螺旋給料定量裝車系統在龍港選煤廠的應用

栗 超

(1.中煤科工集團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研究中心，河北 唐山 063012)

0 引 言

產品裝車系統是選煤廠生產、儲存、運輸的重要環節之一，而在選煤廠設計中，由于對裝車環節不夠重視以及對裝車效率、精度要求考慮不足，使得產品裝車成為制約選煤廠生產的瓶頸之一[1，2]。實現汽車連續、高效、準確裝車，已成為部分選煤廠急需解決的突出問題[3]。

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

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宏圣煤炭物流貿易有限公司，入洗能力為2.4 Mt/a，選煤廠采用6 mm脫粉、無壓三產品重介質旋流器分選、粗煤泥離心脫水、細煤泥板框壓濾脫水的聯合工藝。選后產品采用汽車運輸，其中洗中塊(80～25)mm和矸石產品分別進入7 m×7 m的方倉存儲，通過倉下的顎式閘門裝入汽車外運，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，也就無法實現定量裝車，僅依靠操作人員的經驗現場就地控制時極易出現汽車超噸、虧噸以至于頻繁往復裝車等問題，裝車效率低則易造成車輛擁堵及影響生產。

(2)顎式閘門給煤量不易控制，即易掉煤且無裝車數據自動記錄的功能。

(3)裝車過程中閘門一旦出現故障(如液壓系統電磁閥故障)時無法及時關閉，倉內物料將持續涌出，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，經過市場調研，采用螺旋給料定量裝車系統對洗中塊倉、矸石倉裝車系統進行升級改造。

2 螺旋給料定量裝車系統

2.1 系統組成

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

(1)螺旋給料機。螺旋給料機采用雙螺旋推進給料方式，螺旋體材質為灰口鑄鐵，給料機內部貼有6 mm不銹鋼板，在使用過程中具有靜音、無揚塵、不漏煤、耐腐蝕、免維護等優點。在給料機內安裝特殊稱重裝置并設計1套獨特的模型算法，突破動態稱重精度低的瓶頸，其稱重精度控制有效在±0.5%。螺旋給料機結構如圖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 螺旋給料機結構Fig.1 Structure of spiral feeder

(2)軟件控制系統。 控制系統采用西門子S7-200 SMART系列PLC控制模塊，利用組態王軟件編輯人機對話界面，上位機軟件與PLC通過網線通訊，實現對設備的遠程控制。人機對話操作界面簡潔、生動、形象，整個控制系統穩定、高效、可靠。系統配有運行數據庫，實時記錄給料機的運行數據，并可生成運行報表。

2.2 工作原理

給料機通過內部雙頭螺旋體的旋轉，推動散狀物料持續前進。物料首先進入稱重溜槽[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。根據動量定理，即Ft=mΔv，從而可計算出物料在采集周期內的水平速度v。通過獨特的模型算法，動態調整稱量誤差，使計算給料量無限接近于目標給料量，并在上位機上顯示。

2.3 技術參數

龍港選煤廠螺旋給料定量裝車系統的技術參數如下:設備型號: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)依據現場條件定制安裝螺旋給料機、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。

(5)在裝車點安裝攝像頭，在重車磅房安裝視頻監控系統。

(6)原過磅系統的設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，系統改造在2天內即可完成，幾乎不影響選煤廠的正常生產。

3 改造后效果

(1)系統給料能力大，運行穩定，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)裝車準確性高，放料動態誤差穩定控制在±0.5%以內，可有效解決超噸、虧噸造成的頻繁往復裝車問題，大幅提高裝車效率。

(3)實現現場自動化裝車。只需磅房過磅人員遠程上位機控制，采用“一鍵裝車”模式，輸入預裝噸數即可。裝車啟動后，磅房操作人員無需任何操作，系統會自動提醒司機合理移動車位配合裝車，直至裝車完畢，自動化程度高。

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

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

(6)螺旋給料機為全密封螺旋推進給料方式，不漏煤、無煤塵，滿足環保要求。無振動部件，無高速運轉部件，軸承磨損小，故障率低，維護量小。

4 結 語

龍港選煤廠螺旋給料定量裝車系統的應用可顯著提高選煤廠產品裝車的自動化水平并實現一鍵裝車，可減輕裝車作業人員的繁雜工作。配合完善的數據管理系統，詳細記錄給料機的每次運行數據，實現有據可查，該裝車系統在使用現場得到高度認可。

螺旋給料定量裝車系統在智能定量給料環節另辟蹊徑，采用螺旋體旋轉推動物料前進，在下料溜槽中配置稱重裝置，實現對物料的精確稱量。相比定量漏斗式裝車系統，螺旋給料定量裝車系統具有投資低、安裝空間小、適用性強的優勢[12，13]；相比帶式稱重定量給料系統，其具有給料量大、無易損件、免維護的優勢，可滿足選煤廠汽車裝車的需求。系統采用全封閉的設計，運行過程不撒料、無煤塵、噪聲低，完全滿足環保要求，為選煤廠產品的配料裝車、公路地銷提供了新選擇。