淺談鐵路自動化煤炭定量裝車系統(tǒng)中的稱量系統(tǒng)

摘 要：在鐵路中運(yùn)用自動化的煤炭定量裝車體系是中國于1990年代在國外引入的一類新型的鐵路裝載體系。該系統(tǒng)是由電子裝置、機(jī)械以及液壓設(shè)備而構(gòu)成的，于上位的計(jì)算機(jī)還有PLC控制之下，利用連續(xù)的方法把固體的散堆狀物料依據(jù)預(yù)先所設(shè)定好重量進(jìn)行稱重工作，且裝載至勻速進(jìn)行中列車車廂之內(nèi)的一類鐵路裝車體系。為了進(jìn)一步對國外的先進(jìn)科技進(jìn)行消化吸收，有效的指示鐵路部門自動化的煤炭定量裝車體系組建、應(yīng)用以及修理，作者對鐵路中自動化的煤炭定量裝車體系中稱量體系實(shí)施相關(guān)的研究。

關(guān)鍵詞：鐵路；自動化煤炭定量裝車系統(tǒng)；稱量系統(tǒng)

中圖分類號：TD67 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）32-0196-02

1 鐵路中自動化的煤炭定量裝車體系概述

鐵路中自動化的煤炭定量裝車體系是中國于20世紀(jì)的90年代在海外引入的一類新列車裝車體系。其能夠經(jīng)過現(xiàn)代的自動控制工藝對固體物料快速的實(shí)施稱重工作，而且依據(jù)車廂的載重把物料裝載至定速進(jìn)行列車車廂當(dāng)中，是一類鐵路裝車體系。該系統(tǒng)尤為適合大型的煤礦以及煤炭物流單位裝車運(yùn)輸工作。通過近30年的演化以及發(fā)展進(jìn)步，已經(jīng)存在多類國產(chǎn)鐵路定量裝車體系投進(jìn)應(yīng)用。當(dāng)前，該鐵路定量裝車體系于國內(nèi)主要是用在大型的煤炭生產(chǎn)單位。將計(jì)算機(jī)控制工藝和稱重工藝進(jìn)行結(jié)合形成了自動定量的裝車體系（下面簡稱“裝車體系”），該系統(tǒng)大部分是用于鐵路運(yùn)輸單位煤炭裝載的工作當(dāng)中，其裝車水平可以達(dá)到大于5000t/h，有著非常高的自動化能力以及工作效率，因此運(yùn)用的普及率得到迅速提升。裝車體系其工作方法是把散裝的物料利用著預(yù)定以及不一樣質(zhì)量值來逐漸裝進(jìn)整組車每一節(jié)的車廂當(dāng)中。在裝車的時候，需要進(jìn)行預(yù)裝車會憑靠恒定不變的速度行駛，而這個裝車體系會間斷的把散狀的物料給裝進(jìn)行駛車輛當(dāng)中，在最終將每一節(jié)車輛的裝料數(shù)量以及整列車的裝料數(shù)量給出來。怎樣確保裝車體系稱量精準(zhǔn)，使得于煤炭運(yùn)輸?shù)慕Y(jié)算工作當(dāng)中得到有效合理運(yùn)用，變成了計(jì)量檢測單位與裝車站以及煤炭運(yùn)輸部門等運(yùn)用企業(yè)所重視的部分。所以，是有必要在裝車體系的工作原理以及結(jié)構(gòu)方面著手出發(fā)，來提出可行檢測措施，而且論述怎樣確保稱量的精準(zhǔn)度

裝車體系的工作原理：

鐵路定量裝車體系基本的控制思想為依照既有程序以及稱量儀表輸出的信號，經(jīng)過對緩沖倉倉、定量倉閘門開合的控制，溜槽的升降液壓部件對于煤炭的配料與稱量以及卸料裝車方面進(jìn)行控制。利用裝車基地的裝車塔當(dāng)做例子，其緩沖倉容積是300m3，而稱量倉容積為100m3。緩沖倉的底部兩對閘門，以及稱量倉其底部一對閘門均為液壓油缸進(jìn)行驅(qū)動的，還有油缸的內(nèi)部裝著直線位移的傳感裝置。且上位機(jī)所顯示閘門的位置圖像數(shù)據(jù)為依照PLC采取直線位移的傳感裝置信號之后計(jì)算獲得的。而PLC將會依照這些反饋的信號以及既有的程序，往液壓體系電磁閥來發(fā)出動作的信號，來使得液壓油缸的驅(qū)動閘門發(fā)生關(guān)閉以及打開，使自動化的裝車得到實(shí)現(xiàn)。

