洗煤廠防凍液自動(dòng)噴灑控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

神東洗選中心布爾臺(tái)選煤廠 內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017209

1 引言

對于煤炭，大家并不陌生，它為促進(jìn)我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來了非常大的作用。煤炭一般被埋藏在地下數(shù)百米到數(shù)千米處。在挖煤的過程中，為了清除煤礦中的無機(jī)雜質(zhì)，降低煤的灰分和硫分，提高煤的質(zhì)量，通常要進(jìn)行洗煤。煤經(jīng)過水洗之后，會(huì)吸收大量的水分。如果外界的環(huán)境溫度較低，煤在水洗之后很容易凍在一起。我國的煤炭重要埋藏在西北地區(qū)，那里自然環(huán)境溫度相對偏低，在嚴(yán)寒的冬天，室外溫度都在零下30度左右，若煤出現(xiàn)結(jié)冰現(xiàn)象，會(huì)導(dǎo)致卸煤比較困難，從而影響到煤炭的物流運(yùn)輸和生產(chǎn)效率。并且，也會(huì)帶來卸煤時(shí)的不安全因素。因此，將清洗之后的煤裝到列車中時(shí)，要及時(shí)對清洗之后的煤炭以及列車的車廂周圍噴灑防凍液，防止在低溫環(huán)境下煤炭之間以及煤炭和列車的車廂凍結(jié)在一起。以前都是通過人工的手段將防凍液噴灑到煤上，不僅需要耗費(fèi)較大的人力，并且，噴灑由于不均勻，防凍的效果也很有限。此外，防凍液有一定的腐蝕性，長時(shí)間的接觸，會(huì)給人們的身體帶來一定的傷害。基于此背景，我們設(shè)計(jì)了防凍液自動(dòng)噴灑的系統(tǒng)。

2 系統(tǒng)簡要介紹

該系統(tǒng)的組成部分為噴灑系統(tǒng)和防凍液加壓站。噴灑系統(tǒng)直接安裝在裝車溜槽上，通過在溜槽上安裝的噴嘴進(jìn)行噴射。根據(jù)噴射孔的大小可以調(diào)整噴灑的均勻程度。就像是家庭生活中洗澡用的噴頭，在系統(tǒng)中施加一定的壓力，將儲(chǔ)存在列車上的防凍液均勻地噴灑到列車的各個(gè)側(cè)面上。一般先對空列車的四周進(jìn)行噴灑，防止煤與列車的車箱側(cè)面接觸而凍在一起。在出料口也安裝噴灑裝置，上面安裝多個(gè)細(xì)小孔的噴頭。當(dāng)煤落下時(shí)，系統(tǒng)就開始啟動(dòng)噴灑動(dòng)作，防凍液的加壓站通過變頻調(diào)速，可以保證防凍液的管道內(nèi)壓力處于穩(wěn)定的工作狀態(tài)，從而保證噴灑的均勻性。

3 系統(tǒng)工作原理

由于分別需要對空車和對煤落下時(shí)進(jìn)行噴灑，其工作原理也不盡相同。我們分別進(jìn)行介紹。

3.1 空車噴灑的工作原理 該過程是在列車的車皮行進(jìn)的過程中，通過壓力將防凍液快速均勻地噴灑到空車皮的各個(gè)側(cè)面上。主要是通過電眼對車皮進(jìn)行監(jiān)測。當(dāng)空車皮行進(jìn)到噴灑區(qū)域時(shí)，電眼監(jiān)測到相關(guān)信號，并將信息傳遞給PLC，由PLC發(fā)出噴灑的命令。車皮均勻地行進(jìn)，保證前后左右以及底側(cè)都能均勻地噴到防凍液。當(dāng)車皮行駛到連接處，電眼監(jiān)測到相關(guān)位置時(shí)，將信息傳遞給PLC，PLC再發(fā)出停止噴灑的命令。整個(gè)噴灑過程需要對車皮的行進(jìn)位置準(zhǔn)確地把握，以及牽引機(jī)能夠提供穩(wěn)定的運(yùn)行。兩者要建立完美的配合才能保證噴灑過程的準(zhǔn)確性。

