选煤厂的智能快速定量装车系统设计

李晓强

（华阳集团技术中心，山西阳泉045000）

煤炭装载与运输在注重装载速度的同时，必须更加关心在装载过程中的自动化、精确性以及安全性。自动定量装车系统广泛地应用于港口、选煤厂的物料、煤料装车。针对选煤厂现有装车系统存在装车速度慢、装车精度低、自动化水平低下的问题，设计了基于PLC 控制技术的智能快速定量装车系统。

1 自动定量装车系统工艺流程

选煤厂自动定量装车可分为车辆管理系统、远程读卡系统以及装车系统三部分。选煤厂自动定量装车工艺流程，见图1。

图1 选煤厂自动定量装车工艺流程

1.1 系统组成

（1）车辆管理系统。主要完成对车辆信息的读取和存储，对于新入装车站的车辆，对车牌号、载重量、车型、单位、联系方式等信息进行记录，并存入本地装车信息管理系统，形成该车辆的一条记录信息[1]。对于历史车辆，则经车牌对比后，直接从装车信息管理系统中提取该车辆信息，进入装车站装车通道。该系统主要通过安装的红外摄像头获取车辆车牌信息。

（2）远程读卡系统。主要通过安装在装车通道口的远程读卡系统获取装车车辆信息，如车牌号、载重量、车型等，并将上述信息传送给装车系统。

（3）装车系统。获取远程读卡系统发送过来的装车车辆信息后，自动控制给煤机、皮带运输机、缓冲仓、定量仓、装车溜槽运行，按照装车车辆信息进行精确装车。

1.2 主要设备设施

（1）控制柜。每一台控制柜控制一台带式输送机和两台给煤机。

（2）带式输送机。带式输送机向上运煤料的倾角保持在18°～21°之间。

（3）缓冲仓。缓冲仓的容积约为330 m3，缓冲煤料重量上限为1 000 t。缓冲仓内安装有料位检测装置。缓冲仓的下部设置有四个卸料口，尺寸为1.2 m×1.5 m，安装有四个颚式配料闸板，分别由两个油缸推拉做开关动作，动作速度可调节。缓冲仓用于缓冲接收带式输送机输送的煤料，作为向定量仓输送煤料时的中转，保证定量装车系统串联操作的可靠性和安全性。

（4）定量仓。定量仓的容积约为45 m3，称重上限为100 t。定量仓上部有通气孔与缓冲仓相连，目的是防止煤料瞬时冲入定量仓后，内部气体可以排出，以防喷煤。定量仓底部安装有四个称重传感器，称重传感器保持垂直安装，并由限位开关固定，防止传感器倾斜或位置变化导致称重精度降低。定量仓用于对煤料进行精确称重，并将称重后的煤料输送至装车溜槽。定量仓是快速定量装车系统的核心部件，直接关系到快速装车系统的精度和速度。位于定量仓的四个称重传感器完成对煤料的称重工作，为保证称重煤料的精度，采用多次称重取算术平均值的方法降低称重误差，提高煤料称重精度。

（5）溜槽。溜槽可以垂直升降，当待装列车到达指定位置后，溜槽自动降低到合适高度，煤料沿溜槽装入列车车厢。在列车车厢安装有光电开关，用于检测列车车厢是否达到指定位置，安装的超声波物位计用于指示溜槽升降的高度。

2 智能定量快速装车系统设计

2.1 系统组成

智能定量快速装车系统由储煤仓、给煤机、带式输送机、缓冲仓、定量仓、装车溜槽六部分组成，见图2。

图2 定量仓称重自动快速装车系统

2.2 系统流程

待装列车到达装车站后，装车系统按照远程读卡系统获取的列车信息，确定需要开启的给煤机台数以及给煤量。启动皮带运输机，将煤料经皮带运输机运输后存储至缓冲仓。根据缓冲仓内料位的变化，动态调整给煤机的给煤量。待缓冲仓的煤料达到指定料位后，控制A、B、C、D 四个颚式配料闸板将煤料卸入定量仓[2-3]。定量仓下部的称重单元实时称量煤料重量，待达到目标重量后，缓冲仓的配料闸板关闭。在定量仓内部设置有四级料位监测点，通过煤料达到的位置控制缓冲仓A、B、C、D 四个闸板的开启和关闭。刚开始配料时，A、B、C、D 四个闸门都打开，当煤料料位到达第一级料位监测点后，控制A、B、C、D 四个闸门处于半开状态；当煤料料位达到第二级料位监测点后，关闭A、C 闸门；当煤料料位到达第三级料位监测点后，关闭B 闸门；当煤料料位达到第四级料位监测点后，关闭D 闸门，自动配料完成，全过程约在14 s内完成。待装列车达到溜槽位置后，定量仓闸板开启，同时垂直调整溜槽高度，将精确称重的煤料由装车溜槽运输至行进的列车车厢，最后由溜槽进行列车车厢的平煤操作[4]。上述为一次列车装车过程。装车溜槽装车的同时，皮带运输机循环将煤料运输至缓冲仓，进行第二次循环装车，从而实现连续快速定量自动装车。

2.3 系统方案

智能定量快速装车系统方案设计框图见图3。该系统的核心部分为PLC 主站、PLC 分站部分，PLC 分站获取给煤机、储煤仓以及带式输送机参数信息，PLC 主站与PLC 分站之间采用CAN 通信完成数据传送。装车系统中需要控制的部分有缓冲仓中的闸门A、B、C、D 的卸料阀四级控制，定量仓中的闸门A、B 的卸料阀两级控制，还包括对装车溜槽的上升、下降垂直控制，左、右平煤控制，对油泵电机、给煤机电机、带式输送机电机的启动、停止控制，对待装列车的变频牵引控制。最后还包括远程操作台的按钮控制和操作指示灯控制。

图3 智能定量快速装车系统方案设计

3 应用分析

设计并实现的智能定量快速装车系统在某选煤厂进行了为期6 个月的工业试验，共装载C70型整列列车1228 列，运输煤料5.838 27 Mt，每小时装车能力为6 000 t，单列列车装车精度≦0.1%，整列列车装车精度约为0.5%；装载单列列车时间控制在39～45 s/节，装载整列列车时间控制在51～59 min，既提高了装车速度也提高了装车精度。

4 结语

选煤厂用智能快速定量装车系统能够提高现有装车系统的生产效率。同时，也提高了自动定量装车精度以及装车质量。另外，该系统可以实现装车系统的智能化生产，减少装车系统人员的数量，避免发生事故时的人员伤亡，具有较好的经济效益和社会效益。