吳遠青
摘 要:為了解決傳統(tǒng)的礦井提升系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復雜,開鑿硐室面積大,投資大,運行不可靠等缺點,設(shè)計了礦井箕斗定重自動裝載系統(tǒng)。詳細介紹了系統(tǒng)組成、運行過程和校正系統(tǒng)的工作原理。實際應(yīng)用表明,該系統(tǒng)的使用提高了運行可靠性,節(jié)省投資,應(yīng)用前景廣闊。
關(guān)鍵詞:箕斗;定重裝載;PLC
引言:傳統(tǒng)的提升式裝載系統(tǒng)采用定量稱進行稱量,這種稱量結(jié)構(gòu)具有以下一些弊端:(1)結(jié)構(gòu)復雜,易出故障;(2)水分含量大的原煤滯留定量斗的情況較為突出,增加空氣炮進行疏通增加了成本和復雜度[1]。針對以上情況本文提出了一種非接觸稱量技術(shù)的礦井箕斗定重自動裝載系統(tǒng),結(jié)構(gòu)簡單,運行經(jīng)濟可靠。該系統(tǒng)的使用減少了硐室開鑿面積和鑿井深度,降低了提升高度和排水高度,節(jié)省投資。
一、傳統(tǒng)的箕斗提升式定量裝載系統(tǒng)
傳統(tǒng)的箕斗提升式定量裝載系統(tǒng)在實際的使用過程中,定量斗箱式裝載設(shè)備的箕斗滯煤嚴重,且滯煤量極具不確定性[2]。如圖1所示,對于這些煤礦因為煤質(zhì)粘度大,原煤因為潮濕而滯留定量斗的問題,工程技術(shù)人員往往會通過在定量斗4中裝載空氣炮的方法迫使定量斗中原煤進入提升箕斗。而且,在這種情況下,微電子元件受井簡涌水嚴重、硐室濕度大等惡劣條件影響,很容易損壞,進而導致控制設(shè)備出現(xiàn)故障而停運。在這種煤質(zhì)的煤礦的生產(chǎn)過程中,通常將主井箕斗提升改為手動操作。操作時憑經(jīng)驗及感覺,估計滯煤量,采用打點計數(shù)(27~55s)裝載,很不準確,常出現(xiàn)半罐提升和溢出,撒煤量大,提升能力受到極大的限制。
1-煤倉;2-給煤機;3-皮帶機;4-定量斗;5-提升箕斗
圖1 傳統(tǒng)的提升式裝載系統(tǒng)
二、箕斗定重自動裝載系統(tǒng)
礦井箕斗定重自動裝載系統(tǒng),有效地實現(xiàn)了主提升自動定量裝載,結(jié)構(gòu)簡單,使用安全可靠,經(jīng)濟、合理。改進了原系統(tǒng)的硐室結(jié)構(gòu),取消定量斗,采用原煤經(jīng)皮帶直接進入箕斗的裝載結(jié)構(gòu)。本系統(tǒng)造價低,平均為6000元/套,投資不到定量斗箱式裝載設(shè)施0.3-0.4%,一方面降低了裝載系統(tǒng)的復雜程度,減少了投入成本,避免了不必要的故障隱患;另一方面使用經(jīng)濟效益好,減小了硐室體積(開挖硐室2500m3左右),對新建礦井可減少建井深度10m左右,每次提升減少提升距離10m,排水高度減少10m,節(jié)約了主井建設(shè)成本。
本文所介紹的礦井箕斗定重自動裝載系統(tǒng),包括給煤機,箕斗提升系統(tǒng),定量稱重裝置,程序控制器,皮帶運輸機,所述給煤機輸送物料到皮帶運輸機,皮帶運輸機喂料口的設(shè)置和加料狀態(tài)下提升箕斗的加料口對應(yīng)。所述定量稱重裝置的一次檢測元件采用霍爾傳感器[3],所述定量稱重裝置包括磁鐵和一組或并列的兩組霍爾傳感器,所述霍爾傳感器組中的每一個霍爾傳感器依次安裝在井筒一側(cè),磁鐵和霍爾傳感器對應(yīng)安裝在提升箕斗上,所述霍爾傳感器輸出信號連接程序控制器;程序控制器輸出信號控制連接給煤機,并向提升控制室發(fā)出停車和運行信號。
自動裝載系統(tǒng)在提升控制室設(shè)有微機控制系統(tǒng),所述程序控制器和微機控制系統(tǒng)交互連接,程序控制器輸出信號控制連接給煤機和提升箕斗提升系統(tǒng),微機控制系統(tǒng)包括人機界面[4]。
