螺旋給料定量裝車系統(tǒng)在龍港選煤廠的應(yīng)用

栗 超

(1.中煤科工集團(tuán)唐山研究院有限公司，河北 唐山 063012；2.河北省煤炭洗選工程技術(shù)研究中心，河北 唐山 063012)

0 引 言

產(chǎn)品裝車系統(tǒng)是選煤廠生產(chǎn)、儲存、運(yùn)輸?shù)闹匾h(huán)節(jié)之一，而在選煤廠設(shè)計中，由于對裝車環(huán)節(jié)不夠重視以及對裝車效率、精度要求考慮不足，使得產(chǎn)品裝車成為制約選煤廠生產(chǎn)的瓶頸之一[1，2]。實(shí)現(xiàn)汽車連續(xù)、高效、準(zhǔn)確裝車，已成為部分選煤廠急需解決的突出問題[3]。

選煤廠產(chǎn)品汽車裝車一般可采用振動給煤機(jī)、帶式給煤機(jī)、放料閘門等多種方式，而智能定量裝車的實(shí)現(xiàn)則需配以稱重裝置以及軟件控制系統(tǒng)[4，5]。目前常用的汽車定量裝車系統(tǒng)有地磅稱重裝車系統(tǒng)、帶式稱重定量裝車系統(tǒng)，定量漏斗式裝車系統(tǒng)等多種類型[6-10]，各種定量裝車系統(tǒng)的應(yīng)用，在不同生產(chǎn)條件下有效解決了就地控制中出現(xiàn)的超噸、虧噸現(xiàn)象，極大提高了裝車效率和精確度，發(fā)揮出顯著優(yōu)勢。螺旋給料定量裝車系統(tǒng)作為一種新型的汽車定量裝車系統(tǒng)，具有稱重精度高、設(shè)備體積小、投資少、施工周期短等比較優(yōu)勢，尤其適用于選煤廠裝車系統(tǒng)的升級改造。

1 原有汽車裝車方式存在的問題

龍港選煤廠隸屬于晉煤集團(tuán)宏圣煤炭物流貿(mào)易有限公司，入洗能力為2.4 Mt/a，選煤廠采用6 mm脫粉、無壓三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分選、粗煤泥離心脫水、細(xì)煤泥板框壓濾脫水的聯(lián)合工藝。選后產(chǎn)品采用汽車運(yùn)輸，其中洗中塊(80～25)mm和矸石產(chǎn)品分別進(jìn)入7 m×7 m的方倉存儲，通過倉下的顎式閘門裝入汽車外運(yùn)，此種裝車方式主要存在以下問題:

(1)顎式閘門沒有計量功能，也就無法實(shí)現(xiàn)定量裝車，僅依靠操作人員的經(jīng)驗現(xiàn)場就地控制時極易出現(xiàn)汽車超噸、虧噸以至于頻繁往復(fù)裝車等問題，裝車效率低則易造成車輛擁堵及影響生產(chǎn)。

(2)顎式閘門給煤量不易控制，即易掉煤且無裝車數(shù)據(jù)自動記錄的功能。

(3)裝車過程中閘門一旦出現(xiàn)故障(如液壓系統(tǒng)電磁閥故障)時無法及時關(guān)閉，倉內(nèi)物料將持續(xù)涌出，易造成傷人事故和汽車受損，存在安全隱患。

為解決上述問題，經(jīng)過市場調(diào)研，采用螺旋給料定量裝車系統(tǒng)對洗中塊倉、矸石倉裝車系統(tǒng)進(jìn)行升級改造。

2 螺旋給料定量裝車系統(tǒng)

2.1 系統(tǒng)組成

螺旋給料定量裝車系統(tǒng)主要由螺旋給料機(jī)、軟件控制系統(tǒng)、稱重傳感器、電腦、高清攝像頭、視頻監(jiān)視器、成套低壓柜等組成。

(1)螺旋給料機(jī)。螺旋給料機(jī)采用雙螺旋推進(jìn)給料方式，螺旋體材質(zhì)為灰口鑄鐵，給料機(jī)內(nèi)部貼有6 mm不銹鋼板，在使用過程中具有靜音、無揚(yáng)塵、不漏煤、耐腐蝕、免維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。在給料機(jī)內(nèi)安裝特殊稱重裝置并設(shè)計1套獨(dú)特的模型算法，突破動態(tài)稱重精度低的瓶頸，其稱重精度控制有效在±0.5%。螺旋給料機(jī)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1—入料口；2—雙頭螺旋體；3—稱重溜槽；4—壓力傳感器；5—測速板；6—出料口圖1 螺旋給料機(jī)結(jié)構(gòu)Fig.1 Structure of spiral feeder