3.2 裝煤時(shí)噴灑的工作原理 當(dāng)煤被裝運(yùn)到列車車廂時(shí)，為了噴灑的均勻性，要在煤下落的過程中將防凍液噴灑快速而均勻地噴灑到煤上，這樣才能保證煤和防凍液能夠均勻地?fù)胶驮谝黄稹Ｆ鋭?dòng)作原理為：當(dāng)裝煤進(jìn)行開倉動(dòng)作時(shí)，開倉的信號傳遞給PLC，PLC會(huì)開啟倉門的電磁閥，發(fā)出噴灑防凍液的指令。當(dāng)倉門關(guān)閉時(shí)，信號也傳遞給PLC，PLC便會(huì)下達(dá)指令對電磁閥進(jìn)行關(guān)閉。防凍液的噴灑動(dòng)作就會(huì)停止。由于倉門的開關(guān)動(dòng)作均由機(jī)械裝置來控制，整個(gè)動(dòng)作需要一定的反應(yīng)時(shí)間，因此，要根據(jù)動(dòng)作的反應(yīng)時(shí)間來設(shè)定電磁閥進(jìn)行噴射或者關(guān)閉裝置的指令。防止因時(shí)間掌握不夠準(zhǔn)確而提前或者延后啟動(dòng)或者關(guān)閉了噴射裝置，從而帶來噴灑不均勻的問題。

4 系統(tǒng)硬件配置

為了給系統(tǒng)提供比較準(zhǔn)確的噴射動(dòng)作，需要給系統(tǒng)提供良好的硬件配置。需要從以下幾方面來考慮：

第一，選擇合適的控制器

為了配合實(shí)際的控制情況，需要選用可編程控制器，它不僅有體積小、能耗低、可靠性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在系統(tǒng)中安裝和調(diào)試都非常方便。本系統(tǒng)選用了西安華光公司生產(chǎn)的可編程控制器。該可編程控制器的PLC內(nèi)部有輸出繼電器、保持繼電器等功能，可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自鎖、互鎖等控制功能。尤其是前章節(jié)中講到的開倉和關(guān)閉倉門的動(dòng)作延遲，因?yàn)橐簿哂醒訒r(shí)控制功能，可以很好地控制噴灑時(shí)間的準(zhǔn)確性。

第二，選擇合適的電眼監(jiān)測裝置和系統(tǒng)

電眼廣泛用于違章監(jiān)測和罪犯的抓拍，比如道路中行駛的車輛，當(dāng)有違規(guī)停車等違法行為出現(xiàn)時(shí)，電眼就會(huì)記錄下這一過程，并將圖像信息傳遞給控制中心。在洗煤防凍液的噴灑系統(tǒng)中，為了很好地監(jiān)測到火車車皮的位置，要選用合適的電眼監(jiān)測裝置。比如，為了精確地對火車車皮位置進(jìn)行定位，光敏元件的選擇很重要，在洗煤現(xiàn)場，一般都是室外操作，溫度比較低，空氣的濕度以及煤的灰層都比較嚴(yán)重，這些因素都要考慮到，并且光眼要安裝在容易檢測到火車車皮的位置，能夠保證將車位行進(jìn)的信號準(zhǔn)確地傳遞給PLC，從而保證了PLC指令發(fā)出的準(zhǔn)確性，對于系統(tǒng)的穩(wěn)定性起到一定的保障作用。

5 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

PLC程序使用的是適合上述提到的西安華光PLC的軟件。主要包含以下幾點(diǎn)：

5.1 對噴灑裝置的控制程序設(shè)計(jì) ①空車皮的噴灑：根據(jù)傳感器檢測到的信號，對噴灑閥進(jìn)行開閉控制。在噴灑過程中，需要檢測到車位的行進(jìn)信號和牽引機(jī)運(yùn)行信號同時(shí)滿足條件才會(huì)進(jìn)行噴灑動(dòng)作；②裝車時(shí)的噴灑：根據(jù)倉門的開倉和關(guān)閉信號來控制噴灑閥的開閉，實(shí)際噴灑系統(tǒng)中，由于倉門的速度非?？?，并且左右兩個(gè)倉門的開關(guān)速度很難達(dá)到一致的水平，會(huì)造成噴灑的不均勻。為此，可以通過對裝車的噴灑程序進(jìn)行一些改善，使得左右兩倉門的信號能同一時(shí)間傳遞給PLC。

5.2 對防凍液加壓站控制程序的設(shè)計(jì) 該程序的設(shè)計(jì)主要包括初始化的程序、對數(shù)據(jù)的處理程序、PID的控制算法程序。受篇幅限制，本章節(jié)不做詳細(xì)說明。

6 結(jié)語

本系統(tǒng)通過硬件配置和軟件上的設(shè)計(jì)，有效地解決了以往采用人工噴灑帶來的各種問題，同時(shí)也改善了工人的工作環(huán)境，提高了勞動(dòng)效率，對于企業(yè)的成本降低有著很大的促進(jìn)作用。