1、教 案 課 程 名 稱 裝車系統(tǒng)的組成及安全警示（下）授 課 教 師 張 宏 審 核 煤礦裝車系統(tǒng)0 引言 快速裝車系統(tǒng)是一種將散裝物料按規(guī)定的質(zhì)量快速連續(xù)的稱量并裝入列車車廂的系統(tǒng)，具有一次稱量、一次裝載、速度快、精度高等特點(diǎn)。當(dāng)前在大型煤礦、非煤礦山等企業(yè)使用已經(jīng)非常廣泛，但由于受鐵路技術(shù)水平及檢測技術(shù)的影響，我國現(xiàn)有裝車系統(tǒng)至今沒有一家實(shí)現(xiàn)全自動控制。某些環(huán)節(jié)仍然停留在手動、半自動裝車的水平。我國煤礦的重車稱量是與裝車同步進(jìn)行，一種方式是軌道衡置于跨線煤倉倉口或膠帶輸送機(jī)卸料口下方，邊裝車邊稱量，通過稱量控制裝車;另一種方式是跨線多煤口裝車線，軌道衡置于跨線煤倉出口，人工預(yù)裝車后稱量，多

2、退少補(bǔ)，往返兒次才能達(dá)到準(zhǔn)確裝車。隨著電了稱重業(yè)的發(fā)展，日前國外己采用大型定量倉快速裝車系統(tǒng)，預(yù)先在定量倉中按車皮標(biāo)重自動預(yù)裝倉，待列車車廂行進(jìn)經(jīng)過定量倉倉口時，自動按車廂標(biāo)重裝車，實(shí)現(xiàn)快速、準(zhǔn)確裝車。快速定量裝車系統(tǒng)主要由輸煤系統(tǒng)、定量裝車機(jī)械設(shè)備、三級自動取樣系統(tǒng)設(shè)備、液壓控制系統(tǒng)、電腦監(jiān)控系統(tǒng)等組成。1 快速定量裝車系統(tǒng)功能設(shè)計(jì) 快速定量裝車系統(tǒng)通過計(jì)算機(jī)采集主上煤帶式給料機(jī)、主上煤帶式輸送機(jī)及各種現(xiàn)場設(shè)備的信號，處理接收操作指令后發(fā)出正確的控制指令，實(shí)現(xiàn)自動連續(xù)調(diào)節(jié)給料、定量自動裝車、二級取樣、清單打印、動態(tài)圖面顯示等功能。1.1 裝車 操作者選定與機(jī)車(或調(diào)車絞車)的速度、車型相適應(yīng)

3、的給料量后，被選擇的給料機(jī)給料，給料量隨時由輸送帶秤(核了秤)反映出來，在計(jì)算機(jī)內(nèi)部與設(shè)定的給料量比較，從而調(diào)節(jié)給料機(jī)給料量，兩者協(xié)調(diào)一致，確保了裝車的連續(xù)和穩(wěn)定值，保證了連續(xù)自動調(diào)節(jié)給料。 當(dāng)列車到裝車塔下時，由系統(tǒng)控制放下裝車溜槽，此時緩沖倉料位己到合適的位置。操作者按下稱重循環(huán)按鈕后，緩沖倉下的4個配料液壓平板閘門自動地向定量倉中卸料，同時稱重傳感器準(zhǔn)確地稱重、控制完成定量配料。其后，由閘門控制向車廂中放料，料量放足后由稱重傳感器控制排料平板閘門關(guān)閉。而后車輛行駛車廂之間的空檔距離，這期間緩沖倉又向定量倉繼續(xù)配料，為下一車廂裝車作準(zhǔn)備，從而實(shí)現(xiàn)連續(xù)定量自動裝車。1. 2取樣 系統(tǒng)的二級取

4、樣與快速定量裝車系統(tǒng)協(xié)調(diào)工作，在裝車的同時實(shí)現(xiàn)煤炭的采樣、縮分、破碎、再縮分與裝罐工序(圖1)。 第一級取樣機(jī)全截面比例截取主上煤輸送帶上的物料作為樣品，通過一級給料機(jī)將樣品送至第一級取樣機(jī)進(jìn)行取樣，通過一級給料機(jī)送入樣品破碎機(jī)，將樣品破碎至預(yù)定尺寸，再送至第二級取樣機(jī)獲取最終樣品裝入樣品容器。一級、二級所取樣品的余量通過相應(yīng)溜槽返回到緩沖倉。二級取樣的樣品余量，每隔1個車廂或2個車廂，經(jīng)過相應(yīng)溜槽、螺旋輸送機(jī)及回料液壓平板閘門回到定量倉1次。1. 3打印 裝車前先把車皮號、標(biāo)號和車皮質(zhì)量輸入計(jì)算機(jī)。當(dāng)某個車廂裝料完成后，計(jì)算機(jī)立即給出該車廂的車號、凈質(zhì)量、皮質(zhì)量、毛質(zhì)量、累計(jì)質(zhì)量、裝車時間等