礦井箕斗定重自動裝載系統(tǒng)的使用有效地實現(xiàn)了主提升自動定量裝載,結(jié)構(gòu)簡單,使用安全可靠,經(jīng)濟、合理。改進了原系統(tǒng)的硐室結(jié)構(gòu),取消定量斗,采用原煤經(jīng)皮帶直接進入箕斗的裝載結(jié)構(gòu)。
三、箕斗定重自動裝載系統(tǒng)的實現(xiàn)
箕斗定重自動裝載系統(tǒng),采用霍爾探測傳感器感知箕斗位置,控制精度高、電氣隔離性能好,能有效避免強電部分竄入弱電部分,故障率基本為零。在井筒一側(cè)安裝霍爾傳感器一組,在箕斗上安裝磁鐵一個,根據(jù)原煤重量和鋼絲繩長度成正比的原理進行原煤稱量。當箕斗下放到指定深度后,系統(tǒng)通霍爾傳感器的反饋獲取箕斗在裝載過程中的下移量(即鋼絲繩的拉伸長度)。當鋼絲繩拉伸達到指定長度,即表示裝載到設(shè)定重量。于是系統(tǒng)停止裝載,發(fā)出提升信號。
礦井箕斗定重自動裝載系統(tǒng)的控制原理圖如圖2所示。該系統(tǒng)包括煤倉1,給煤機2,箕斗提升系統(tǒng),定量稱重裝置,程序控制器,所述定量稱重裝置的一次檢測元件采用霍爾傳感器,所述定量稱重裝置包括磁鐵4和一組或并列的兩組霍爾傳感器6,所述霍爾傳感器組中的每一個霍爾傳感器依次安裝在井筒一側(cè),所述磁鐵4和霍爾傳感器6對應(yīng)安裝在提升箕斗5上,所述霍爾傳感器輸出信號連接程序控制器;程序控制器輸出信號控制連接給煤機2,并向提升控制室發(fā)出停車和運行信號。所述的礦井箕斗定重自動裝載系統(tǒng),包括皮帶機3,所述給煤機2輸送物料到皮帶機3,所述皮帶機的喂料口設(shè)置與加料狀態(tài)下提升箕斗5的加料口對應(yīng)。
1-煤倉;2-給煤機;3-皮帶機;4-磁鐵;5-提升箕斗;6-霍爾傳感器;7-電子稱
圖2 系統(tǒng)的控制原理圖
四、箕斗定重自動裝載系統(tǒng)的校稱系統(tǒng)
礦井箕斗定重自動裝載系統(tǒng)在實際的使用情況下,硐室設(shè)計比較容易完成。在原定量斗上方加裝封閉地板,皮帶機進行加長前移,主井箕斗底部重定位鋼梁位置,即可完成硐室設(shè)計。但由于著塑性變形、氣候會引起鋼絲繩的蠕變等原因,因此需要設(shè)計行之有效的校稱系統(tǒng),針對鋼絲彈性拉長引起的誤差進行校正。
箕斗定重自動裝載校稱設(shè)計原理如圖3所示:圖3(a)中,在提升箕斗下方安裝一個煤安電子秤7,作為校稱的依據(jù)。圖3(b)是校稱原理圖,圖中,實線是深度和時間的曲線、長虛線是電子秤讀數(shù)和時間的曲線。假設(shè)當提升箕斗5的下放深度達到460m時,電子秤開始有讀數(shù)。隨著時間的推移,皮帶機3開始向提升箕斗中加煤,電子秤7的讀數(shù)也隨之變大。當讀數(shù)達到額定稱量值時,停止皮帶裝載。隨后,絞車開始提升箕斗。而由于箕斗中已經(jīng)裝載了煤,所以在電子稱讀數(shù)回到0之前,箕斗并沒有提升,而絞車房的深度指示(該值由天輪的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生)發(fā)生了變化。下放深度和箕斗離開電子秤的深度之間的差值及為調(diào)整值。該調(diào)整值通過選擇不同的霍爾檢測探頭來進行校正。
(a)為電子秤安裝圖;(b)校稱原理圖
圖3 校稱系統(tǒng)設(shè)計原理圖
五、結(jié)語
礦井箕斗定重自動裝載系統(tǒng)是基于PLC控制裝置,采用微機技術(shù)對各霍爾傳感器的信號進行采集,并根據(jù)設(shè)定進行自動裝載,裝載完畢后向提升控制室發(fā)出停車和運行信號,有效地實現(xiàn)了主提升自動定量裝載,結(jié)構(gòu)簡單,使用安全可靠,經(jīng)濟、合理。
參考文獻:
[1] 李海波.對煤礦立井提升箕斗的發(fā)展c