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的試驗及應用，通過對安全隱患分析和系統技術升級改造，解決了熄焦電機車在生產運行中極易發生的碰撞風險，避免了事故發生，保證了煉焦安全生產。
【關鍵詞】 安全生產；焦爐車輛；超聲波
1 概述
在煉焦生產中.由于焦爐車輛原設計沒有防碰撞功能，如遇惡劣天氣、操作不當、系統故障等情況，非常容易發生碰撞事故。嚴重的碰撞事故不但造成設備損壞，還會導致人員傷害和影響煉焦正常生產。為了有效避免焦爐車輛碰撞事故的發生，煉焦總廠經過分析和調研，決定引入了一種基于超聲波技術的距離檢測系統[1]，將其安裝在熄焦電機車上，經過技術開發、試驗及應用，并與原有控制系統有效結合，實現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升級改造打下了基礎。
2實施方案
2.1試驗地點和車輛的選擇
本次技術試驗及應用地點選擇在鞍鋼煉焦總廠一煉焦熄焦電機車作業區。一煉焦作業區2005年10月投產,焦爐是2 x 55孔6 m JN60-6型雙聯火道廢氣循環復熱式焦爐，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境復雜、障礙物多、速度快等原因，與其他焦爐車輛相比更容易發生碰撞事故。另外,焦爐投產年久，熄焦線軌道、路基狀態不好,車輛走行時抖動劇烈，對車輛防碰撞系統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的安裝、試驗、測試、評估和應用。
2.2技術方案的選擇
目前國內還沒有成熟的焦爐車輛防碰撞技術，為了避免焦爐車輛碰撞事故的發生，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,該方式造價低，操作簡便，但存在位置調整困難、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，通過實時監測車輛間距達到防碰撞的目的。但這些技術都無法解決諸如粉塵、車輛晃動、軌道高低不平等環境因素的影響。另外，也有利用焦爐車輛對位系統的測距功能實現車輛防碰撞，但該系統造價高，運行也不太穩定。
超聲波測距是一種非接觸式測距技術，與其他測距技術相比具有抗干擾能力強、精度髙等優點叫經過認真比較和安全分析，引入了基于超聲波技術的焦爐車輛防碰撞系統。
2.3試驗時間
根據現場實際情況，試驗及應用的時間定為3個月。
3功能實現
如圖1所示，車輛防碰撞系統主要由信號采集單元、數據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安裝、性能試驗、測試評估和應用。
本次技術試驗主要是將信號采集單元的超聲波探頭設置在干熄焦車電機車面向對方車輛側，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，采集到的信號在數據分析處理單元進行處理后得到車輛實際間距，并與設定的安全間距進行比對，走行車輛間距大于設定的安全間距時系統無動作，小于設定的安全間距時系統會輸出報警信號，聯鎖報警裝置進行聲光報警,同時與原有PLC控制系統結合,實現減速、停車。
該系統主要技術參數如下：
(1)最大監測距離:40m(本次試驗實際監測距離：30m,報警距離：20m)o
(2)測量精度：1.0%以內(滿量程)。
(3)數據更新頻率:每0.4s 1次。
(4)具有數據記錄功能,可保存不少于半年的數據。
4測試與應用
經過安裝、調試，該車輛防碰撞系統運行后，進行性能測試和穩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)對采集的數據進行標定。
由于寒冷天氣時現場工況條件差，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表示了隨機標定數據。通過標定結果可以看岀，車輛防碰撞系統的測量精度都控制在1%以內，抗干擾能力強,完全滿足現場需求。
報警、減速、停車控制功能主要由熄焦電機車司機進行評估。當電機車與對面車輛接近并進入報警距離時，觀察系統是否正常報警、減速、停車，是否有延時。當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天操作日志內，以作備案。在試驗期間，未發生誤報現象。
4.2穩定性測試
穩定性測試是檢查車輛防碰撞系統在現場實際應用中是否出現數據異常的情況。試驗中從采用無紙記錄儀(YHR-7100R,天津延輝儀表)記錄的歷史數據來分析和評估防碰撞系統的穩定性。
圖2是8月21日的車輛間距隨時間變化圖。圖中可以看岀，期間有兩次發生了相向熄焦電機車進入監測范圍的情況，其中一次進入了報警范圍。
從車輛接近到離開，防碰撞系統采集的數據走勢呈線性、無突然上下波動，非常穩定。
5 結語
熄焦電機車防碰撞技術的試驗及應用，實現了焦爐熄焦電機車的報警、自動減速和有效停車功能。本技術的應用不僅能有效防止生產中焦爐車輛碰撞事故的發生,避免人員傷亡和設備損壞，而且為實現安全綠色煉焦、焦爐自動化、焦爐信息化和焦爐無人化提供了技術保障,也為其他焦爐車輛防碰撞技術升級改造的推廣打下了基礎。
參考文獻
[1] 王常海，楊光等.一種焦爐車輛防碰撞系統.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用[J].中國新通訊，2016（18）:81.