5、一系列數(shù)據(jù)，并把需要的裝車清單打印出來。直到最后一節(jié)車廂，計(jì)算機(jī)才讓裝車程序停止，并自動打出整列車的總料質(zhì)量。1. 4監(jiān)控裝車時，計(jì)算機(jī)將顯示所有設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，如給料機(jī)的起停、帶式輸送機(jī)運(yùn)行狀態(tài)、緩沖倉煤位變化、各閘門開關(guān)狀態(tài)、二級取樣系統(tǒng)各設(shè)備的運(yùn)行狀況、定量倉煤量變化等，便于監(jiān)控整個裝車過程。2.快速定量裝車系統(tǒng)的應(yīng)用2.1 在太原選煤廠的應(yīng)用太原選煤廠經(jīng)過設(shè)備選型，通過考察論證，選用快速定量裝車系統(tǒng)取代了原有手動裝車系統(tǒng)，控制系統(tǒng)采用的是美國Rockwell公司Contra Logix系統(tǒng)系列的PLC對設(shè)備進(jìn)行控制，并于2005年對該裝車系統(tǒng)進(jìn)行了改造。快速定量裝車系統(tǒng)采用一個定量倉和

6、幾個運(yùn)輸系統(tǒng)組成。運(yùn)輸系統(tǒng)(8, 10道)通過輪葉給煤機(jī)向下輸送精煤，然后經(jīng)過皮帶運(yùn)輸機(jī)417, 418或者419,421, 418到達(dá)快速定量倉內(nèi)，該裝置稱重采用4個傳感器支撐，該系統(tǒng)采用ZIP快速定量裝車控制系統(tǒng)，2.1.1快速定量裝車系統(tǒng)綜述 Contro Logix是一種被稱為混合控制系統(tǒng)的新概念控制器，為DCS系統(tǒng)提供了解決方案，網(wǎng)絡(luò)組態(tài)軟件RS NebvorX允許對ControNet網(wǎng)上的任一模塊或框架或控制站進(jìn)行組態(tài)，對模塊的組態(tài)達(dá)到點(diǎn)級。2.2.2快速定量裝車系統(tǒng)的組成 ZIP快速定量裝車控制系統(tǒng)由以下部分組成: PLC柜,MCC柜、操作臺、現(xiàn)場操作箱、上位機(jī)及打印機(jī)現(xiàn)場儀表。

7、稱量倉的煤量是由拉姆齊M T2000靜態(tài)重量指示儀來測量并通過通訊接口發(fā)給PLC控制系統(tǒng)，由PLC來控制緩沖倉的4個閘板。操作員在控制室通過微機(jī)可了解列車的裝車情況并進(jìn)行相關(guān)的操作，也可通過操作臺對列車進(jìn)行加煤。現(xiàn)場操作箱主要是用戶檢修時可在現(xiàn)場操作設(shè)備。2.2 潞寧煤業(yè)公司的自動裝車系統(tǒng)為了解決車輛裝載過程中的超載、欠載問題，潞寧煤業(yè)公司與山西聯(lián)通電子信息有限公司共同開發(fā)出了一套高效、準(zhǔn)確實(shí)用的筒倉自動裝車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。2.2.1系統(tǒng)構(gòu)成及原理 自動裝車系統(tǒng)主要由輸送機(jī)、測量單元(含測速和測重單元)、控制儀表、電氣裝置、刷卡系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)(光纖、光端機(jī)、交換機(jī)等)、大屏幕顯示器、計(jì)算機(jī)等構(gòu)成。裝

8、煤車輛進(jìn)廠時通過磅房發(fā)卡給車主，同時系統(tǒng)將與該卡對應(yīng)的相關(guān)信息(如合同號、限載值，車號、單位等)存儲于和自動裝車系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)的服務(wù)器，此后車輛稱皮重，并保存與之對應(yīng)的數(shù)據(jù)至服務(wù)器，當(dāng)該車到達(dá)指定裝車位置時刷卡，裝車計(jì)算機(jī)系統(tǒng)根據(jù)卡號從服務(wù)器讀取相關(guān)信息，并計(jì)算出裝車量，通過網(wǎng)絡(luò)傳送給智能儀表，同時將相關(guān)信息(如合同號、限載值，車號、單位等)顯示到大屏慕顯示器，工作人員開啟定量給料設(shè)備開始裝車。在裝車過程中測量單元把采集到的流量信號實(shí)時反饋給控制儀表，當(dāng)實(shí)際下料量達(dá)到車輛額定載荷時，控制儀表輸出自動停車信號，系統(tǒng)自動停車，避免了人工裝車過程中可能出現(xiàn)的超載或欠載，從而達(dá)到了自動定量裝車的日的。系統(tǒng)配

