選煤廠定量裝車站液壓系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)及改造

解利平

摘要：隨著我國(guó)的經(jīng)濟(jì)在快速的發(fā)展，社會(huì)在不斷的進(jìn)步，我國(guó)的煤礦企業(yè)發(fā)展十分迅速，神東礦區(qū)定量裝車站作為選煤廠煤炭運(yùn)輸?shù)闹匾h(huán)節(jié)，由電控、采樣、液壓、稱重等多個(gè)系統(tǒng)構(gòu)成，其中液壓系統(tǒng)作為裝車站動(dòng)力配煤的主要系統(tǒng)，不僅要求各個(gè)液壓元件的性能良好可靠，更要求整個(gè)系統(tǒng)的具有較高的穩(wěn)定性，從而降低裝車過(guò)程中的非停時(shí)間，提高裝車效率，本文通過(guò)對(duì)該選煤廠液壓系統(tǒng)存在問(wèn)題進(jìn)行分析，通過(guò)設(shè)計(jì)，并實(shí)施改造，最終顯著提高了該選煤廠裝車站整體性能。

關(guān)鍵詞：選煤廠;液壓系統(tǒng);優(yōu)化改造

1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

快速自動(dòng)定量裝車系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是一種全鋼工業(yè)塔樓是結(jié)構(gòu)，最上端為輸送機(jī)的末端。從上之下，快速自動(dòng)定量裝車系統(tǒng)的機(jī)構(gòu)依次由緩沖倉(cāng)、定量倉(cāng)以及裝車溜槽。該結(jié)構(gòu)復(fù)雜度高、體積龐大、載荷波動(dòng)量較大。因此，快速自動(dòng)定量轉(zhuǎn)車系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的安全、穩(wěn)定是設(shè)計(jì)的關(guān)鍵目標(biāo)。在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，除遵循并參考《高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》、《鋼結(jié)構(gòu)連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)手冊(cè)》以及《抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》外，還需要使用?ANSYS、SAP2000以及?Tekla?Structure?等有限元軟件對(duì)所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震動(dòng)力學(xué)分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)，使其結(jié)構(gòu)的可靠性和安全性進(jìn)一步提高。緩沖倉(cāng)和定量倉(cāng)都是一種漏斗式筒倉(cāng)結(jié)構(gòu)，定量倉(cāng)的容量較小，約為緩沖倉(cāng)的?1/3。緩沖倉(cāng)對(duì)待裝的煤起到一個(gè)緩沖和存儲(chǔ)的作用，設(shè)置有四閥門，開(kāi)始向定量倉(cāng)輸送煤時(shí)，四個(gè)閥門都開(kāi)啟，根據(jù)實(shí)際運(yùn)輸煤的情況，以此開(kāi)啟三個(gè)閥門，兩個(gè)閥門和一個(gè)閥門。在定量倉(cāng)的底部由四個(gè)稱重傳感器支撐，對(duì)待裝的煤進(jìn)行精確稱重。待裝的煤由定量倉(cāng)經(jīng)溜槽裝入列車車廂?？焖僮詣?dòng)定量裝車系統(tǒng)的溜槽一般分為垂直?伸縮溜槽和擺動(dòng)溜槽兩種。擺動(dòng)溜槽主要由水平移動(dòng)油缸、轉(zhuǎn)動(dòng)軸、回轉(zhuǎn)溜槽、導(dǎo)向溜槽、伸縮油缸、伸縮溜槽以及牽引鋼絲繩等結(jié)構(gòu)組成。垂直伸縮溜槽主要由水平移動(dòng)滾輪、水平移動(dòng)油缸、導(dǎo)向溜槽、垂直移動(dòng)滾輪、垂直伸縮油缸以及防溢襯板等組成。上述兩種溜槽各有優(yōu)缺點(diǎn)?？焖僮詣?dòng)定量裝車系統(tǒng)的液壓系統(tǒng)控制電磁閥、液壓油缸的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而控制緩沖倉(cāng)的閥門的開(kāi)關(guān)，溜槽的升降。液壓系統(tǒng)在快速自動(dòng)定量裝車系統(tǒng)中的起著較為關(guān)鍵的作用，其控制精度，直接影響的裝車精度和裝車質(zhì)量。

