1 係統研究與應用的意義
徐州礦務集團是一個百年老礦, 開采深度多達一千多米。長期以來, 井下開采的煤炭主要依靠立井箕鬥設備提升到地麵進入儲煤倉, 然後通過火車或汽車銷往全國各地。
在提升煤炭過程中, 由於立井箕鬥沒有安裝稱重係統, 箕鬥中的煤炭裝多或裝少無法知道。如果裝多了, 造成箕鬥超負荷運行, 加快鋼絲繩磨損老化, 時常有掉罐, 出現罐毀人亡事故, 嚴重影響了煤礦的安全生產; 如果每罐煤炭裝少了,就會造成工作效率降低, 浪費能耗, 不利於節能減排; 更重要的是, 井下每天、每月甚至每年實際生產的原煤產量無法計量, 隻能依靠收尺量方和數礦車來推算產量, 計量嚴重失準, 無法對采區實行定額考核, 造成了產銷量不一致, 常常出現虧噸或漲噸現象, 嚴重地影響煤炭企業經營生產。因此, 開展智能型礦井提升定量稱重係統的研究和應用, 對於加強井下生產原煤計量, 實現對采區的定額管理, 做到產銷一致, 確保礦井提升係統的安全, 節能減排和高產高效, 都有著重要的現實意義和深遠的曆史意義。
2 係統的組成原理與設計
智能型定量稱重控製係統是一種按照事先設計好的稱重程序和定量值將大批散狀物料 ( 如 8t 煤炭)自動分成質量組相等的小份額載荷的自動稱重控製係統, 國際建議 ( OIML)稱之為“重力式自動裝料秤” ( Automatic Gravimetric FillingInstruments) 。
2.1 工作原理
智能型定量稱重控製係統的基本工作原理是由秤體將被稱散料的重量傳遞給稱重傳感器,稱重傳感器將輸出的毫伏信號由稱重顯示控製器進行放大、濾波、數模 ( A/D)轉換之後, 送到微型計算機內進行數字處理, 通過顯示器進行重量顯示和打印輸出, 同時再反過來對秤體進行控製, 從而形成一個閉環測控係統, 以實現完整的計量控製過程。
2.2.1 秤體
智能型定量稱重控製係統的秤體一般由貯料鬥、稱量鬥和氣動閥 ( 電磁閥)組成。貯料鬥通常以粗、細二級喂料方式給稱量鬥喂料, 稱量鬥在稱完指定物料重量以後, 以開料鬥鬥底門方式排放物料, 其中粗、細喂料和開底門排料的信號均由稱重顯示控製器通過氣動電磁閥予以控製。使用時,在微機控製下皮帶喂料機以正常速度進行粗喂料,貯料鬥①中的料進入稱量鬥③進行計量,稱重顯示控製器即采集重量數據, 當細喂料設定值時, 皮帶喂料機②改為慢速運行, 同時控製氣動喂料閘門④下降, 物料料層隨之減薄, 使K8凯发登录入口變小,減小了物料對稱量鬥的衝擊, 使稱重幾乎在靜態下進行。當達到預置設定值時, 皮帶喂料機②停止運行, 由氣動控製的斷料鬥⑤下降, 於是因慣性而離開了皮帶喂料機②的物料被截留在鬥內,稱量鬥③開始計量, 再由氣動排料門汽缸⑦打開排料門⑥, 排料完畢則自動關閉排料門⑧, 進入下一次稱重, 重複以上過程。
2.2.2 稱重傳感器
稱重傳感器是智能型定量稱重控製係統的關鍵部件, 其作用是把被稱量的物料轉換成電信號送稱重控製器進行處理。在使用稱重傳感器時,要遵守傳感器的量程和類型的選擇原則和方法。
2.2.3 稱重顯示控製器
(1) 工作原理
當傳感器承受到物料的重量時, 將重量信息轉變為毫伏級的電壓信號, 並輸出給儀表, 經放大器放大後再通過 A/D 交換器轉換成供計算機用的數字量, 計算機讀到數據後進行一係列的數據處理及分析, 然後發出各種控製信號, 這些信號經過多級驅動, 最後控製電磁閥, 由此實現了控製過程。
(2) 係統的硬件設計
( 3) 係統的軟件設計與功能
從功能上考慮, 智能型定量稱重係統的軟件設計應包括監控程序、初始化及功能判斷程序、自校程序和計量程序四個部分。其中監控為調試用程序, 它不參與儀表的控製。其它三部分程序應考慮如下幾個方麵:
①初始化及功能判斷程序, 該程序的目的是完成輸入、輸出口的設置、中斷向量的設置以及特定內存的設置, 並通過此程序決定下一步工作是執行自校還是計量。
②自校程序, 其功能是不斷對標準值進行采樣並顯示, 以便調整儀表和稱重傳感器的零點及靈敏度。
③計量程序。
2.2.4 智能型礦井提升定量稱重控製係統實例
智能型礦井提升定量稱重控製係統由立井箕鬥裝載設備 ( 定量稱重係統的秤體部分)和立井提升裝卸載定量稱重控製係統組成。實現對井下生產的煤炭進行定量裝載、提升的自動控製。
2.2.4.1立井箕鬥裝載設備
立井箕鬥裝載設備 ( 簡稱裝載設備)是煤礦立井從井下煤倉向多繩或單繩提升箕鬥裝載原煤的中間儲裝與計量裝置。按照中華人民共和國行業標準 MT- 21- 90 《立井箕鬥計量裝載設備》( 簡稱 MT- 21- 90)的要求, 該裝載設備應製成帶上開式扇形閘門, 直立計量鬥結構形式,計量方式采用定重或定容式。該裝置的組成原理與前麵介紹的典型秤體機械結構原理基本相同,在此不再累述。
2.2.4.2立井提升裝卸載定量控製係統
( 1)係統的組成
該係統主要由定重傳感器, 皮帶機、給煤機、油泵運行檢測裝置, 到位傳感器、煤位傳感器,裝卸載站、絞車房編碼電話, 上井口檢修信號箱,裝卸載站 PLC 隔爆控製箱和信號控製櫃, 絞車房中心控製計算機和信號控製櫃組成。
( 2) 主要功能
① 裝卸載控製櫃上有自動、手動連鎖、檢修點動三種模式,有對應控製對象的模擬顯示功能;
② 絞車房有 LED 裝卸載全過程的模擬顯示和計算機畫麵顯示;
③ 裝載站對定量鬥有定重、定容、定時三種控製及顯示, 在定重方麵有產量的日、月報表輸出功能;
④ 有提升次數自動累計功能, 有緊急狀態下提醒人信號功能;
⑤ 係統軟件有防止二次重複裝載功能, 操作控製係統有雙套備用功能, 能對多個工作傳感器的工作狀態實時監視;
⑥ 係統有對當前故障原因的顯示並記錄在曆史檔案內的功能;
⑦ 能與絞車電控實現全自動運行, 係統有自檢故障功能;
⑧ 係統信號發送方式有轉發式和直發式兩種功能, 係統采用通訊模塊實現了遠程通訊功能。
 3 結束語
通過對智能型礦井提升定量稱重係統的研究與應用, 在煤礦井下原煤產量計量、安全生產、節能減排等方麵取得了初步的成效。但還存在不足, 比如在係統零漂、氣動電磁閥工作時震動的影響等方麵, 還需要進一步的研究。但是我們堅信, 隨著稱重科技的不斷發展, 該係統的計量和控製性能一定會有較大的提高。

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