装车站块煤车标识自动喷洒装置

郄娇颖

装车站块煤车标识自动喷洒装置

郄娇颖

介绍了大同煤矿集团公司云冈矿装车站块煤标记自动喷洒装置的设计、实施及使用，对系统的组成、工作原理、工艺流程等进行了分析，对搅拌装置、喷洒管路、旋转装置等进行了详细的设计说明。

煤矿运销；块煤运输；喷涂标记；自动喷洒装置

0 前言

煤矿装车外运遇到块煤时必须用白灰水洒在煤车最上层作为标记，以防每节车内块煤丢失洒落造成亏吨，避免供需双方产生纠纷。目前各装车站所使用白灰水都是人工调和，手工喷洒，经常出现喷洒不均匀、不到位、难以规范等现象。有时也起不到标记作用，而且劳动强度大，费时、费力、费料且不安全。针对这种情况，云冈矿装车站根据现场实际情况和装车工艺流程，设计制作了自动喷洒装置，取代人工喷洒，从而达到安全、省时、省力、喷洒均匀的目的。

1 自动喷洒系统组成及工作原理

1.1 系统组成

整套系统由喷洒管路、搅拌器、旋转装置、电气控制4部分组成。喷洒管路由球阀、电磁阀、流量计、连接管路、旋转机构、喷洒架等组成。搅拌器由搅拌机、电机、行星摆线针轮减速机、联轴器、叶轮、搅拌轴、搅拌桶等组成。旋转装置由直立电机、微型摆线针轮减速机、联轴节组成，用于带动喷洒钢管作旋转运动，达到理想的喷洒效果。电气控制由隔离开关、按钮、接触器、过热继电器、转换开关、光电开关等组成，用于控制各电器部件的运行。

1.2 工作原理

搅拌器在喷洒钢管的上方并与喷洒钢管喷液口保持一定高度差，产生合适的喷洒水压。本装置高度差为3 000 mm。喷洒钢管及驱动装置高于车皮上方300 mm。根据现场情况，旋转装置及喷洒钢管安装在装车提升溜槽上，随装车提升溜槽可上下升降，即装车时放下装完车后随溜槽提起。白灰和水按比例加入搅拌桶内，经电机驱动减速机输出轴驱动叶轮进行不间断均匀搅拌，白灰水将靠高差水压经出液口球阀、电磁阀、管路、流量计、喷洒钢管进行喷洒。同时旋转装置带动喷洒钢管按设计速度作圆周转动，使喷洒出的白灰水形成螺线形，从而达到标记效果。车皮与车皮之间装有光电开关，自动控制关闭电磁阀停止喷液，以防止浆液在空档间喷到车外。装车完毕，将喷洒钢管喷口连接到搅拌桶入口作加水管用，同时可对喷洒管路进行冲洗。自动喷涂装置见图1。

图1 自动喷洒装置工艺流程

2 搅拌器设计

2.1 浆水搅拌容器选型

搅拌容器选用PE聚乙烯圆柱形贮存罐，具有防腐蚀、耐酸碱、易清洗的特性，所以适合定制一次性浇铸成型罐。根据云冈矿装车站杂型车（混装车）块煤实际情况，按照杂型车每列最多60节车皮计算所须浆水量，一列车最多需白灰浆水2 500 kg，考虑部分剩余量，最终圆柱形贮存罐直径确定为1 000 mm，高度确定为2 800 mm，圆柱形贮存罐容积为2.2 m3。

2.2 搅拌器选型

圆柱形贮存罐直径为1 000 mm，搅拌叶片尺寸可按400 mm×100 mm由钢板加工而成，安装于浆水容器搅拌轴上。叶片速度按搅拌程度计算需2 r/s。在搅拌过程中，搅拌机启动时叶片所承受的阻力最大，因此按此时所承受的阻力作为最大载荷计算扭矩[1]如下。

载荷：F=KV＝3.7×2.8×60＝622 N。

扭矩：T=kFL＝0.8×622×0.4=199 Nm。

式中：F——计算最大负荷，N；

K——白灰水阻力系数，取3.7；

V——叶轮线速度，m/s；

T——扭矩，Nm；

k——工况系数，取0.8；

L——叶轮长度，m。

依据所计算的理论扭矩数，考虑传动比，搅拌机选用成套的直立型摆线针轮减速机，型号为X4B12，功率4 kW，电压AC380 V，输入转速1 450 r/min，速比11。

根据搅拌机、搅拌轴、搅拌叶片尺寸，设计加工搅拌机支撑固定架置于搅拌容器上方。搅拌器装配关系见图2。

2.3 管路及附件选型

喷洒管路及附件按照防腐耐用经济的原则，储罐与流量计间选用1英寸镀锌钢管，流量计与连接钢管间选软连接即1英寸缠绕液压胶管，连接钢管与喷洒钢管选用1/2英寸镀锌钢管。所有闸阀选用1英寸不锈钢球阀，电磁阀选用1英寸不锈钢电磁阀。

2.4 旋转装置选型

图2 搅拌器装配关系

旋转装置主要用于驱动喷洒钢管作圆周运动；同时，通过专门设计的旋转机构实现与连接钢管的相对分离旋转。由于喷洒钢管旋转阻力小，杂型车装车速度为0.25 m/s，圆周喷洒浆水间距0.2 m。因此，旋转装置转速可按60 r/min选型。据此，选用直立摆线减速机，型号为WB6-120，功率0.75 kW，电流AC380 V,速比12.5。旋转装置装配关系见图3。

图3 旋转装置装配关系

2.5 电气及PLC集控选型

为便于操作，保证系统运行可靠安全，自动喷涂装置采用本地与集中两种操作方式进行控制。按照所选电气设备及控制要求，电气主回路及本地控制回路原理见图4[2]。

集中控制选用PLC可编程序控制器进行。由于输入参数、输出参数少，可选用西门子S7-200PLC小型可编程序控制器即可。存储器选用CPU224XP，监控软件选用WINCC6.0，编程软件选STEP7-MICRO／WINV4.0，PC机监控[3]。PLC网络硬件配置见图5。

图4 电气主回路及本地控制回路原理

图5 PLC网络硬件配置

3 结束语

自动喷洒装置于2012年10月在云冈矿装车站安装使用，经过1年多的运行，效果良好。不仅运转安全稳定可靠、喷洒标记规范清晰，而且操作集中、故障少、维护方便，减轻了操作员工劳动强度。该装置完全满足快速装车站块煤车喷洒标记的各项技术要求，可在其他装车站推广应用。

[1]陈国定.机械设计基础[M].北京：煤炭工业出版社，2005.

[2]方承远.工厂电气控制技术[M].北京：煤炭工业出版社，2005.

[3]廖常初.PLC编程及应用[M].北京：煤炭工业出版社，2003.

Automatic Spraying Device of Lump Coal Car's Logo in Loading Station

Qie Jiaoying

The paper introduces the design,implementation and use of automatic spraying device of lump coal car's logo in loading station in Yungang Mine of Datong Coal Mine Group,the system composition,working principle and process flows are analyzed,the detailed design specification of themixing plant,spraying pipe,rotary device and so on is introduced.

coalmarketing；coal transport；spraying tag；automatic spraying device

TD562

B

1000-4866(2015)01-0047-03

2014－12－06

郄娇颖，女，1978年出生，2013年7月毕业于江苏大学（机械设计及其自动化专业），现在大同煤矿集团公司云冈矿工作，助理工程师。