岱莊生建煤礦儲裝運系統(tǒng)技術改造與應用

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)運現(xiàn)狀

岱莊煤礦混煤及精煤產品主要儲存在原煤、精煤倉內，各煤炭產品采用汽車進行發(fā)運，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，將倉內物料直接放入汽車內進行煤炭裝車。裝車發(fā)運過程存在較多問題：

（1）裝車閘門及閘門溜槽等鋼結構件銹蝕磨損嚴重，致使閘門強度減弱，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)驗進行，造成裝載重量誤差大。裝載少了，車輛再從地磅返回，進行補裝；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度。

（3）裝車電液閘門故障率高，易失控導致滑倉，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度。特別是在鐵路運輸費用明顯低于汽車運輸?shù)那闆r下，快速裝車系統(tǒng)體現(xiàn)出了優(yōu)勢，在煤炭產品裝車發(fā)運中具有非常好的應用前景。

3 商品煤裝車發(fā)運系統(tǒng)改造

3.1 提出改造方案

當前煤礦汽車裝車從空車進礦到重車出礦經(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)實現(xiàn)遠程控制，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。喊話指令傳達不清，電液閘板壞損導致裝車速度緩慢、供料不勻、撒煤的現(xiàn)象時有發(fā)生，增加了崗位人員和機器設備的作業(yè)時間，造成資源浪費。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，嚴重影響裝車效率。

針對目前商品煤汽車裝車發(fā)運流程繁瑣、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，運行可靠，能自動裝載，不需要鏟車輔助，實現(xiàn)無人值守定量裝載，達到智能化、自動化、減人增效的目標。

通過對裝車現(xiàn)場仔細研究，全面分析汽車裝車系統(tǒng)存在的問題，進行各方調研及現(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，汽車到達倉下給煤機裝車位置后，通過視頻監(jiān)控及定位系統(tǒng)，自動開啟給煤機，待噸位達到后，給煤機自動停機，實現(xiàn)定量裝車。

（3）設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行全車沖洗。

3.2 改造后系統(tǒng)各環(huán)節(jié)結構特點

3.2.1 動態(tài)稱重給煤機結構特點

（1）采用無阻尼高精度稱重導料器

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

為減少震動，機架整體進行了優(yōu)化設計，結構強度大大加強，更適宜于稱重。

（2）高精度旋連減震懸掛稱重機構

高精度旋連減震懸掛稱重機構的稱重傳感器兩側設置萬向減震單元，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）全防護柔性速度傳感機構

全防護柔性速度傳感機構采用高精度光脈沖信號，傳感器設置在改向滾筒端部，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置恒溫保護裝置，杜絕了溫度變化對速度傳感器、皮帶漲緊力的影響。速度傳感器外部設置防護殼，能夠有效隔離水、粉塵等，防護性能全面且效果好。

（4）設置單獨的液壓閘門

為便于測量皮重，設置了獨立給料機之外液壓閘門。大推力液壓閘門懸掛單元驅動液壓缸采用冶金液壓缸，耐壓等級高；密封件采用國內或國外名牌產品，密封效果好，運行阻力小；平板閘門閘板采用高強度耐磨板并設計成齒形結構，關閉阻力小，耐磨損；平板閘門滑道采用抗砸滾輪滑道，滑道強度高，滾輪使用壽命長，閘門運行順暢，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，結構先進，抗干擾能力強，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計，做到清煤徹底。

3.2.2 遠程自動化控制系統(tǒng)的特點

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

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

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

（4）設置了三色信號燈，方便實際人機交互。

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

（6）設置功放和喇叭，方便廣播。

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

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

（9）設置車輛堆煤傳感器。堆煤高出車廂自動提醒司機前行，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。

（10）設置另一數(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)場設置監(jiān)控攝像機。

（13）變頻控制柜。變頻柜和無級變速器共同作用，提供0～72轉速/分鐘，變速范圍更大，工頻和變頻互轉，工頻具備熱保護，可就地控制和遠程控制，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)進行數(shù)據(jù)交換。

（15）集控中心設置手動，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卡對應的車輛信息、車號、最大準許裝載重量、煤質、煤品等信息。

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

（4）汽車進入裝載位置，有視頻對講可以和集控中心遠程對講，集控中心也可通過視頻主機向現(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，汽車調好裝載位置。

（7）10s后，動態(tài)稱重給煤機裝載設備自動給料。

（8）在一個位置裝載煤位超出設定位置，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，到達裝載位置，報警燈光提示，周而復始循環(huán)。

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

（10）載重車輛進入紅外線智能沖車站，進行全車沖洗。

（11）駛出沖洗池后進行商品煤采樣。

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

5 結語

該系統(tǒng)對現(xiàn)有商品煤汽車裝車系統(tǒng)進行優(yōu)化，新增動態(tài)稱重給煤機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塵污染和誤裝車問題的發(fā)生。整個商品煤裝車發(fā)運時間也由原來的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險的發(fā)生。