裝車站塊煤車標識自動噴灑裝置

郄嬌穎

裝車站塊煤車標識自動噴灑裝置

郄嬌穎

介紹了大同煤礦集團公司云岡礦裝車站塊煤標記自動噴灑裝置的設計、實施及使用，對系統的組成、工作原理、工藝流程等進行了分析，對攪拌裝置、噴灑管路、旋轉裝置等進行了詳細的設計說明。

煤礦運銷；塊煤運輸；噴涂標記；自動噴灑裝置

0 前言

煤礦裝車外運遇到塊煤時必須用白灰水灑在煤車最上層作為標記，以防每節車內塊煤丟失灑落造成虧噸，避免供需雙方產生糾紛。目前各裝車站所使用白灰水都是人工調和，手工噴灑，經常出現噴灑不均勻、不到位、難以規范等現象。有時也起不到標記作用，而且勞動強度大，費時、費力、費料且不安全。針對這種情況，云岡礦裝車站根據現場實際情況和裝車工藝流程，設計制作了自動噴灑裝置，取代人工噴灑，從而達到安全、省時、省力、噴灑均勻的目的。

1 自動噴灑系統組成及工作原理

1.1 系統組成

整套系統由噴灑管路、攪拌器、旋轉裝置、電氣控制4部分組成。噴灑管路由球閥、電磁閥、流量計、連接管路、旋轉機構、噴灑架等組成。攪拌器由攪拌機、電機、行星擺線針輪減速機、聯軸器、葉輪、攪拌軸、攪拌桶等組成。旋轉裝置由直立電機、微型擺線針輪減速機、聯軸節組成，用于帶動噴灑鋼管作旋轉運動，達到理想的噴灑效果。電氣控制由隔離開關、按鈕、接觸器、過熱繼電器、轉換開關、光電開關等組成，用于控制各電器部件的運行。

1.2 工作原理

攪拌器在噴灑鋼管的上方并與噴灑鋼管噴液口保持一定高度差，產生合適的噴灑水壓。本裝置高度差為3 000 mm。噴灑鋼管及驅動裝置高于車皮上方300 mm。根據現場情況，旋轉裝置及噴灑鋼管安裝在裝車提升溜槽上，隨裝車提升溜槽可上下升降，即裝車時放下裝完車后隨溜槽提起。白灰和水按比例加入攪拌桶內，經電機驅動減速機輸出軸驅動葉輪進行不間斷均勻攪拌，白灰水將靠高差水壓經出液口球閥、電磁閥、管路、流量計、噴灑鋼管進行噴灑。同時旋轉裝置帶動噴灑鋼管按設計速度作圓周轉動，使噴灑出的白灰水形成螺線形，從而達到標記效果。車皮與車皮之間裝有光電開關，自動控制關閉電磁閥停止噴液，以防止漿液在空檔間噴到車外。裝車完畢，將噴灑鋼管噴口連接到攪拌桶入口作加水管用，同時可對噴灑管路進行沖洗。自動噴涂裝置見圖1。

圖1 自動噴灑裝置工藝流程

2 攪拌器設計

2.1 漿水攪拌容器選型

攪拌容器選用PE聚乙烯圓柱形貯存罐，具有防腐蝕、耐酸堿、易清洗的特性，所以適合定制一次性澆鑄成型罐。根據云岡礦裝車站雜型車（混裝車）塊煤實際情況，按照雜型車每列最多60節車皮計算所須漿水量，一列車最多需白灰漿水2 500 kg，考慮部分剩余量，最終圓柱形貯存罐直徑確定為1 000 mm，高度確定為2 800 mm，圓柱形貯存罐容積為2.2 m3。

2.2 攪拌器選型

圓柱形貯存罐直徑為1 000 mm，攪拌葉片尺寸可按400 mm×100 mm由鋼板加工而成，安裝于漿水容器攪拌軸上。葉片速度按攪拌程度計算需2 r/s。在攪拌過程中，攪拌機啟動時葉片所承受的阻力最大，因此按此時所承受的阻力作為最大載荷計算扭矩[1]如下。

