防凍液自動(dòng)噴灑系統(tǒng)在裝車站的研究與應(yīng)用

肖鵬 盧斌

摘 要：本文闡述了選煤廠裝車站防凍液自動(dòng)噴灑系統(tǒng)的組成、工作原理、硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)等。防凍液噴灑系統(tǒng)分煤流噴灑系統(tǒng)和大臂噴灑系統(tǒng)，煤中噴灑和車皮中噴砂。通過(guò)觸摸屏和PLC實(shí)現(xiàn)集中控制、利用液壓作為動(dòng)力傳動(dòng)和高、中、底三個(gè)限位來(lái)實(shí)現(xiàn)不同車型的選擇，加設(shè)起噴雷達(dá)、測(cè)速雷達(dá)和停噴雷達(dá)實(shí)現(xiàn)防凍液在裝車系統(tǒng)中的自動(dòng)化。實(shí)際運(yùn)用表明，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理、有效、安全可靠。通過(guò)實(shí)際使用，驗(yàn)證設(shè)計(jì)具有控制精度高、實(shí)用性強(qiáng)、操作簡(jiǎn)便和經(jīng)濟(jì)效益好的優(yōu)點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：防凍液；自動(dòng)噴灑；裝車站；研究設(shè)計(jì)與應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TH16 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編碼：1672-7053（2017）07-0163-02

Abstract：This paper describes the composition， working principle， hardware design and software design of antifreeze automatic spraying system at the loading station of coal preparation plant. Antifreeze spray system is divided into coal flow sprinkler system and arm spray system， coal spray and wagon spray. Through the touch screen and PLC to achieve centralized control， the use of hydraulic power as a power transmission and high， medium and bottom three limits to achieve the choice of different models， add a radar， radar and jet radar to achieve antifreeze in the loading system Of automation. The actual application shows that the system design is reasonable， effective， safe and reliable. Through the actual use， verify the design with high precision control， practical， easy to operate and the advantages of good economic benefits.

Key Words：antifreeze； automatic spraying； loading station； research design and application

中煤平朔集團(tuán)有限公司是現(xiàn)代化大型億噸級(jí)煤炭基地，煤炭外運(yùn)主要由7個(gè)裝車站來(lái)完成。安太堡選煤廠裝車站就是其中之一。安太堡裝車站位于山西省朔州市，冬季氣溫較低，煤炭運(yùn)輸過(guò)程中容易凍結(jié)，精煤粘結(jié)在火車車廂內(nèi)壁上。本全自動(dòng)噴灑系統(tǒng)主要分車廂噴灑、煤流噴灑和裝車溜槽噴灑三部分。防凍液噴灑系統(tǒng)分手動(dòng)和自動(dòng)兩種模式，噴灑大臂上設(shè)置了防撞桿，具有防撞功能。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理、運(yùn)行穩(wěn)定、自動(dòng)化程度高、控制精度高和噴灑效果好，達(dá)到了全自動(dòng)化控制和降耗增效的目標(biāo)。本項(xiàng)目結(jié)合實(shí)際需要，結(jié)合裝車站現(xiàn)在的情況，設(shè)計(jì)了防凍液自動(dòng)噴灑系統(tǒng)。

1防凍液自動(dòng)噴灑系統(tǒng)的基本構(gòu)成及工作原理

1.1防凍液噴灑系統(tǒng)基本構(gòu)成

此防凍液自動(dòng)噴灑系統(tǒng)充分考慮北方冬季嚴(yán)寒的天氣，結(jié)合火車運(yùn)煤鐵路上的要求，設(shè)計(jì)了大臂噴灑系統(tǒng)、煤流噴灑系統(tǒng)、防凍液補(bǔ)給系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)。各個(gè)系統(tǒng)都由許多小單元組成，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能，在每臺(tái)防凍液泵的管路上設(shè)置了流量計(jì)，用于計(jì)量防凍液噴灑數(shù)量，實(shí)現(xiàn)信息化管理；電氣控制采用小型PLC結(jié)合觸摸屏的現(xiàn)代化控制方式；在防凍液大臂噴灑處安裝了攝像頭，集控室安裝主機(jī)和顯示器，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)對(duì)大臂噴灑情況的監(jiān)視作用。防凍液噴灑系統(tǒng)基本構(gòu)成如圖1所示，由大臂噴灑系統(tǒng)、煤流噴灑系統(tǒng)、防凍液供給系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)組成。

