岱莊生建煤礦儲裝運(yùn)系統(tǒng)技術(shù)改造與應(yīng)用

米秀賢 昝銀忠 王奕明

（山東省岱莊生建煤礦洗煤廠，山東 微山 277600）

1 商品煤裝車發(fā)運(yùn)現(xiàn)狀

岱莊煤礦混煤及精煤產(chǎn)品主要儲存在原煤、精煤倉內(nèi)，各煤炭產(chǎn)品采用汽車進(jìn)行發(fā)運(yùn)，煤炭在裝車過程中必須安排專人在現(xiàn)場放倉。裝車時倉下扇形裝車閘門打開，將倉內(nèi)物料直接放入汽車內(nèi)進(jìn)行煤炭裝車。裝車發(fā)運(yùn)過程存在較多問題：

（1）裝車閘門及閘門溜槽等鋼結(jié)構(gòu)件銹蝕磨損嚴(yán)重，致使閘門強(qiáng)度減弱，存在很大的安全隱患。

（2）裝車扇形閘門無定量功能，裝車過程及裝車量均依靠現(xiàn)場裝車工人的經(jīng)驗進(jìn)行，造成裝載重量誤差大。裝載少了，車輛再從地磅返回，進(jìn)行補(bǔ)裝；裝載多了，車輛也從地磅返回，卸載到地面。多次過磅，影響了裝車效率，增加了工人的勞動強(qiáng)度。

（3）裝車電液閘門故障率高，易失控導(dǎo)致滑倉，致使裝卸頻繁。

（4）裝車過程中必須安排專人在現(xiàn)場放倉，倉口高、煤塵大、易撒煤，作業(yè)環(huán)境差，存在較大安全隱患。同時也不符合現(xiàn)代大數(shù)據(jù)、智能化、無人化要求。

基于上述存在的問題，必須對商品煤裝車系統(tǒng)進(jìn)行升級改造。

2 發(fā)展前景

商品煤裝車系統(tǒng)自動化程度高、操作簡單、裝車效率高、速度快，而且環(huán)境污染小，極大地改善裝車人員的工作環(huán)境，減輕裝車人員的勞動強(qiáng)度。特別是在鐵路運(yùn)輸費(fèi)用明顯低于汽車運(yùn)輸?shù)那闆r下，快速裝車系統(tǒng)體現(xiàn)出了優(yōu)勢，在煤炭產(chǎn)品裝車發(fā)運(yùn)中具有非常好的應(yīng)用前景。

3 商品煤裝車發(fā)運(yùn)系統(tǒng)改造

3.1 提出改造方案

當(dāng)前煤礦汽車裝車從空車進(jìn)礦到重車出礦經(jīng)過登記信息、打印票據(jù)、過衡、給料裝車、汽車沖洗、煤炭采樣等一系列流程。目前登記信息、打印票據(jù)、過衡已經(jīng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，但是給料裝車、汽車沖洗仍采用人工操作，特別是裝車過程主要依靠人工喊話和電液閘板人員操作配合完成。喊話指令傳達(dá)不清，電液閘板壞損導(dǎo)致裝車速度緩慢、供料不勻、撒煤的現(xiàn)象時有發(fā)生，增加了崗位人員和機(jī)器設(shè)備的作業(yè)時間，造成資源浪費(fèi)。同時由于交通管理部門對車輛限噸，毛重不能超過31t，裝車扇形閘門無定量功能，造成裝載重量誤差大，嚴(yán)重影響裝車效率。

針對目前商品煤汽車裝車發(fā)運(yùn)流程繁瑣、效率低等問題，岱莊煤礦裝車系統(tǒng)改造要解決的主要問題是急需一種裝載計量裝置，運(yùn)行可靠，能自動裝載，不需要鏟車輔助，實(shí)現(xiàn)無人值守定量裝載，達(dá)到智能化、自動化、減人增效的目標(biāo)。

通過對裝車現(xiàn)場仔細(xì)研究，全面分析汽車裝車系統(tǒng)存在的問題，進(jìn)行各方調(diào)研及現(xiàn)場測繪，形成了汽車裝車系統(tǒng)改造方案：

（1）采用全計量動態(tài)稱重給料機(jī)替換現(xiàn)場的扇形裝車閘門。

（2）增加集中控制與監(jiān)控系統(tǒng)，將地磅空車皮重量信息引入給煤機(jī)稱重控制系統(tǒng)，根據(jù)交管所要求直接輸入需裝車噸位，汽車到達(dá)倉下給煤機(jī)裝車位置后，通過視頻監(jiān)控及定位系統(tǒng)，自動開啟給煤機(jī)，待噸位達(dá)到后，給煤機(jī)自動停機(jī)，實(shí)現(xiàn)定量裝車。