其中的裝車循環(huán)是：在列車達(dá)到裝車的位置之后，并且該緩沖倉內(nèi)部物料的料位已經(jīng)達(dá)到適當(dāng)位置的時候，其操作人員來按液壓體系工作的按鈕，并手動控制著裝車的溜槽移動到裝車位置；來按“裝車”的按鈕，該P(yáng)LC依據(jù)配料的目標(biāo)值來進(jìn)行配料工作，假定配料的目標(biāo)值是80t，而緩沖倉的閘門會全開，使得煤炭流進(jìn)稱量倉中，在稱量倉煤重達(dá)至60t的時候（在稱量裝置上顯示了60000kg），該P(yáng)LC會往緩沖倉的電磁閥來發(fā)閘門關(guān)閉的信號1。而緩沖倉A、B、C、D這四個閘門當(dāng)中的C與D閘門會全部關(guān)上，當(dāng)稱重倉達(dá)到72噸的時候該P(yáng)LC關(guān)閉信號2，B閘門會關(guān)上同時A閘門關(guān)閉50%。在稱量倉煤的重量達(dá)到79.5噸的時候，PLC會往緩沖倉的電磁閥發(fā)閘門關(guān)閉的信號3，A閘門將會關(guān)閉，從而配煤工作完成。PLC發(fā)出相關(guān)信號之后，閘門動作時間差不多會滯后0.5s左右，所以在A與B閘門全部關(guān)閉之后，該稱量倉內(nèi)部煤炭重量恰好為80t。在這個時候，稱量倉上卸料就緒的指示燈和蜂鳴器會亮起，這表明了倉內(nèi)部的煤炭已經(jīng)稱量完畢能夠進(jìn)行放料工作。操作人員按卸料的按鈕，能夠把煤炭卸進(jìn)列車中。在稱量倉的煤放空之后，就是稱量裝置讀數(shù)小于等于第一個設(shè)定值（一般為300kg）的時候，PLC將會依照這個信息來發(fā)出將卸料閘門關(guān)閉的信號，在閘門關(guān)閉之后，該P(yáng)LC會對緩沖倉進(jìn)行控制，將閘門打開進(jìn)行配煤工作，體系進(jìn)到下個裝車的循環(huán)。而這種循環(huán)的周而復(fù)始工作便使得自動化的定量裝車工作得到實(shí)現(xiàn)。

2 稱重系統(tǒng)

2.1 稱重體系構(gòu)成還有構(gòu)造

簡單來說，稱量體系應(yīng)該涵蓋一個重量能夠得到衡量的器皿，多個可以依照載荷來將信號輸出，并且該輸出的信號和稱量載荷是線性相關(guān)稱重的傳感裝置，一個供電與信號處理以及轉(zhuǎn)換、放大電路，還有一個可以將重量顯示出來人機(jī)界面的顯示設(shè)備。

鐵路定量裝車體系當(dāng)中稱重體系是由稱重傳感裝置、稱量倉、校驗(yàn)砝碼還有稱重設(shè)備等多種來構(gòu)成的。其中的稱重倉為一個容量能夠得到監(jiān)測的器皿，但是稱重設(shè)備為一個供給電源，顯示、放大以及轉(zhuǎn)換傳感裝置信號人機(jī)界面的設(shè)備。

經(jīng)過圖1能夠得到，一整套的稱重體系安裝在裝車塔中下部位置，稱重裝置安裝于集控室的PLC柜內(nèi)部，而稱量倉是坐落在稱重傳感裝置上方的，經(jīng)過支架間配合連接，而校驗(yàn)砝碼是安裝于稱量倉的下方位置的，經(jīng)過液壓使油缸提升與鋼絲軟連接和稱量倉連接到一起。稱量倉為一個孤立的懸空倉體，其接收是由緩沖倉來卸進(jìn)物料，經(jīng)過4稱重傳感裝置支架懸在裝車塔的鋼構(gòu)橫梁之上。還有稱量倉重量是隨時得到稱重傳感裝置監(jiān)控的，伴隨稱量倉的重量增大，稱重的傳感裝置輸出的信號會隨其發(fā)生線性增大狀況。在稱重之后的物料經(jīng)過閘門以及溜槽卸進(jìn)列車的車廂之內(nèi)。而稱重裝置是稱重傳感設(shè)備供給激勵電源的設(shè)備，而且也對稱重傳感裝置反饋的信號進(jìn)行接收工作，經(jīng)過其內(nèi)部處理裝置把信號轉(zhuǎn)換成物料重量的信號，而且輸出至屏幕以及PLC上。PLC是經(jīng)過這個信號對于緩沖倉以及稱重倉的閘門開、關(guān)行為進(jìn)行相關(guān)控制的。

