洗煤廠防凍液自動噴灑控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

神東洗選中心布爾臺選煤廠 內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017209

1 引言

對于煤炭，大家并不陌生，它為促進我國的經(jīng)濟發(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雜質(zhì)，降低煤的灰分和硫分，提高煤的質(zhì)量，通常要進行洗煤。煤經(jīng)過水洗之后，會吸收大量的水分。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，會導致卸煤比較困難，從而影響到煤炭的物流運輸和生產(chǎn)效率。并且，也會帶來卸煤時的不安全因素。因此，將清洗之后的煤裝到列車中時，要及時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，長時間的接觸，會給人們的身體帶來一定的傷害。基于此背景，我們設計了防凍液自動噴灑的系統(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，將儲存在列車上的防凍液均勻地噴灑到列車的各個側(cè)面上。一般先對空列車的四周進行噴灑，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，上面安裝多個細小孔的噴頭。當煤落下時，系統(tǒng)就開始啟動噴灑動作，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進行噴灑，其工作原理也不盡相同。我們分別進行介紹。

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側(cè)面上。主要是通過電眼對車皮進行監(jiān)測。當空車皮行進到噴灑區(qū)域時，電眼監(jiān)測到相關信號，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，保證前后左右以及底側(cè)都能均勻地噴到防凍液。當車皮行駛到連接處，電眼監(jiān)測到相關位置時，將信息傳遞給PLC，PLC再發(fā)出停止噴灑的命令。整個噴灑過程需要對車皮的行進位置準確地把握，以及牽引機能夠提供穩(wěn)定的運行。兩者要建立完美的配合才能保證噴灑過程的準確性。

3.2 裝煤時噴灑的工作原理 當煤被裝運到列車車廂時，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摻和在一起。其動作原理為：當裝煤進行開倉動作時，開倉的信號傳遞給PLC，PLC會開啟倉門的電磁閥，發(fā)出噴灑防凍液的指令。當倉門關閉時，信號也傳遞給PLC，PLC便會下達指令對電磁閥進行關閉。防凍液的噴灑動作就會停止。由于倉門的開關動作均由機械裝置來控制，整個動作需要一定的反應時間，因此，要根據(jù)動作的反應時間來設定電磁閥進行噴射或者關閉裝置的指令。防止因時間掌握不夠準確而提前或者延后啟動或者關閉了噴射裝置，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)提供比較準確的噴射動作，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、可靠性強等優(yōu)點，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)中講到的開倉和關閉倉門的動作延遲，因為也具有延時控制功能，可以很好地控制噴灑時間的準確性。

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，當有違規(guī)停車等違法行為出現(xiàn)時，電眼就會記錄下這一過程，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的信號準確地傳遞給PLC，從而保證了PLC指令發(fā)出的準確性，對于系統(tǒng)的穩(wěn)定性起到一定的保障作用。

5 系統(tǒng)軟件設計

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：

5.1 對噴灑裝置的控制程序設計 ①空車皮的噴灑：根據(jù)傳感器檢測到的信號，對噴灑閥進行開閉控制。在噴灑過程中，需要檢測到車位的行進信號和牽引機運行信號同時滿足條件才會進行噴灑動作；②裝車時的噴灑：根據(jù)倉門的開倉和關閉信號來控制噴灑閥的開閉，實際噴灑系統(tǒng)中，由于倉門的速度非常快，并且左右兩個倉門的開關速度很難達到一致的水平，會造成噴灑的不均勻。為此，可以通過對裝車的噴灑程序進行一些改善，使得左右兩倉門的信號能同一時間傳遞給PLC。

5.2 對防凍液加壓站控制程序的設計 該程序的設計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)不做詳細說明。

6 結(jié)語

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