料倉清塞控制系統(tǒng)在銅山礦的應(yīng)用

陳勇亮 張 平 錢 俊

(1.中鋼集團馬鞍山礦山研究院有限公司；2.中鋼集團馬鞍山礦院工程勘察設(shè)計有限公司；3.華唯金屬礦產(chǎn)資源高效循環(huán)利用國家工程研究中心有限公司；4.華東冶金地質(zhì)勘查局綜合地質(zhì)大隊；5.馬鞍山鋼鐵股份有限公司)

為確保生產(chǎn)過程連續(xù)化，一般細(xì)碎至球磨的中間階段都有1個儲礦料倉，用于調(diào)節(jié)給礦量的均勻程度。如果因生產(chǎn)故障出現(xiàn)停頓，進入料倉后的細(xì)礦經(jīng)過長時間堆壓，并伴隨部分含硫物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)，易造成燒結(jié)堵料，造成礦料凝附于料倉四周無法下落，中轉(zhuǎn)倉無法有效有出料。目前常用方法為人工在礦倉出料口手持鐵棍捅料或局部放炮方式，易發(fā)生人員傷亡事故。本研究針對池州銅山礦料倉存在的堵塞問題，采用中鋼馬礦院研發(fā)的料倉清塞系統(tǒng)進行處理。

1 系統(tǒng)清塞原理

系統(tǒng)通過降低物料與倉壁之間的摩擦力來解決物料黏壁和物料阻塞問題，利用機械振動和氣流沖散物料破壞拱的受力平衡[1-3]。該系統(tǒng)主要有2個子系統(tǒng)：①氣動主流系統(tǒng)，助流罐中的壓縮空氣可分成兩大路：一路為存礦倉供噴嘴用氣，另一路為氣動先導(dǎo)回路，用于振動放礦和控制氣罐給氣，沿著礦倉斷面布置主流風(fēng)管，降低倉壁的摩擦阻力，防止阻塞；②振動助流裝置，在礦倉適當(dāng)位置布設(shè)振動器，將滯留物振下，在振動器工作時，料倉放礦口必須打開，給料機開動，否則越振越實，物料將無法下落。該系統(tǒng)特點為：①低能耗，清塞系統(tǒng)采用間歇性工作方式，每次釋放的壓縮氣總量小；②低噪音，由于系統(tǒng)處于間歇性工作狀態(tài)，壓縮空氣釋放的聲音幾乎全部被物料吸收；③大能量，利用貯氣罐中的高壓氣體突然爆發(fā)所產(chǎn)生的氣流沖擊力；④高效，針對易起拱、積料的部位設(shè)置，直接作用于物料，清堵效果好；⑤安全，每次使用的空氣總量有限，不會對倉壁和管道等構(gòu)筑物產(chǎn)生共振和沖擊。

2 現(xiàn)場安裝

銅山礦入磨原礦倉為一內(nèi)徑12 m、壁厚0.35 m、高13.7 m的圓筒型礦倉。倉體由磚和水泥砂漿構(gòu)筑而成，倉壁埋設(shè)有豎向鋼筋、環(huán)形箍筋、連系筋、焊接骨架，礦倉底部鋪設(shè)有1.2 m厚的鋼筋混凝土。卸礦口尺寸為3 m×1 m，礦倉底部沿卸礦口4條邊向四周呈約50°方向充填有輕質(zhì)混凝土。該礦倉呈兩階漏斗形，一旦形成棚料，通過椎體口的倒三角下料非常有限，時間越長，上部壓料情況越嚴(yán)重，最后直接導(dǎo)致無下料淌出[4-5]。為有效擊落棚料，需對沖擊管道進行合理布置，即在料倉出料口偏上位置布置1圈沖擊氣孔，依次由下向上，間隔100 cm 左右高度，一層一層布置沖擊管道[3]。整個管道架設(shè)為左右結(jié)構(gòu)，分別有左側(cè)的1、2、3、4層管道，和右側(cè)1、2、3、4層管道(目前布設(shè)4層，如果效果不理想，可再向上增加1層)對稱布置?？紤]到該倉的結(jié)構(gòu)為圓筒形，受力情況相同，因此在每層布置的助流噴嘴數(shù)量應(yīng)相同，共布設(shè)了88個助流噴嘴。第1層助流管路距離料口約500 mm，第2層助流管路距離料口1 500 mm，第3層助流管路距離料口2 500 mm，第4層助流管路距離料口3 500 mm。助流噴嘴設(shè)計成平行于礦倉內(nèi)壁向下噴射，助流噴嘴在豎直方向上互相錯開安裝，形成不對稱的布置形式，使得物料受力不平衡而自動塌落[4]。左氣源控制左側(cè)管道的總高壓空氣進氣總閥，右氣源控制右側(cè)管道的總高壓空氣進氣總閥。每層的沖擊氣壓另有1個獨立的控制閥門，可根據(jù)需要有效調(diào)節(jié)閥門開啟次數(shù)和進氣沖擊時間，實現(xiàn)對特殊位置的多次沖擊振動，抖落積料。料倉外的噴射管與排氣口采用直線連接方式，防止氣壓在折疊管道中受阻[3]。電磁閥安裝于緊靠氣缸進口的進氣管上。清塞系統(tǒng)外部排水塞朝下，便于排水。單向閥、蝶閥安裝于便于操作的位置，以利于操作和檢修。