1.2防凍液噴灑系統(tǒng)工作原理

本防凍液噴灑系統(tǒng)主要由六大部分組成。系統(tǒng)的控制分為集控控制和就地控制?；疖囘M(jìn)入裝車站后，集控員開(kāi)啟液壓泵， 移出大臂；開(kāi)啟煤流泵和大臂噴砂泵。當(dāng)有煤流時(shí)，煤流開(kāi)關(guān)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)對(duì)煤中噴灑防凍液，無(wú)煤流時(shí)，開(kāi)關(guān)釋放，噴液電磁閥閉合，停止噴灑。車皮周圍噴灑部分由測(cè)速雷達(dá)、起噴雷達(dá)和停噴雷達(dá)共同控制， 當(dāng)車皮行至兩車皮間空檔時(shí)，噴液電磁閥閉合，回液電磁閥打開(kāi)， 停止噴液。在此過(guò)程中，速度雷達(dá)一旦檢測(cè)到車皮向前行走，則立即啟動(dòng)電磁閥噴液；當(dāng)車皮停止或倒退時(shí)，速度雷達(dá)不動(dòng)作，停止噴灑。在整個(gè)噴灑過(guò)程中，還可根據(jù)天氣氣溫情況，通過(guò)上位機(jī)監(jiān)控畫面調(diào)節(jié)泵的頻率，控制設(shè)定噴灑流量。

2噴灑系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1防凍液泵組成設(shè)計(jì)

根據(jù)北方實(shí)際氣溫條件、鐵路部門的要求和系統(tǒng)可靠性的需求，本系統(tǒng)由四臺(tái)防凍液泵組成，分別是大臂主泵、大臂備用泵、煤流主泵和煤流備用泵。在泵房配有相應(yīng)配電盤，實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)泵的遠(yuǎn)程控制和就地控制。每臺(tái)泵都是變頻控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)泵0-50HZ變頻控制。

2.2大臂噴灑系統(tǒng)設(shè)計(jì)

大臂噴灑系統(tǒng)主要完成對(duì)火車車廂內(nèi)部周圍的噴灑，大臂噴灑系統(tǒng)主要由固定底座、回轉(zhuǎn)盤、回轉(zhuǎn)馬達(dá) 、回轉(zhuǎn)臂、大臂、噴灑缸、噴頭、接近開(kāi)關(guān) 和防撞車裝置等組成。如圖2所示。

回轉(zhuǎn)馬達(dá)帶動(dòng)大臂實(shí)現(xiàn)在工作位和非工作位上來(lái)回移動(dòng)。噴灑缸可以上下移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同車型（C80、C70和C63）的噴灑任務(wù)。防撞車裝置可以防止防凍液大臂和火車相撞，發(fā)生事故，當(dāng)防撞開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)，大臂會(huì)自動(dòng)往上移動(dòng)，直到達(dá)到最高位（高限位處）。

只有當(dāng)大臂在工作位時(shí)，大臂噴灑電磁閥才可以噴灑。大臂在從非工作位移到工作位時(shí)，大臂必須在高位才可以移動(dòng)，這樣設(shè)計(jì)是為了防止大臂和火車車廂相撞，這樣的設(shè)計(jì)安全合理。

大臂的噴灑是由測(cè)速雷達(dá)、起噴雷達(dá)和停噴雷達(dá)一起控制的。三個(gè)雷達(dá)可以是投入狀態(tài)和不投入狀態(tài)。當(dāng)是投入狀態(tài)時(shí)，測(cè)速雷達(dá)有返回（車廂在移動(dòng)）時(shí)，如果起噴雷達(dá)動(dòng)作，噴灑電磁閥吸合，大臂開(kāi)始噴灑，火車移動(dòng)，停噴雷達(dá)動(dòng)作（停噴雷達(dá)在火車車皮溝擋之間），噴灑電磁閥釋放，停車噴灑。當(dāng)測(cè)速雷達(dá)沒(méi)有返回（火車不移動(dòng)時(shí)）時(shí)，無(wú)論起噴雷達(dá)和停噴雷達(dá)有沒(méi)有動(dòng)作，噴灑電磁閥都不會(huì)吸合。

2.3煤流噴灑系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在裝車塔樓頂部溜槽處裝設(shè)煤流開(kāi)關(guān)，防凍液 噴嘴安裝在溜槽邊上，當(dāng)有煤流時(shí)，煤溜開(kāi)關(guān)動(dòng)作，煤流管道上煤流電磁閥吸合，開(kāi)始噴灑防凍液，防凍液會(huì)在煤下落過(guò)程中均勻摻和在煤中。煤溜停止時(shí)，煤溜開(kāi)關(guān)不動(dòng)作，煤流管道上煤流電磁閥不吸合，則噴灑停止。

