岱庄生建煤矿储装运系统技术改造与应用

米秀贤 昝银忠 王奕明

（山东省岱庄生建煤矿洗煤厂，山东 微山 277600）

1 商品煤装车发运现状

岱庄煤矿混煤及精煤产品主要储存在原煤、精煤仓内，各煤炭产品采用汽车进行发运，煤炭在装车过程中必须安排专人在现场放仓。装车时仓下扇形装车闸门打开，将仓内物料直接放入汽车内进行煤炭装车。装车发运过程存在较多问题：

（1）装车闸门及闸门溜槽等钢结构件锈蚀磨损严重，致使闸门强度减弱，存在很大的安全隐患。

（2）装车扇形闸门无定量功能，装车过程及装车量均依靠现场装车工人的经验进行，造成装载重量误差大。装载少了，车辆再从地磅返回，进行补装；装载多了，车辆也从地磅返回，卸载到地面。多次过磅，影响了装车效率，增加了工人的劳动强度。

（3）装车电液闸门故障率高，易失控导致滑仓，致使装卸频繁。

（4）装车过程中必须安排专人在现场放仓，仓口高、煤尘大、易撒煤，作业环境差，存在较大安全隐患。同时也不符合现代大数据、智能化、无人化要求。

基于上述存在的问题，必须对商品煤装车系统进行升级改造。

2 发展前景

商品煤装车系统自动化程度高、操作简单、装车效率高、速度快，而且环境污染小，极大地改善装车人员的工作环境，减轻装车人员的劳动强度。特别是在铁路运输费用明显低于汽车运输的情况下，快速装车系统体现出了优势，在煤炭产品装车发运中具有非常好的应用前景。

3 商品煤装车发运系统改造

3.1 提出改造方案

当前煤矿汽车装车从空车进矿到重车出矿经过登记信息、打印票据、过衡、给料装车、汽车冲洗、煤炭采样等一系列流程。目前登记信息、打印票据、过衡已经实现远程控制，但是给料装车、汽车冲洗仍采用人工操作，特别是装车过程主要依靠人工喊话和电液闸板人员操作配合完成。喊话指令传达不清，电液闸板坏损导致装车速度缓慢、供料不匀、撒煤的现象时有发生，增加了岗位人员和机器设备的作业时间，造成资源浪费。同时由于交通管理部门对车辆限吨，毛重不能超过31t，装车扇形闸门无定量功能，造成装载重量误差大，严重影响装车效率。

针对目前商品煤汽车装车发运流程繁琐、效率低等问题，岱庄煤矿装车系统改造要解决的主要问题是急需一种装载计量装置，运行可靠，能自动装载，不需要铲车辅助，实现无人值守定量装载，达到智能化、自动化、减人增效的目标。

通过对装车现场仔细研究，全面分析汽车装车系统存在的问题，进行各方调研及现场测绘，形成了汽车装车系统改造方案：

（1）采用全计量动态称重给料机替换现场的扇形装车闸门。

（2）增加集中控制与监控系统，将地磅空车皮重量信息引入给煤机称重控制系统，根据交管所要求直接输入需装车吨位，汽车到达仓下给煤机装车位置后，通过视频监控及定位系统，自动开启给煤机，待吨位达到后，给煤机自动停机，实现定量装车。

（3）设置红外线智能冲车站，通过红外对视、自动延时、挡杆控制等方式，确保所有出矿车辆必须进行全车冲洗。

3.2 改造后系统各环节结构特点

3.2.1 动态称重给煤机结构特点

（1）采用无阻尼高精度称重导料器

通过精确计算，设置合理铰接点位置，并设置定重导槽。无阻尼高精度称重导料器采用高精度大型数控机床一次性加工而成，该机构能够使输送带稳定张力段，便于精确称重计量。导料器设有槽内高分子无阻尼导料板和物料整形器，高分子无阻尼导料板防止物料黏贴在导料斗壁上，物料整形器对物料进行整形，被整形后的物料不会卡在皮带和导料槽之间，杜绝了皮带和导料槽之间的挤料而对称重的干扰。无阻尼高精度称重导料器体积小，导料量大，装载快速，提高效率。

为减少震动，机架整体进行了优化设计，结构强度大大加强，更适宜于称重。

（2）高精度旋连减震悬挂称重机构

高精度旋连减震悬挂称重机构的称重传感器两侧设置万向减震单元，避免振动、冲击等对称重传感器的干扰，提高称重传感器的稳定性。

（3）全防护柔性速度传感机构

全防护柔性速度传感机构采用高精度光脉冲信号，传感器设置在改向滚筒端部，采用柔性连接，随动效果好，避免了打滑造成速度误差。在速度传感器或皮带处或链带处设置恒温保护装置，杜绝了温度变化对速度传感器、皮带涨紧力的影响。速度传感器外部设置防护壳，能够有效隔离水、粉尘等，防护性能全面且效果好。