9、備裝車數(shù)據(jù)修正功能，當(dāng)裝車量與過磅量出現(xiàn)誤差時，授權(quán)工作人員可根據(jù)誤差量輸入校正值，無需經(jīng)常進(jìn)行停車調(diào)零和標(biāo)定，大大提高工作效率。為保證裝車的可靠性，系統(tǒng)設(shè)計(jì)雙重控制方案，如計(jì)算機(jī)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，該系統(tǒng)可從智能儀表手動輸入裝車量，同樣可以達(dá)到定量裝車的效果。對于定量給料控制系統(tǒng)，控制器通過實(shí)際測量值與日標(biāo)量進(jìn)行比較，達(dá)到日標(biāo)量時，輸出控制信號至相應(yīng)的控制設(shè)備，從而停止設(shè)備，同時進(jìn)入下一個循環(huán)等待狀態(tài)。圖3：系統(tǒng)組成2.3煤科總院北京高新技術(shù)開發(fā)中心研究的不同裝車系統(tǒng)中的裝車過程自動化 2.3.1 采用煤礦裝車增補(bǔ)技術(shù)實(shí)現(xiàn)跨線多煤口裝車線裝車過程自動化 系統(tǒng)工作原理：聯(lián)掛列車由調(diào)車絞車牽引，通過

10、大型儲煤倉按體積預(yù)裝車，裝車量控制在額定裝載的95%，列車后的車廂依次經(jīng)過電了軌道衡，自動稱得重量后，由微機(jī)系統(tǒng)自動去皮得到實(shí)際裝車量和欠裝量，同時將欠裝量信號傳給位于電了軌道衡上方的煤量自載增補(bǔ)系統(tǒng);在重車?yán)^續(xù)行進(jìn)通過增補(bǔ)系統(tǒng)時，微機(jī)控制增補(bǔ)系統(tǒng)定量倉卸料閘門自動開啟，以向該車廂按實(shí)際欠裝量補(bǔ)煤，補(bǔ)煤后裝車準(zhǔn)確度優(yōu)于0. 5 % ,符合鐵路運(yùn)輸要求，整車稱量精度優(yōu)于GB/ T17167企業(yè)能源計(jì)量器具配備和竹理導(dǎo)則規(guī)定的0. 3%的要求;最后自動打印輸出單節(jié)車廂報(bào)表和整列車的實(shí)際裝車量。圖4：裝車工藝流程示意圖 2.3.2采用煤礦用微機(jī)電子軌道衡實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)裝車系統(tǒng)裝車過程自動化系統(tǒng)原理：聯(lián)掛列

11、車車廂依次進(jìn)入煤倉下，當(dāng)計(jì)算機(jī)判別到第1節(jié)車廂到位時，發(fā)出控制信號，啟動給定煤倉下帶式輸送機(jī)和給料機(jī)，通過膠帶秤檢測煤流流量，自動控制列車調(diào)車絞車運(yùn)行速度，保證列車通過卸料口時，能按確定輸煤量準(zhǔn)確裝車。膠帶機(jī)輸送的煤經(jīng)雙向溜槽后日進(jìn)入車廂，通過車廂軌輪上軌道衡臺面位置的邏輯判別，達(dá)到預(yù)定要求后，自動改換雙向溜槽到前溜槽口裝車。當(dāng)本車廂第4個軌輪上軌道衡臺面后，定重控制雙向溜槽向后一節(jié)車廂卸煤(第2節(jié)車廂)，使列車順利通過車節(jié)，同時自動稱重計(jì)量，記錄該車毛重。依此類推。當(dāng)裝最后一節(jié)車廂時，按預(yù)設(shè)時間提前關(guān)閉給料機(jī)，待最后一節(jié)車廂第4輪上臺面后，定重或定時關(guān)閉帶式輸送機(jī)，并收回溜煤槽，等待下一次裝

12、車。最后，通過統(tǒng)計(jì)報(bào)表軟件將稱量結(jié)果按序打印，并累積。圖5：煤礦單點(diǎn)裝車自動裝載與計(jì)量管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖2.3.3 采用大型定量倉快速裝車系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)快速準(zhǔn)確裝車 系統(tǒng)原理：大型定量倉快速裝車系統(tǒng)是基于大型定量料斗秤的工作原理。首先，通過給料機(jī)和帶式輸送機(jī)經(jīng)緩沖倉向定量倉按車廂標(biāo)重預(yù)裝煤，當(dāng)達(dá)到車廂標(biāo)重后，關(guān)閉緩沖倉閘門;等待行進(jìn)車廂到位后，打開定量倉閘門進(jìn)行煤炭定量裝車，通過卸料溜槽控制裝車速度，使裝載過程不受行車速度影響。卸空后，關(guān)閉定量倉閘門，按下節(jié)車廂標(biāo)重重新預(yù)裝載。整套系統(tǒng)由可編程序控制器控制輸煤系統(tǒng)預(yù)裝載、定量控制和向車皮中卸載。 圖6：煤礦大型定量倉快速定重裝車系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖 2.3.4 自動化裝配煤系統(tǒng)在高莊煤礦的研究與應(yīng)用系統(tǒng)原理：如圖7所示，該系統(tǒng)共有8個精煤倉，由8臺給煤機(jī)給煤，分別為由18號電機(jī)控制;另外有4個原煤倉，由4臺給