2 電氣控制

2.1 硬件組成

根據(jù)現(xiàn)場實際情況，左右層的總進氣管路上各有1個獨立的總控閥，因此共需要10個電磁閥?，F(xiàn)場主要設(shè)備有空氣壓縮機、儲氣罐、電磁閥、壓力監(jiān)測儀表、操作箱等?，F(xiàn)場操作箱主要執(zhí)行本地操作。當(dāng)現(xiàn)場人員需要就地操作時，可以采用手動方式，現(xiàn)場直接按下對應(yīng)沖擊層的按鈕，實現(xiàn)清堵吹掃。操作箱內(nèi)部元器件有按鈕、繼電器、轉(zhuǎn)換開關(guān)、轉(zhuǎn)換器、儀表、西門子PLC、西門子觸摸屏等。

在儲氣罐的出氣管道中安裝壓力表，監(jiān)測前端進料皮帶的運行情況以及后端送料皮帶的運行情況，通過監(jiān)測前端進料皮帶電子秤讀數(shù)、后端送料皮帶電子秤度數(shù)、現(xiàn)場電磁閥打開狀態(tài)等，并將監(jiān)測信息傳送PLC進行運算和判斷。前端給料皮帶給料正常，后端送料皮帶無重量顯示，出現(xiàn)斷料現(xiàn)象(即堵倉)時，儀表反饋信號給PLC，程序加以判斷，發(fā)出聲光報警，通知現(xiàn)場人員去現(xiàn)場核實情況，防止電機一直運轉(zhuǎn)。將前后料倉2條皮帶的運行信號反饋給PLC，在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)前端給料皮帶正常工作但后端出料皮帶停止工作的現(xiàn)象時，系統(tǒng)會立即發(fā)出聲光報警，通知現(xiàn)場人員緊急處理，防止出現(xiàn)礦石壓料皮帶現(xiàn)象，造成電機超負(fù)荷工作而發(fā)生損壞。現(xiàn)場通過多種類型模擬量采集和設(shè)備開關(guān)量的監(jiān)測，有助于在無人巡守時，實現(xiàn)系統(tǒng)自動報警，并通知遠(yuǎn)地監(jiān)管人員。該套系統(tǒng)的使用，可有效降低現(xiàn)場操作工人和巡檢工人的勞動強度，有效提高了生產(chǎn)過程中的自動化水平，提高生產(chǎn)效率。

2.2 操作方法

首先將工業(yè)用電接入到操作箱中，將電壓轉(zhuǎn)換為24 V直流電壓。操作箱面板上每個按鈕對應(yīng)1路獨立的氣動閥門，根據(jù)控制信號驅(qū)動現(xiàn)場氣動閥關(guān)閉。主要分以下2種操作方式：

(1)本地操作。直接在操作箱按動相應(yīng)的按鈕，使氣路導(dǎo)通，吹擊堆積料。當(dāng)手自動切換按鈕置于手動方位時，由本地操作箱控制現(xiàn)場設(shè)備通斷。操作順序為首先將左右控制回路的開關(guān)分別打開，使左右路的氣源導(dǎo)通；然后根據(jù)吹掃需要，不斷按下對應(yīng)管路的啟動按鈕，由下而上逐個打開氣動閥門。當(dāng)手自動切換按鈕置于自動方位時，由遠(yuǎn)程PLC控制。

(2)遠(yuǎn)程操作。在遠(yuǎn)端調(diào)度室布置有1塊西門子觸摸屏，通過以太網(wǎng)與遠(yuǎn)端的西門子PLC-200通信。當(dāng)置于自動狀態(tài)時，此時系統(tǒng)程序根據(jù)相關(guān)算法，自動打開左右管路的氣閥，讓主氣源流入，而后依次打開左右相同層的電磁閥，第1層沖擊完畢，沖擊第2層，第2層沖擊完畢，沖擊第3層，第3層沖擊完畢，沖擊第4層，并保持氣體輸出狀態(tài)3 s(時間可調(diào))。待第1～4層全部沖擊完畢后，進入1段持續(xù)4 min(可調(diào))的等待時間，所有閥門圈閉關(guān)閉，空壓機工作保證足夠的氣壓，此時又進入下1個工作循環(huán)周期。

3 結(jié) 語

詳細(xì)分析了中鋼馬礦院研制的料倉清塞系統(tǒng)的工作原理，并結(jié)合池州銅山礦實例，進行了系統(tǒng)應(yīng)用。結(jié)果表明：該礦山應(yīng)用了清塞控制系統(tǒng)后，在深夜自動吹擊松料時，有效減少了物料凝結(jié)時間；白天生產(chǎn)時可有效控制吹擊時間和次數(shù)，確保礦料處于稀松狀態(tài)，大大提高了出料量，使得礦倉的有效容積率提高至85%以上，極大地提高了生產(chǎn)效率。目前該系統(tǒng)已經(jīng)在五礦邯邢霍邱諾普礦業(yè)公司、通化集團樺甸礦業(yè)公司、馬鋼南山礦業(yè)公司的多個料倉進行了成功應(yīng)用。