(2)軟件控制系統(tǒng)。 控制系統(tǒng)采用西門子S7-200 SMART系列PLC控制模塊，利用組態(tài)王軟件編輯人機(jī)對話界面，上位機(jī)軟件與PLC通過網(wǎng)線通訊，實(shí)現(xiàn)對設(shè)備的遠(yuǎn)程控制。人機(jī)對話操作界面簡潔、生動、形象，整個控制系統(tǒng)穩(wěn)定、高效、可靠。系統(tǒng)配有運(yùn)行數(shù)據(jù)庫，實(shí)時記錄給料機(jī)的運(yùn)行數(shù)據(jù)，并可生成運(yùn)行報表。

2.2 工作原理

給料機(jī)通過內(nèi)部雙頭螺旋體的旋轉(zhuǎn)，推動散狀物料持續(xù)前進(jìn)。物料首先進(jìn)入稱重溜槽[11]，再沖向測速板，由于物料的作用力，壓力傳感器會向PLC可編程控制器反饋模擬量電信號。根據(jù)動量定理，即Ft=mΔv，從而可計算出物料在采集周期內(nèi)的水平速度v。通過獨(dú)特的模型算法，動態(tài)調(diào)整稱量誤差，使計算給料量無限接近于目標(biāo)給料量，并在上位機(jī)上顯示。

2.3 技術(shù)參數(shù)

龍港選煤廠螺旋給料定量裝車系統(tǒng)的技術(shù)參數(shù)如下:設(shè)備型號:QLG-800；給料能力:1 200 t/h；裝車速度:20車/h；裝車精度:±0.5%；給料粒度范圍:≤300 mm。

2.4 改造方案

改造方案主要包括以下6個方面:

(1)拆除洗中塊倉、矸石倉下原有顎式閘門。

(2)依據(jù)現(xiàn)場條件定制安裝螺旋給料機(jī)、檢修平臺。

(3)取動力電源，將配電箱布置在倉下合適位置。

(4)在重車磅房配套安裝自動定量裝車軟件系統(tǒng)。

(5)在裝車點(diǎn)安裝攝像頭，在重車磅房安裝視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

(6)原過磅系統(tǒng)的設(shè)計單位提供裝煤車輛的車牌號、裝煤品種、皮重、毛重等信息。

通過對施工方案的合理安排，系統(tǒng)改造在2天內(nèi)即可完成，幾乎不影響選煤廠的正常生產(chǎn)。

3 改造后效果

(1)系統(tǒng)給料能力大，運(yùn)行穩(wěn)定，不粘、不堵，給料均勻，平均每車裝車時間可控制在3 min左右。

(2)裝車準(zhǔn)確性高，放料動態(tài)誤差穩(wěn)定控制在±0.5%以內(nèi)，可有效解決超噸、虧噸造成的頻繁往復(fù)裝車問題，大幅提高裝車效率。

(3)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場自動化裝車。只需磅房過磅人員遠(yuǎn)程上位機(jī)控制，采用“一鍵裝車”模式，輸入預(yù)裝噸數(shù)即可。裝車啟動后，磅房操作人員無需任何操作，系統(tǒng)會自動提醒司機(jī)合理移動車位配合裝車，直至裝車完畢，自動化程度高。

(4)該系統(tǒng)配置了視頻監(jiān)控系統(tǒng)，操作人員在顯示屏上可實(shí)時掌握裝車情況，裝車安全，可靠性高。

(5)裝車噸數(shù)、裝車人員、裝車日期及時間等信息均自動記錄在數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中，方便查詢，并有防盜功能。

(6)螺旋給料機(jī)為全密封螺旋推進(jìn)給料方式，不漏煤、無煤塵，滿足環(huán)保要求。無振動部件，無高速運(yùn)轉(zhuǎn)部件，軸承磨損小，故障率低，維護(hù)量小。

4 結(jié) 語

龍港選煤廠螺旋給料定量裝車系統(tǒng)的應(yīng)用可顯著提高選煤廠產(chǎn)品裝車的自動化水平并實(shí)現(xiàn)一鍵裝車，可減輕裝車作業(yè)人員的繁雜工作。配合完善的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，詳細(xì)記錄給料機(jī)的每次運(yùn)行數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)有據(jù)可查，該裝車系統(tǒng)在使用現(xiàn)場得到高度認(rèn)可。

螺旋給料定量裝車系統(tǒng)在智能定量給料環(huán)節(jié)另辟蹊徑，采用螺旋體旋轉(zhuǎn)推動物料前進(jìn)，在下料溜槽中配置稱重裝置，實(shí)現(xiàn)對物料的精確稱量。相比定量漏斗式裝車系統(tǒng)，螺旋給料定量裝車系統(tǒng)具有投資低、安裝空間小、適用性強(qiáng)的優(yōu)勢[12，13]；相比帶式稱重定量給料系統(tǒng)，其具有給料量大、無易損件、免維護(hù)的優(yōu)勢，可滿足選煤廠汽車裝車的需求。系統(tǒng)采用全封閉的設(shè)計，運(yùn)行過程不撒料、無煤塵、噪聲低，完全滿足環(huán)保要求，為選煤廠產(chǎn)品的配料裝車、公路地銷提供了新選擇。