日前，中国煤炭科工集团北京华宇工程有限公司（简称北京华宇）自主研发的“基于数字孪生技术的选煤厂灵境系统”（以下简称“选煤厂灵境系统”），成功破解了传统选煤厂存在的依赖二维图纸、设备故障响应速度慢等难题。
“选煤厂灵境系统”以数字孪生技术为核心，融合三维建模、人工智能、虚拟现实、数据可视化等技术，成功应用于陕煤集团柠条塔矿业公司选煤厂、国家能源集团包头能源公司李家壕煤矿选煤厂等近20座选煤厂，显著降低了维护成本。
长期以来，我国选煤厂普遍采用二维资料管理模式，不仅难以直观展现厂内复杂的管线分布、设备联动以及工艺流程，且对一线工人的专业化能力要求很高。
“二维图纸就像一张平面地图，无法快速反映工艺设备的空间关系及逻辑关系，也不能实时反映运行参数，难以支撑现场的智能化决策。”北京华宇科创中心负责人表示。
对此，北京华宇研发团队从多源模型加载、数模融合、虚实交互以及工艺仿真四大方向展开攻关，历时4年成功研发出“选煤厂灵境系统”，提供了全流程智能化解决方案，并利用数字孪生技术构建选煤厂管理新模式。
选煤厂三维模型数据量庞大，单厂模型面数普遍超过千万级，一般采用降低模型精度、多场景拼接的方式，严重制约了选煤厂数字化、全要素管理的诉求。
对此，北京华宇研发了多源三维模型轻量化技术，成功融合BIM设计模型、激光点云数据、人工高保真模型，实现了3500万面以上场景模型在浏览器端的一次性加载，打造出一体化且连续完整的选煤厂高精度虚拟场景。此项技术应用于李家壕煤矿选煤厂，模型加载速度较之前提升50%，设备巡检效率较之前提升20%。
针对选煤厂数据来源杂、格式多的问题，北京华宇建立标准化数据治理体系，全面打通生产、管理、设备、监测监控、环境等12类异构数据。同时，引入先进的机器学习算法，提前预测设备故障与生产异常，大幅提升了选煤厂运营效率，显著降低了设备故障率和非计划停机风险。柠条塔矿业公司选煤厂利用“选煤厂灵境系统”提前12小时预警到破碎机轴承过热故障，避免了因非计划停机而造成生产损失。
另外，选煤厂设备突发非常见故障时，现场人员往往难以解决复杂问题，而远程专家因时空限制，无法提供有效支援。“选煤厂灵境系统”融合增强现实、虚拟现实等前沿技术，提供了虚实结合的问题解决场景。借助“选煤厂灵境系统”，专家响应时间从原来的几天大幅缩短至数小时内。
重介分选机、压滤机等选煤厂运行的关键设备，因工况复杂、运转频繁，会不时出现运行故障。“选煤厂灵境系统”利用工艺仿真算法，对重介分选机、压滤机等关键设备进行高精度建模，并结合动力学与机械特性构建仿真算法模型，模拟设备运行状态。此外，内置2000余种故障处理预案，使关键设备故障率下降约20%。
柠条塔矿业公司洗选煤运中心主任贾贵明表示：“‘选煤厂灵境系统’将数字孪生技术与选煤工艺系统深度融合，为选煤厂数字化转型提供了可借鉴的方案。”