載荷：F=KV＝3.7×2.8×60＝622 N。

扭矩：T=kFL＝0.8×622×0.4=199 Nm。

式中：F——計算最大負荷，N；

K——白灰水阻力系數，取3.7；

V——葉輪線速度，m/s；

T——扭矩，Nm；

k——工況系數，取0.8；

L——葉輪長度，m。

依據所計算的理論扭矩數，考慮傳動比，攪拌機選用成套的直立型擺線針輪減速機，型號為X4B12，功率4 kW，電壓AC380 V，輸入轉速1 450 r/min，速比11。

根據攪拌機、攪拌軸、攪拌葉片尺寸，設計加工攪拌機支撐固定架置于攪拌容器上方。攪拌器裝配關系見圖2。

2.3 管路及附件選型

噴灑管路及附件按照防腐耐用經濟的原則，儲罐與流量計間選用1英寸鍍鋅鋼管，流量計與連接鋼管間選軟連接即1英寸纏繞液壓膠管，連接鋼管與噴灑鋼管選用1/2英寸鍍鋅鋼管。所有閘閥選用1英寸不銹鋼球閥，電磁閥選用1英寸不銹鋼電磁閥。

2.4 旋轉裝置選型

圖2 攪拌器裝配關系

旋轉裝置主要用于驅動噴灑鋼管作圓周運動；同時，通過專門設計的旋轉機構實現與連接鋼管的相對分離旋轉。由于噴灑鋼管旋轉阻力小，雜型車裝車速度為0.25 m/s，圓周噴灑漿水間距0.2 m。因此，旋轉裝置轉速可按60 r/min選型。據此，選用直立擺線減速機，型號為WB6-120，功率0.75 kW，電流AC380 V,速比12.5。旋轉裝置裝配關系見圖3。

圖3 旋轉裝置裝配關系

2.5 電氣及PLC集控選型

為便于操作，保證系統運行可靠安全，自動噴涂裝置采用本地與集中兩種操作方式進行控制。按照所選電氣設備及控制要求，電氣主回路及本地控制回路原理見圖4[2]。

集中控制選用PLC可編程序控制器進行。由于輸入參數、輸出參數少，可選用西門子S7-200PLC小型可編程序控制器即可。存儲器選用CPU224XP，監控軟件選用WINCC6.0，編程軟件選STEP7-MICRO／WINV4.0，PC機監控[3]。PLC網絡硬件配置見圖5。

圖4 電氣主回路及本地控制回路原理

圖5 PLC網絡硬件配置

3 結束語

自動噴灑裝置于2012年10月在云岡礦裝車站安裝使用，經過1年多的運行，效果良好。不僅運轉安全穩定可靠、噴灑標記規范清晰，而且操作集中、故障少、維護方便，減輕了操作員工勞動強度。該裝置完全滿足快速裝車站塊煤車噴灑標記的各項技術要求，可在其他裝車站推廣應用。

[1]陳國定.機械設計基礎[M].北京：煤炭工業出版社，2005.

[2]方承遠.工廠電氣控制技術[M].北京：煤炭工業出版社，2005.

[3]廖常初.PLC編程及應用[M].北京：煤炭工業出版社，2003.

Automatic Spraying Device of Lump Coal Car's Logo in Loading Station

Qie Jiaoying

The paper introduces the design,implementation and use of automatic spraying device of lump coal car's logo in loading station in Yungang Mine of Datong Coal Mine Group,the system composition,working principle and process flows are analyzed,the detailed design specification of themixing plant,spraying pipe,rotary device and so on is introduced.

coalmarketing；coal transport；spraying tag；automatic spraying device

TD562

B

1000-4866(2015)01-0047-03

2014－12－06

郄嬌穎，女，1978年出生，2013年7月畢業于江蘇大學（機械設計及其自動化專業），現在大同煤礦集團公司云岡礦工作，助理工程師。