2.4其它系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.4.1防凍液供給系統(tǒng)設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)由儲(chǔ)液罐、離心泵、電磁閥、手動(dòng)閥、吸液過(guò)濾器、閥前過(guò)濾器、管道壓力變送器和流量計(jì)等組成。離心泵由調(diào)頻電機(jī)拖動(dòng)，通過(guò)電機(jī)變速使主管道保持穩(wěn)定壓力。

2.4.2防凍液視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)由視頻采集和集控顯示兩部分組成?，F(xiàn)場(chǎng)安裝球機(jī)攝像頭，用來(lái)采集大臂實(shí)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)情況；在集控室安裝主機(jī)和顯示器，用來(lái)實(shí)時(shí)顯示現(xiàn)場(chǎng)情況，集控員可以實(shí)時(shí)了解現(xiàn)場(chǎng)大臂情況和防凍液噴灑情況，視頻可以刻錄，記錄一定時(shí)間段攝像頭的錄像，用于管理者查看。

3 噴灑系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

整個(gè)控制系統(tǒng)由協(xié)調(diào)管理級(jí)和直接控制級(jí)兩部分組成。協(xié)調(diào)管理為上位機(jī)，采用AB觸摸屏；直接控制級(jí)為下位機(jī)，采用西門子編程軟件進(jìn)行系統(tǒng)編程開(kāi)發(fā)。上位機(jī)采用觸摸屏進(jìn)行上位畫面設(shè)計(jì)。系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)充分考慮了現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行連鎖保護(hù)條件，程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單合理明了，運(yùn)行可靠；設(shè)計(jì)非?？茖W(xué)化、人性化、合理化。上位機(jī)設(shè)計(jì)一目了然、直觀友好、操作簡(jiǎn)單方便、操作人員準(zhǔn)確地進(jìn)行操作。

3.1控制系統(tǒng)上位機(jī)設(shè)計(jì)

上位機(jī)畫面設(shè)計(jì)本著功能齊全，簡(jiǎn)單明了，操作方便的原則設(shè)計(jì)，主要由噴灑控制部分，泵控制部分，大臂升降控制部分和大臂移出移進(jìn)控制等。

泵控制實(shí)現(xiàn)0—50HZ的調(diào)頻控制，實(shí)時(shí)顯示泵的運(yùn)行情況，當(dāng)出現(xiàn)變頻器報(bào)警時(shí)，可以在上位機(jī)復(fù)位。大臂升降可以進(jìn)行三個(gè)位置的選擇，分別是C80、C70和C63。

3.2控制系統(tǒng)下位機(jī)設(shè)計(jì)

下位機(jī)主要設(shè)計(jì)獨(dú)特地方是大臂噴灑系統(tǒng)的自動(dòng)噴灑控制，雷達(dá)的控制都加了延時(shí)，避免誤動(dòng)作程序運(yùn)行具體如下所述：

大臂的噴灑是由測(cè)速雷達(dá)、起噴雷達(dá)和停噴雷達(dá)一起控制的。三個(gè)雷達(dá)可以是投入狀態(tài)和不投入狀態(tài)。當(dāng)是投入狀態(tài)時(shí)，測(cè)速雷達(dá)有返回時(shí)，如果起噴雷達(dá)動(dòng)作，噴灑電磁閥吸合，大臂開(kāi)始噴灑，火車移動(dòng)，停噴雷達(dá)動(dòng)作，噴灑電磁閥釋放，停車噴灑。當(dāng)測(cè)速雷達(dá)沒(méi)有返回時(shí)，無(wú)論起噴雷達(dá)和停噴雷達(dá)有沒(méi)有動(dòng)作，噴灑電磁閥都不會(huì)吸合。

4結(jié)論

本文所述防凍液自動(dòng)噴灑系統(tǒng)已經(jīng)在中煤平朔集團(tuán)有限公司煤炭洗選中心7個(gè)裝車站推廣應(yīng)用，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，操作方便簡(jiǎn)單。此系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：

1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理，操作簡(jiǎn)單便利。

2）實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)噴灑，減少人工勞動(dòng)力。

3）根據(jù)不同車型，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)選擇的噴灑。

4）抗干擾能力強(qiáng)，信號(hào)連續(xù)易控制，效果十分理想。

本防凍液噴灑啟停準(zhǔn)確且噴灑效果十分理想，可以大量節(jié)約防凍液從而降低成本，具有重要的實(shí)際應(yīng)用意義。

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