防冻液自动喷洒系统在装车站的研究与应用

肖鹏 卢斌

摘 要：本文阐述了选煤厂装车站防冻液自动喷洒系统的组成、工作原理、硬件设计和软件设计等。防冻液喷洒系统分煤流喷洒系统和大臂喷洒系统，煤中喷洒和车皮中喷砂。通过触摸屏和PLC实现集中控制、利用液压作为动力传动和高、中、底三个限位来实现不同车型的选择，加设起喷雷达、测速雷达和停喷雷达实现防冻液在装车系统中的自动化。实际运用表明，该系统设计合理、有效、安全可靠。通过实际使用，验证设计具有控制精度高、实用性强、操作简便和经济效益好的优点。

关键词：防冻液；自动喷洒；装车站；研究设计与应用

中图分类号：TH16 文献标识码：A

文章编码：1672-7053（2017）07-0163-02

Abstract：This paper describes the composition， working principle， hardware design and software design of antifreeze automatic spraying system at the loading station of coal preparation plant. Antifreeze spray system is divided into coal flow sprinkler system and arm spray system， coal spray and wagon spray. Through the touch screen and PLC to achieve centralized control， the use of hydraulic power as a power transmission and high， medium and bottom three limits to achieve the choice of different models， add a radar， radar and jet radar to achieve antifreeze in the loading system Of automation. The actual application shows that the system design is reasonable， effective， safe and reliable. Through the actual use， verify the design with high precision control， practical， easy to operate and the advantages of good economic benefits.

Key Words：antifreeze； automatic spraying； loading station； research design and application

中煤平朔集团有限公司是现代化大型亿吨级煤炭基地，煤炭外运主要由7个装车站来完成。安太堡选煤厂装车站就是其中之一。安太堡装车站位于山西省朔州市，冬季气温较低，煤炭运輸过程中容易冻结，精煤粘结在火车车厢内壁上。本全自动喷洒系统主要分车厢喷洒、煤流喷洒和装车溜槽喷洒三部分。防冻液喷洒系统分手动和自动两种模式，喷洒大臂上设置了防撞杆，具有防撞功能。本系统设计合理、运行稳定、自动化程度高、控制精度高和喷洒效果好，达到了全自动化控制和降耗增效的目标。本项目结合实际需要，结合装车站现在的情况，设计了防冻液自动喷洒系统。

1防冻液自动喷洒系统的基本构成及工作原理

1.1防冻液喷洒系统基本构成

此防冻液自动喷洒系统充分考虑北方冬季严寒的天气，结合火车运煤铁路上的要求，设计了大臂喷洒系统、煤流喷洒系统、防冻液补给系统、电气控制系统、液压系统和监控系统。各个系统都由许多小单元组成，实现相应的功能，在每台防冻液泵的管路上设置了流量计，用于计量防冻液喷洒数量，实现信息化管理；电气控制采用小型PLC结合触摸屏的现代化控制方式；在防冻液大臂喷洒处安装了摄像头，集控室安装主机和显示器，实现了实时对大臂喷洒情况的监视作用。防冻液喷洒系统基本构成如图1所示，由大臂喷洒系统、煤流喷洒系统、防冻液供给系统、电气控制系统、液压系统和监控系统组成。

1.2防冻液喷洒系统工作原理

本防冻液喷洒系统主要由六大部分组成。系统的控制分为集控控制和就地控制。火车进入装车站后，集控员开启液压泵， 移出大臂；开启煤流泵和大臂喷砂泵。当有煤流时，煤流开关动作，实现对煤中喷洒防冻液，无煤流时，开关释放，喷液电磁阀闭合，停止喷洒。车皮周围喷洒部分由测速雷达、起喷雷达和停喷雷达共同控制， 当车皮行至两车皮间空档时，喷液电磁阀闭合，回液电磁阀打开， 停止喷液。在此过程中，速度雷达一旦检测到车皮向前行走，则立即启动电磁阀喷液；当车皮停止或倒退时，速度雷达不动作，停止喷洒。在整个喷洒过程中，还可根据天气气温情况，通过上位机监控画面调节泵的频率，控制设定喷洒流量。

2喷洒系统硬件设计

2.1防冻液泵组成设计

根据北方实际气温条件、铁路部门的要求和系统可靠性的需求，本系统由四台防冻液泵组成，分别是大臂主泵、大臂备用泵、煤流主泵和煤流备用泵。在泵房配有相应配电盘，实现对各个泵的远程控制和就地控制。每台泵都是变频控制，实现对泵0-50HZ变频控制。