（3）設(shè)置紅外線智能沖車站，通過紅外對視、自動延時、擋桿控制等方式，確保所有出礦車輛必須進(jìn)行全車沖洗。

3.2 改造后系統(tǒng)各環(huán)節(jié)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

3.2.1 動態(tài)稱重給煤機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

（1）采用無阻尼高精度稱重導(dǎo)料器

通過精確計算，設(shè)置合理鉸接點(diǎn)位置，并設(shè)置定重導(dǎo)槽。無阻尼高精度稱重導(dǎo)料器采用高精度大型數(shù)控機(jī)床一次性加工而成，該機(jī)構(gòu)能夠使輸送帶穩(wěn)定張力段，便于精確稱重計量。導(dǎo)料器設(shè)有槽內(nèi)高分子無阻尼導(dǎo)料板和物料整形器，高分子無阻尼導(dǎo)料板防止物料黏貼在導(dǎo)料斗壁上，物料整形器對物料進(jìn)行整形，被整形后的物料不會卡在皮帶和導(dǎo)料槽之間，杜絕了皮帶和導(dǎo)料槽之間的擠料而對稱重的干擾。無阻尼高精度稱重導(dǎo)料器體積小，導(dǎo)料量大，裝載快速，提高效率。

為減少震動，機(jī)架整體進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度大大加強(qiáng)，更適宜于稱重。

（2）高精度旋連減震懸掛稱重機(jī)構(gòu)

高精度旋連減震懸掛稱重機(jī)構(gòu)的稱重傳感器兩側(cè)設(shè)置萬向減震單元，避免振動、沖擊等對稱重傳感器的干擾，提高稱重傳感器的穩(wěn)定性。

（3）全防護(hù)柔性速度傳感機(jī)構(gòu)

全防護(hù)柔性速度傳感機(jī)構(gòu)采用高精度光脈沖信號，傳感器設(shè)置在改向滾筒端部，采用柔性連接，隨動效果好，避免了打滑造成速度誤差。在速度傳感器或皮帶處或鏈帶處設(shè)置恒溫保護(hù)裝置，杜絕了溫度變化對速度傳感器、皮帶漲緊力的影響。速度傳感器外部設(shè)置防護(hù)殼，能夠有效隔離水、粉塵等，防護(hù)性能全面且效果好。

（4）設(shè)置單獨(dú)的液壓閘門

為便于測量皮重，設(shè)置了獨(dú)立給料機(jī)之外液壓閘門。大推力液壓閘門懸掛單元驅(qū)動液壓缸采用冶金液壓缸，耐壓等級高；密封件采用國內(nèi)或國外名牌產(chǎn)品，密封效果好，運(yùn)行阻力??；平板閘門閘板采用高強(qiáng)度耐磨板并設(shè)計成齒形結(jié)構(gòu)，關(guān)閉阻力小，耐磨損；平板閘門滑道采用抗砸滾輪滑道，滑道強(qiáng)度高，滾輪使用壽命長，閘門運(yùn)行順暢，阻力小。

（5）全息高精度懸掛稱重單元

全息高精度懸掛稱重單元的傳感器選用高精度S型傳感器，結(jié)構(gòu)先進(jìn)，抗干擾能力強(qiáng)，稱重精度高，長期穩(wěn)定可靠。

為減少皮重變化的影響，前部刮煤板做了特殊設(shè)計，做到清煤徹底。

3.2.2 遠(yuǎn)程自動化控制系統(tǒng)的特點(diǎn)

（1）自動化系統(tǒng)的組成?，F(xiàn)場配置就地操作端，方便現(xiàn)場維護(hù)和操作，方便設(shè)置系數(shù)?，F(xiàn)場屏顯操作端具備人機(jī)界面，采用中（英）文界面，人機(jī)交互方便，簡單快捷，能夠設(shè)置各種參數(shù)，及時調(diào)整和控制。設(shè)置就地控制按鈕，方便現(xiàn)場安裝調(diào)試，也可就地進(jìn)行操作和控制。

（2）設(shè)置集控中心。集控中心設(shè)置圖像，操作計算機(jī)，監(jiān)控計算機(jī)，聲音對講，集聲光電于一體，人機(jī)交互豐富，方便控制。

（3）現(xiàn)場設(shè)置RFID卡刷卡器和現(xiàn)場PLC，交互方便，刷卡器旁設(shè)置視頻對講機(jī)，方便司機(jī)和集控中心交換信息。