2裝車站液壓系統(tǒng)組成

大柳塔選煤廠702裝車塔主要機(jī)械設(shè)備包括鋼結(jié)構(gòu)支撐、緩沖倉(cāng)、定量倉(cāng)及液壓平板閘門、液壓裝車溜槽等設(shè)備。這些設(shè)備都在電控室的指令下，由液壓系統(tǒng)提供動(dòng)力，由控制閥控制各自的液壓缸來(lái)工作，使物料從緩沖倉(cāng)卸到定量倉(cāng)準(zhǔn)確稱重后裝到各個(gè)車廂中。主要由緩沖倉(cāng)、定量倉(cāng)、砝碼校正裝置、雙翼型液壓平板閘門、擺動(dòng)式裝車溜槽組成，此外裝車站內(nèi)部還配有一套三級(jí)采樣設(shè)備，用于采集分析物料，以便下一步分析物料成分及熱值。液壓系統(tǒng)是保證裝車站能校正稱重、自動(dòng)配煤、自動(dòng)裝車的系統(tǒng)，即利用緩沖倉(cāng)、設(shè)計(jì)稱重倉(cāng)、液壓系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、稱重系統(tǒng)和可提升式擺動(dòng)裝車溜槽等配合，通過(guò)機(jī)車或鐵牛牽引實(shí)現(xiàn)快速裝車目的。液壓控制系統(tǒng)為裝車站各部分動(dòng)作提供動(dòng)力源，與電氣控制系統(tǒng)配合，實(shí)現(xiàn)稱重、產(chǎn)品倉(cāng)及定量倉(cāng)閘板的開(kāi)閉、裝車溜槽的升降等動(dòng)作。液壓控制系統(tǒng)主要由以下部分組成：①液壓主回路，即泵站、油箱及卸荷、保護(hù)回路。②溜槽控制回路。③裝車閘門控制回路。④裝車閘門保護(hù)回路。⑤試重控制回路。⑥緩沖閘門控制回路。⑦加熱、冷卻、過(guò)濾、補(bǔ)油輔助回路。

3優(yōu)化設(shè)計(jì)及改造

3.1快速裝車站工作流程

快速裝車站主要由緩沖倉(cāng)、定量倉(cāng)、裝車溜槽以及緩沖倉(cāng)和定量倉(cāng)下的對(duì)開(kāi)液壓閘門組成，緩沖倉(cāng)下有4個(gè)對(duì)開(kāi)液壓閘門，共計(jì)8組液壓缸驅(qū)動(dòng)。定量倉(cāng)下有1對(duì)對(duì)開(kāi)液壓閘門，共計(jì)2片閘門，分別由2條液壓缸驅(qū)動(dòng)。最下方為可擺動(dòng)裝車溜槽，通過(guò)鋼絲繩及滑輪組由液壓缸驅(qū)動(dòng)上升獲下降。當(dāng)列車到達(dá)裝車塔下時(shí)，緩沖倉(cāng)隨即向定量倉(cāng)中配煤，配入定量倉(cāng)中的煤量應(yīng)根據(jù)列車車廂容量設(shè)定。為了保證精度，定量倉(cāng)下設(shè)有稱重傳感器，稱重傳感器實(shí)時(shí)探測(cè)定量倉(cāng)中的煤量，程序根據(jù)當(dāng)前煤重來(lái)控制緩沖倉(cāng)下的4對(duì)共8片液壓閘門來(lái)實(shí)現(xiàn)定量倉(cāng)的定量。當(dāng)定量倉(cāng)煤量達(dá)到預(yù)定重量時(shí)，緩沖倉(cāng)下裝料閘門已全部關(guān)閉，此時(shí)由裝車溜槽閘門向列車車廂中放煤。放煤過(guò)程中，操作人員隨時(shí)控制裝車溜槽升降液壓缸，以調(diào)整裝車溜槽裝車角度。煤量放夠后，裝車閘門自動(dòng)關(guān)閉，此時(shí)緩沖倉(cāng)向定量倉(cāng)繼續(xù)為下節(jié)車皮配煤，從而實(shí)現(xiàn)定量自動(dòng)裝車。

3.2定量倉(cāng)稱重系統(tǒng)