2.2大臂喷洒系统设计

大臂喷洒系统主要完成对火车车厢内部周围的喷洒，大臂喷洒系统主要由固定底座、回转盘、回转马达 、回转臂、大臂、喷洒缸、喷头、接近开关 和防撞车装置等组成。如图2所示。

回转马达带动大臂实现在工作位和非工作位上来回移动。喷洒缸可以上下移动，实现对不同车型（C80、C70和C63）的喷洒任务。防撞车装置可以防止防冻液大臂和火车相撞，发生事故，当防撞开关动作时，大臂会自动往上移动，直到达到最高位（高限位处）。

只有当大臂在工作位时，大臂喷洒电磁阀才可以喷洒。大臂在从非工作位移到工作位时，大臂必须在高位才可以移动，这样设计是为了防止大臂和火车车厢相撞，这样的设计安全合理。

大臂的喷洒是由测速雷达、起喷雷达和停喷雷达一起控制的。三个雷达可以是投入状态和不投入状态。当是投入状态时，测速雷达有返回（车厢在移动）时，如果起喷雷达动作，喷洒电磁阀吸合，大臂开始喷洒，火车移动，停喷雷达动作（停喷雷达在火车车皮沟挡之间），喷洒电磁阀释放，停车喷洒。当测速雷达没有返回（火车不移动时）时，无论起喷雷达和停喷雷达有没有动作，喷洒电磁阀都不会吸合。

2.3煤流喷洒系统设计

在装车塔楼顶部溜槽处装设煤流开关，防冻液 喷嘴安装在溜槽边上，当有煤流时，煤溜开关动作，煤流管道上煤流电磁阀吸合，开始喷洒防冻液，防冻液会在煤下落过程中均匀掺和在煤中。煤溜停止时，煤溜开关不动作，煤流管道上煤流电磁阀不吸合，则喷洒停止。

2.4其它系统设计

2.4.1防冻液供给系统设计

该系统由储液罐、离心泵、电磁阀、手动阀、吸液过滤器、阀前过滤器、管道压力变送器和流量计等组成。离心泵由调频电机拖动，通过电机变速使主管道保持稳定压力。

2.4.2防冻液视频监控系统设计

该系统由视频采集和集控显示两部分组成。现场安装球机摄像头，用来采集大臂实时现场情况；在集控室安装主机和显示器，用来实时显示现场情况，集控员可以实时了解现场大臂情况和防冻液喷洒情况，视频可以刻录，记录一定时间段摄像头的录像，用于管理者查看。

3 喷洒系统软件设计

整个控制系统由协调管理级和直接控制级两部分组成。协调管理为上位机，采用AB触摸屏；直接控制级为下位机，采用西门子编程软件进行系统编程开发。上位机采用触摸屏进行上位画面设计。系统程序设计充分考虑了现场实际运行连锁保护条件，程序设计简单合理明了，运行可靠；设计非常科学化、人性化、合理化。上位机设计一目了然、直观友好、操作简单方便、操作人员准确地进行操作。

3.1控制系统上位机设计

上位机画面设计本着功能齐全，简单明了，操作方便的原則设计，主要由喷洒控制部分，泵控制部分，大臂升降控制部分和大臂移出移进控制等。

泵控制实现0—50HZ的调频控制，实时显示泵的运行情况，当出现变频器报警时，可以在上位机复位。大臂升降可以进行三个位置的选择，分别是C80、C70和C63。

3.2控制系统下位机设计

下位机主要设计独特地方是大臂喷洒系统的自动喷洒控制，雷达的控制都加了延时，避免误动作程序运行具体如下所述：

大臂的喷洒是由测速雷达、起喷雷达和停喷雷达一起控制的。三个雷达可以是投入状态和不投入状态。当是投入状态时，测速雷达有返回时，如果起喷雷达动作，喷洒电磁阀吸合，大臂开始喷洒，火车移动，停喷雷达动作，喷洒电磁阀释放，停车喷洒。当测速雷达没有返回时，无论起喷雷达和停喷雷达有没有动作，喷洒电磁阀都不会吸合。

4结论

本文所述防冻液自动喷洒系统已经在中煤平朔集团有限公司煤炭洗选中心7个装车站推广应用，运行稳定可靠，操作方便简单。此系统具有以下特点：

1）结构简单合理，操作简单便利。

2）实现全自动喷洒，减少人工劳动力。

3）根据不同车型，实现相应选择的喷洒。

4）抗干扰能力强，信号连续易控制，效果十分理想。

本防冻液喷洒启停准确且喷洒效果十分理想，可以大量节约防冻液从而降低成本，具有重要的实际应用意义。

参考文献

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