（4）設(shè)置了三色信號燈，方便實(shí)際人機(jī)交互。

（5）設(shè)置了電鈴，方便集控中心提醒實(shí)際裝煤過程中車輛運(yùn)行。裝載車輛也可在自己車輛上面裝微型攝像頭，在駕駛室內(nèi)即可觀察裝載情況。

（6）設(shè)置功放和喇叭，方便廣播。

（7）設(shè)置PLC柜，用于控制系統(tǒng)整體工作。PLC采用施耐德產(chǎn)品，配置雙通訊接口，采用MODBUS或ASCII通訊，接口豐富。

（8）設(shè)置數(shù)據(jù)庫。通過刷卡采集集控中心對應(yīng)車輛的皮重、毛重、車牌等信息，通過設(shè)置整車重量，計算裝載重量，系統(tǒng)按照裝載重量裝車，到達(dá)重量后停機(jī)，聲光提示離開。

（9）設(shè)置車輛堆煤傳感器。堆煤高出車廂自動提醒司機(jī)前行，定重完成裝載后，提醒車輛離開，整個過程無需集控室人員干預(yù)。

（10）設(shè)置另一數(shù)據(jù)庫，可保存裝載信息，可定期查看和清除。

（11）在PLC內(nèi)建一數(shù)據(jù)庫，根據(jù)集控中心裝載重量數(shù)據(jù)，計算誤差，可自動校驗系數(shù)。

（12）現(xiàn)場設(shè)置監(jiān)控攝像機(jī)。

（13）變頻控制柜。變頻柜和無級變速器共同作用，提供0～72轉(zhuǎn)速/分鐘，變速范圍更大，工頻和變頻互轉(zhuǎn)，工頻具備熱保護(hù)，可就地控制和遠(yuǎn)程控制，具備工頻、變頻及各種故障報警等指示。

（14）整個系統(tǒng)通過以太網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

（15）集控中心設(shè)置手動，自動，半自動。手動時，并不限制裝載重量；半自動時，需要人工錄入皮重，并自動裝載；自動時，根據(jù)刷卡采集集控中心數(shù)據(jù)裝車。

4 商品煤裝車發(fā)運(yùn)系統(tǒng)工作過程

（1）每輛汽車配置一張RFID卡，用于識別汽車身份信息。

（2）數(shù)據(jù)庫存儲每張RFID卡對應(yīng)的車輛信息、車號、最大準(zhǔn)許裝載重量、煤質(zhì)、煤品等信息。

（3）汽車空載進(jìn)入測量皮重地磅，位置傳感器定位，刷卡車輛身份識別，按確定按鈕，皮重信息進(jìn)入遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫。

（4）汽車進(jìn)入裝載位置，有視頻對講可以和集控中心遠(yuǎn)程對講，集控中心也可通過視頻主機(jī)向現(xiàn)場發(fā)布命令。

（5）可以刷卡連接數(shù)據(jù)庫，根據(jù)數(shù)據(jù)庫確定最大裝載重量或額定裝載重量。

（6）汽車裝載前，先由電鈴報警0～10s，汽車調(diào)好裝載位置。

（7）10s后，動態(tài)稱重給煤機(jī)裝載設(shè)備自動給料。

（8）在一個位置裝載煤位超出設(shè)定位置，物位傳感器測量到信號，自動報警，指示燈提示車輛前移，循環(huán)下個裝載距離，然后，到達(dá)裝載位置，報警燈光提示，周而復(fù)始循環(huán)。

（9）當(dāng)?shù)竭_(dá)計算重量或設(shè)置重量時，動態(tài)稱重給煤機(jī)裝載設(shè)備自動停止給料，并報聲光警提示離開。

（10）載重車輛進(jìn)入紅外線智能沖車站，進(jìn)行全車沖洗。

（11）駛出沖洗池后進(jìn)行商品煤采樣。

（12）到達(dá)無人值守磅房，司機(jī)刷卡自動完成稱重計量、數(shù)據(jù)上傳、單據(jù)打印，出礦。

5 結(jié)語

該系統(tǒng)對現(xiàn)有商品煤汽車裝車系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，新增動態(tài)稱重給煤機(jī)和無人值守給煤裝車系統(tǒng)，取代鏟車裝車和專人現(xiàn)場放倉，實(shí)現(xiàn)自動識別、自動計量、自動清潔裝車，裝車精度誤差為±100kg，杜絕了超噸卸車造成揚(yáng)塵污染和誤裝車問題的發(fā)生。整個商品煤裝車發(fā)運(yùn)時間也由原來的10min/車降至5min/車，效率提高了50%，加快了銷售發(fā)車速度，也有效避免了因人為操作造成的廉潔風(fēng)險的發(fā)生。