校驗(yàn)砝碼為用來對于稱量體系精度以及現(xiàn)行關(guān)系實(shí)施校準(zhǔn)工作的。砝碼為重量是1t鉛塊，該鉛塊放于稱量倉的兩旁位置，平時與稱重倉是分離的，在需進(jìn)行校驗(yàn)的時候，液壓的油缸把砝碼吊起來，把砝碼的重量加至稱重倉之上，就能夠?qū)τ隗w系的精度實(shí)施相關(guān)校驗(yàn)。砝碼為經(jīng)過國家的標(biāo)準(zhǔn)來檢定、重量準(zhǔn)確的測重裝置，通常而言，在校驗(yàn)砝碼質(zhì)量愈接近校驗(yàn)衡裝置量程時，校驗(yàn)的精度就會愈準(zhǔn)。不過稱量的砝碼不宜太大，不然安裝與起吊將會非常艱難。當(dāng)前國內(nèi)稱量體系通常標(biāo)配是10個質(zhì)量是1000kg砝碼，這基本上能夠使日常的校驗(yàn)需要得到滿足。

2.2 稱重體系功能

（1）稱重能力。稱重傳感裝置可以把所受壓力給轉(zhuǎn)化成毫伏級的電壓信號進(jìn)行輸出，而且輸出電壓信號以及受到壓力的大小是線性相關(guān)的。運(yùn)用這個原理，就能夠?qū)τ诹砍虄?nèi)全部的重量進(jìn)行稱量。

（2）控制能力，指的是把稱量裝置輸出到PLC重量信號當(dāng)做控制工藝當(dāng)中控制節(jié)點(diǎn)實(shí)施運(yùn)用處理。PLC處理裝置依照預(yù)先內(nèi)置程序以及對控制的條件是不是滿足進(jìn)行判斷，往液壓體系輸出相關(guān)的信號，對各個液壓閘門的動作進(jìn)行控制，使得裝車體系自動裝車的能力得到實(shí)現(xiàn)。

2.3 稱重體系校準(zhǔn)

依據(jù)國家的規(guī)定得到，稱重體系于安裝完畢之后還有以后每一個年頭均需要通過國家的技術(shù)監(jiān)督單位校準(zhǔn)，來使得稱量體系計(jì)量的精度于國家允許的誤差范圍之內(nèi)，確保對客戶供給稱量報告是可信、科學(xué)與嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?。稱重體系校準(zhǔn)為經(jīng)過稱重的傳感裝置把所受的壓力給轉(zhuǎn)化成毫伏級的電壓信號進(jìn)行輸出，并且輸出電壓的信號與受到壓力的大小是線性相關(guān)的。稱重設(shè)備經(jīng)過把稱量倉在放空的時候電壓定成“0”點(diǎn)，把加載10噸的砝碼之后電壓定成10000kg，就可以建立起傳感裝置輸出電壓和稱量重量對應(yīng)的關(guān)系，經(jīng)過這兩個點(diǎn)就能夠確定出重量和電壓間的關(guān)系直線，且直線斜率是重量和電壓比例的因數(shù)。所以稱量倉承載物料的重量就能夠被得到準(zhǔn)確檢測。

2.4 稱重精度還有影響原因

稱重的精度是指的稱重體系于靜態(tài)狀況下的精度，就是稱量體系儀表的讀數(shù)和被稱物體的現(xiàn)實(shí)重量間差值。而稱重的精度和裝車體系稱量倉的倉體的安裝、設(shè)計(jì)、氣象狀況、支撐構(gòu)造、閘門裝置連接、傳感設(shè)備選型以及稱量儀表的選型等多方面均是相關(guān)的。在現(xiàn)實(shí)運(yùn)用當(dāng)中，稱重體系的精度有可能和緩沖倉中煤炭壓力的大小以及所裝煤種流動性、濕度以及灰分等是有相關(guān)的。

3 結(jié)束語

自動定量裝車體系為裝車工藝、計(jì)算機(jī)工藝以及稱重工藝結(jié)合起來的系統(tǒng)，稱重計(jì)量的技術(shù)完備以及提升為當(dāng)前貨運(yùn)工作發(fā)展進(jìn)步的大勢所趨。發(fā)揮出自動裝車體系工作的可靠穩(wěn)定、高效率裝車以及稱量精度較高等多種優(yōu)點(diǎn)，會對于強(qiáng)化貨源的營銷是有利的。

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收稿日期：2018-9-2

作者簡介：吳大維（1984-），男，助理工程師，本科，主要從事鐵路煤炭自動裝車工作。