稱重系統(tǒng)與緩沖倉(cāng)卸料閘門、定量倉(cāng)閘門實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖控制，緩沖倉(cāng)閘門設(shè)有打開(kāi)給料、調(diào)整給料、計(jì)量給料和關(guān)閘等自動(dòng)操作程序。為實(shí)現(xiàn)緩沖倉(cāng)向稱量倉(cāng)中的自動(dòng)漸進(jìn)式配料，程序根據(jù)稱重的瞬時(shí)值來(lái)控制緩沖倉(cāng)4個(gè)閘板的開(kāi)閉時(shí)間和開(kāi)閉位置。稱重系統(tǒng)的核心是稱重傳感器，稱重傳感器的性能好壞影響裝車系統(tǒng)整體的可靠性、精確性和穩(wěn)定性。裝車站的工況大多比較惡劣，動(dòng)作頻繁、沖擊大、粉塵多。定量倉(cāng)全部載荷靠傳感器來(lái)支承，因此對(duì)其抗沖擊、抗偏載性能的性能要求很高。本項(xiàng)目稱重傳感器的選型要求：密封等級(jí)應(yīng)高于IP67;精度優(yōu)于0.?3?%o?;安全超載大于額定承載的150%以上;最大超載大于額定承載的300%以上根據(jù)以上要求，選用美國(guó)ThermoRamsey公司的9340型稱重傳感器和MT2200稱重控制器，儀器本身測(cè)量誤差小于0.?3?%o，其準(zhǔn)確性可通過(guò)祛碼校對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行驗(yàn)證，單車裝車精度可達(dá)0.1;整列裝車誤差不超過(guò)士0.05%?o?標(biāo)定祛碼系統(tǒng)對(duì)稱布置在定量倉(cāng)兩側(cè)，每年由中國(guó)法定計(jì)量機(jī)構(gòu)對(duì)祛碼進(jìn)行檢定，日常維護(hù)中保證其不銹蝕、不剝落掉重等，能夠驗(yàn)證稱重系統(tǒng)的準(zhǔn)確度，測(cè)試過(guò)程操作方便，在操作室內(nèi)就可完成。

3.3控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

PLC?控制器獲取稱重單元、料位監(jiān)測(cè)單元、以及車輛信息單元的數(shù)據(jù)，進(jìn)行對(duì)給煤機(jī)、輸送機(jī)以及閥門和溜槽進(jìn)行控制。同時(shí)，PLC?控制器將裝車系統(tǒng)的參數(shù)信息、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息上傳至?HMI?人機(jī)界面進(jìn)行顯示、故障提醒以及控制。稱重單元的作用是對(duì)待裝的煤進(jìn)行精確稱重，并將稱重信息發(fā)送給?PLC?控制器，由?PLC?控制器根據(jù)該信息進(jìn)行邏輯控制。料位監(jiān)測(cè)單元是實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)緩沖倉(cāng)中的煤量是否達(dá)到最大溢煤位置，并該將信息發(fā)送給?PLC?控制器。車輛監(jiān)測(cè)單元是對(duì)待裝車輛信息進(jìn)行采集，待裝車輛信息的不同，裝車參數(shù)是有變化的。在操作室，操作人員根據(jù)車輛信息輸入指定的裝車參數(shù)，從而才能進(jìn)行自動(dòng)快速定量裝車。PLC?獲取上述信息后，進(jìn)行邏輯控制判斷，進(jìn)而控制輸送機(jī)啟停、給煤機(jī)啟停、緩沖倉(cāng)閥門開(kāi)啟?/?關(guān)閉、溜槽升降閥門開(kāi)啟?/?關(guān)閉。

結(jié)語(yǔ)

傳統(tǒng)選煤廠快速定量裝車系統(tǒng)設(shè)計(jì)與使用目標(biāo)的載體都是針對(duì)鐵路部門標(biāo)準(zhǔn)機(jī)車車廂進(jìn)行裝載作業(yè)的，無(wú)法用于一些特殊的裝載載體。而本文提出的設(shè)計(jì)改造方法有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，可用于集裝箱的裝載。（1）使得原有的快速定量裝車系統(tǒng)在兼顧裝載集裝箱這種特殊載體和擺放方式的同時(shí)，也勝任鐵路部門標(biāo)準(zhǔn)車廂的裝載作業(yè)。在對(duì)標(biāo)準(zhǔn)車廂及集裝箱的實(shí)際裝載作業(yè)中發(fā)現(xiàn)，裝載煤量的精確度、煤型的平整度、裝載作業(yè)的連貫性都達(dá)到了預(yù)期效果?？焖俣垦b車系統(tǒng)經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)改造之后完全能滿足集裝箱與標(biāo)準(zhǔn)車皮的裝載作業(yè)。（2）提高了選煤廠煤炭產(chǎn)品的成塊率，減少了中途運(yùn)輸?shù)拿簤m外揚(yáng)，降低了轉(zhuǎn)載的工序及成本，提高了煤炭企業(yè)的效益。

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