（4）设置单独的液压闸门

为便于测量皮重，设置了独立给料机之外液压闸门。大推力液压闸门悬挂单元驱动液压缸采用冶金液压缸，耐压等级高；密封件采用国内或国外名牌产品，密封效果好，运行阻力小；平板闸门闸板采用高强度耐磨板并设计成齿形结构，关闭阻力小，耐磨损；平板闸门滑道采用抗砸滚轮滑道，滑道强度高，滚轮使用寿命长，闸门运行顺畅，阻力小。

（5）全息高精度悬挂称重单元

全息高精度悬挂称重单元的传感器选用高精度S型传感器，结构先进，抗干扰能力强，称重精度高，长期稳定可靠。

为减少皮重变化的影响，前部刮煤板做了特殊设计，做到清煤彻底。

3.2.2 远程自动化控制系统的特点

（1）自动化系统的组成。现场配置就地操作端，方便现场维护和操作，方便设置系数。现场屏显操作端具备人机界面，采用中（英）文界面，人机交互方便，简单快捷，能够设置各种参数，及时调整和控制。设置就地控制按钮，方便现场安装调试，也可就地进行操作和控制。

（2）设置集控中心。集控中心设置图像，操作计算机，监控计算机，声音对讲，集声光电于一体，人机交互丰富，方便控制。

（3）现场设置RFID卡刷卡器和现场PLC，交互方便，刷卡器旁设置视频对讲机，方便司机和集控中心交换信息。

（4）设置了三色信号灯，方便实际人机交互。

（5）设置了电铃，方便集控中心提醒实际装煤过程中车辆运行。装载车辆也可在自己车辆上面装微型摄像头，在驾驶室内即可观察装载情况。

（6）设置功放和喇叭，方便广播。

（7）设置PLC柜，用于控制系统整体工作。PLC采用施耐德产品，配置双通讯接口，采用MODBUS或ASCII通讯，接口丰富。

（8）设置数据库。通过刷卡采集集控中心对应车辆的皮重、毛重、车牌等信息，通过设置整车重量，计算装载重量，系统按照装载重量装车，到达重量后停机，声光提示离开。

（9）设置车辆堆煤传感器。堆煤高出车厢自动提醒司机前行，定重完成装载后，提醒车辆离开，整个过程无需集控室人员干预。

（10）设置另一数据库，可保存装载信息，可定期查看和清除。

（11）在PLC内建一数据库，根据集控中心装载重量数据，计算误差，可自动校验系数。

（12）现场设置监控摄像机。

（13）变频控制柜。变频柜和无级变速器共同作用，提供0～72转速/分钟，变速范围更大，工频和变频互转，工频具备热保护，可就地控制和远程控制，具备工频、变频及各种故障报警等指示。

（14）整个系统通过以太网进行数据交换。

（15）集控中心设置手动，自动，半自动。手动时，并不限制装载重量；半自动时，需要人工录入皮重，并自动装载；自动时，根据刷卡采集集控中心数据装车。

4 商品煤装车发运系统工作过程

（1）每辆汽车配置一张RFID卡，用于识别汽车身份信息。

（2）数据库存储每张RFID卡对应的车辆信息、车号、最大准许装载重量、煤质、煤品等信息。

（3）汽车空载进入测量皮重地磅，位置传感器定位，刷卡车辆身份识别，按确定按钮，皮重信息进入远程数据库。

（4）汽车进入装载位置，有视频对讲可以和集控中心远程对讲，集控中心也可通过视频主机向现场发布命令。

（5）可以刷卡连接数据库，根据数据库确定最大装载重量或额定装载重量。

（6）汽车装载前，先由电铃报警0～10s，汽车调好装载位置。

（7）10s后，动态称重给煤机装载设备自动给料。

（8）在一个位置装载煤位超出设定位置，物位传感器测量到信号，自动报警，指示灯提示车辆前移，循环下个装载距离，然后，到达装载位置，报警灯光提示，周而复始循环。

（9）当到达计算重量或设置重量时，动态称重给煤机装载设备自动停止给料，并报声光警提示离开。

（10）载重车辆进入红外线智能冲车站，进行全车冲洗。

（11）驶出冲洗池后进行商品煤采样。

（12）到达无人值守磅房，司机刷卡自动完成称重计量、数据上传、单据打印，出矿。

5 结语

该系统对现有商品煤汽车装车系统进行优化，新增动态称重给煤机和无人值守给煤装车系统，取代铲车装车和专人现场放仓，实现自动识别、自动计量、自动清洁装车，装车精度误差为±100kg，杜绝了超吨卸车造成扬尘污染和误装车问题的发生。整个商品煤装车发运时间也由原来的10min/车降至5min/车，效率提高了50%，加快了销售发车速度，也有效避免了因人为操作造成的廉洁风险的发生。