由于煤矿井下及带式输送机具有其自身特点：环境条件恶劣、防爆要求高、运行空间粉尘、湿度影响、信号传输距离远等，造成了电子输送带秤不具备在井下工作的应有条件。

原煤产量的计量不准确，就造成了各区队及班组的人员工效的不准确。所有的数据由人工记录，手工或输入到计算机中进行统计处理。人工记录的数据比较凌乱，且没有一个比较规范的统计方法和相应的处理软件，更加大了数据的不准确性和不合理性。矿井的运输系统以带式输送机为主，由于其用电功率大，带式输送机的耗能一般较大，输送带的空转造成了大量的电能损耗，无形中增加了原煤的生产成本。及时的对井下带式输送机运行情况进行监视和计量十分必要，却苦于没有好的监视方法。在输送带运输线上安装摄像头，成本较高，且需要有责任心的人24 h负责不断地监视，不易准确的统计空输送带运行情况，无法记录下输送带的空转时段和时间且不具备计量功能。现场条件恶劣，不符合煤矿计量、统计的需求。

2 核子秤计量信息生产管理系统

21 系统的组成及结构

系统由一台工业控制计算机系统、通信系统和井下现场的核子秤传感器组组成，通过网卡连接到企业局域网，如图1所示。

22 核子秤物料计量与累计

放射源稳定地放射出γ射线，在核子秤所在的平面内呈扇形照射。物料从支架中经过时，吸收一部分γ射线，其余γ射线则穿透物料，照射在γ射线探测器上，因此，γ射线探测器输出信号的大小，可以实时的反映出输送机运送物料的多少。负载信号通过分站和主站传输到工控机上，通过相应的软件对数据进行处理完成相应的功能。

物料累计质量W为W=∫Pdt =∑nj=1FjVjΔtj式中 Δtj———采样周期；Fj———输送机在第j个采样点处的瞬时负荷；Vj———输送机在第j个采样点处的瞬时速度；n———采样次数。

23 核子秤计量准确

该系统实现了煤矿计量手段的科学性、准确性和实时性。由于完全实现了由机器进行计量，取消了人为因素对计量工作的干扰，提高了计量的科学性。该系统的动态累计计量的精度可达到1%，核子秤在安装过程中的标定数据见表1。

3 核子秤计量信息生产管理系统在东曲煤矿应用的拓展

31 数据统计功能

系统除了可以同时实时显示出：输送带空载、瞬时流量、班产量、日产量、月产量、年产量和总累积量；还且通过编制的软件对数据进行进一步的处理，对以往的各种产量数据可随时调用、查询和打印，具有按照给定条件下的统计查询和排序功能。

32 多种方式的信息输出

系统除了可以用数字动态地显示出瞬时流量、各种累计量，使用动画显示输送带的`运行情况，还可以图表或打印报表等方式实时地反映出当前的瞬时流量或以前任意一个班组、天、月、年的产量及总累计量。并可通过曲线的方式显示一天或一段时间的瞬时流量的走向。图2为某台核子秤在9∶00~19∶00的瞬时流量的曲线。

33 输送带空载的监视功能

为了解决井下带式输送机的监视问题，东曲煤矿在核子秤计量功能的基础上增加了对输送带空载的监视功能。当输送带开始运行后，开停信号通过速度转换盒传输到核子秤系统，系统开始记录输送带上煤炭的瞬时流量。当瞬时流量为“零”时，即输送带为空载运行；一直到瞬时流量大于“零”为止，记录下这2个时刻，存储到数据库中，完成空载时刻和时间的记录。这样就实现了输送带空载的实时监视功能。可在任何时候查询到某班在某天的空载时刻和时间，也可把各班在一年中累积空载时间进行排序。所以，该系统可代替工业监视系统的功能。

34 网络功能

东曲煤矿在原有的核子秤单机操作的基础上，开发了网络功能。通过现有的矿用局域网，可对瞬时流量、日、月、年产量等进行实时浏览，也可根据条件进行各种数据的查询，矿领导可以及时地了解和分析各区队、班组的生产情况，实现了生产动态信息化，为高产、高效提供了有效的手段。

35 其它辅助功能

①自诊断功能：当核子秤系统发生故障时，系统可实时地报警，并显示出故障原因和故障位置；②防作弊功能：当人为干涉计量值时，会使瞬时流量保持在一定的值，由于输送带上原煤的流动是变化的，所以系统会自动报警；③防过载保护功能：当输送带的负载超过一定的值（可根据各个输送带的特点，自行设定），系统会自动报警。

4 系统对煤矿生产管理的影响

41 完善了煤矿原煤产量的计量手段

KSH核子秤系统利用物料（煤炭）对γ射线的吸收原理，对物料（煤炭）进行非接触式在线计量，适用于矿井对原煤这样固体、散装物料的计量。秤体部分与输送机运转部分及物料不接触，探测器无磨损，因此安装维护比较方便，能适应井下设备移动的特点，符合井下防爆的基本要求。具有其它计量手段和方法无法比拟的优点。

42 提高了工作效率

核子秤的统计功能，对所有的数据进行实时的处理。避免了人工统计的各种因素影响，提高了效率，可长期地保存和备份，并可随时打印出各种报表。由于可以通过核子秤生产信息管理系统实时的对皮带的空载进行监视，有利于提高设备运转效率，减少不必要的能耗。

43 核子秤系统对煤矿原煤产量的影响

核子秤生产管理系统的使用，取消了拉进尺的计量方法，也改变了各班只要进度，不要浮煤的观念。在计量工作中没有了人为因素，解决了人为造成的多种矛盾，提高了各区队生产积极性，每班人员主动积极清理工作面、溜子两边的浮煤，提高了生产效率和原煤采出率，降低了原煤的生产成本，提高了整体的经济效益。

煤矿可利用以上产量、输送带空载等数据统计开展原煤生产的竞赛活动，促进各区队、班组之间的竞争，既提高了创建高产、高效班组的积极性，也促进了生产效率的提高。

44 原煤生产成本的降低

原来三班的人工收产人员8名，安装调试完KSH核子秤系统后，将其安排到其他岗位，原来的工资费用在1万元/ （a人）左右，仅此一项就为东曲煤矿的原煤生产成本降低了8万元/a。

5 结语

（1）核子秤计量信息生产管理系统能够满足井下环境对设备的各种要求。

（2）核子秤计量信息生产管理系统的使用能够对煤矿，特别是对综采和放顶煤工作面的生产效率的提高有着积极的作用。也有利于减人提效和降低能耗。