李孝文 王 洋

(寶雞西北有色七一七總隊有限公司，陜西 寶雞 721000)

在礦山生產(chǎn)中，料倉是礦山生產(chǎn)的重要組成部分[1]。長期以來，我國礦山生產(chǎn)都是由傳統(tǒng)料倉進行存料，傳統(tǒng)料倉的自動化程度低，不能自動監(jiān)測物料位，需要人工實時觀察。隨著社會日新月異的發(fā)展，機械設(shè)備在不斷被進行自動化升級改造，本文根據(jù)礦山企業(yè)實際情況設(shè)計了一種適用于礦山生產(chǎn)的料倉自動切換裝置。

1 料倉進料過程研究與分析

目前，我國很多礦山生產(chǎn)均設(shè)置兩個以上料倉，這些料倉均由同一來料輸送帶進行送料，并通過設(shè)置在料倉頂部的分料皮帶對料倉進行分料。日常生產(chǎn)中，工人需要實時觀察料倉物位情況，并根據(jù)料位手動切換控制電路，讓分料皮帶滾筒電機進行正反轉(zhuǎn)，皮帶隨即按不同方向進行運轉(zhuǎn)，從而達到將物料送入不同料倉的目的。

整個倒倉過程需要人工參與，存在以下問題：1)人工控制對工人的責(zé)任心要求高，當(dāng)工人未及時觀察掌握料倉物位時，可能發(fā)生料倉缺料或者溢出情況，影響生產(chǎn)的正常運行。2)對料倉的物位把握不準(zhǔn)，手動切換的頻次會增加，縮短了皮帶電機的使用壽命。3)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的揚塵會對職工產(chǎn)生職業(yè)病危害。4)工人的勞動強度大，且全員勞動生產(chǎn)率較低。

隨著自動化裝備的不斷發(fā)展，對料倉進料過程實現(xiàn)自動化控制取代人工控制是一個趨勢。作者根據(jù)礦山實際情況，設(shè)計出了一套適合礦山生產(chǎn)料倉進料的自動切換裝置，主要實現(xiàn)了自動監(jiān)控料倉物位，繼電器控制不同接觸器，促使電機自動改變轉(zhuǎn)動方向?qū)崿F(xiàn)料倉自動切換進料等功能[2]。

2 料倉自動切換裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計和工作原理

設(shè)計的礦山生產(chǎn)料倉自動切換裝置主要由送料皮帶、分料皮帶、皮帶滾筒電機、超聲波物位計、接觸器、繼電器、斷路器等設(shè)備及元件組成。其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

1—送料皮帶；2—分料皮帶；3—皮帶滾筒電機；4—超聲波物位計A；5—料倉A；6—超聲波物位計B；7—料倉B；8—接觸器A；9—接觸器B；10—繼電器A；11—繼電器B；12—斷路器圖1 礦山生產(chǎn)料倉自動切換裝置的結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1 Structure diagram of automatic switching device for mine production bin

該礦山生產(chǎn)料倉自動切換裝置的工作原理為：超聲波物位計[3]測量出料倉的料位，當(dāng)達到預(yù)先設(shè)定好的料位時，會產(chǎn)生控制信號并將此控制信號傳輸給繼電器、接觸器、斷路器和皮帶電機組成的程序控制系統(tǒng)，利用電源相線順序的改變來控制皮帶滾筒電機按正反轉(zhuǎn)動，來帶動分料皮帶正向或者反向轉(zhuǎn)動，從而達到料倉自動切換的目的。

具體控制過程為：在料倉A5和料倉B7內(nèi)分別安裝超聲波物位計A4和超聲波物位計B6，超聲波物位計能夠?qū)崟r探測出各料倉的物位。物位計A4和物位計B6的外部繼電器輸出分別控制繼電器A10和繼電器B11；繼電器A10和繼電器B11控制接觸器A8和接觸器B9互鎖(即：當(dāng)接觸器A8吸合時，接觸器B9即斷開)，進而控制接入的皮帶滾筒電機3的電源ABC相順序，最終實現(xiàn)皮帶滾筒電機3正轉(zhuǎn)或者反轉(zhuǎn)。如圖1所示，皮帶滾筒電機3正轉(zhuǎn)時物料會被輸送到料倉B7，皮帶滾筒電機3反轉(zhuǎn)時物料會被輸送到料倉A5。

3 裝置主要部件設(shè)計及裝置先進性

3.1 超聲波物位計的選擇

試驗過程中，分別嘗試了自動重錘料位計[4]、雷達物位計[5]和超聲波物位計等3種不同的物位計。

自動重錘料位計由PLC發(fā)出信號來控制重錘上升或者下降來測量出物位，但由于物料以一定的速度和重量被輸送到料倉，該物位計容易出現(xiàn)埋錘、斷錘等缺點。

雷達物位計是其探頭發(fā)出高頻脈沖信號并沿纜繩傳播，當(dāng)脈沖信號遇到物料表面時反射回來被接收器接收，并將距離信號轉(zhuǎn)化為物位信號。但該物位計受物位波動及噪音影響較大，致使測量不準(zhǔn)確。

超聲波物位計在物位測量過程中，超聲波信號由超聲波探頭發(fā)出，經(jīng)物料表面反射后折回，由同一個探頭接收，測量超聲波的整個運行時間。由超聲波發(fā)射至接收所經(jīng)歷的整個運行時間乘以聲速就可以計算出物位高度，從而得出物位的測量結(jié)果。

超聲波物位計測量的數(shù)據(jù)較為準(zhǔn)確，受外界環(huán)境影響較小，適合礦山料倉物位的測量，因此選擇使用超聲波物位計。

3.2 物位計的安裝設(shè)計

物位計A4和物位計B6分別設(shè)置在距離各自料倉頂部邊沿以下5 cm位置處。該設(shè)計主要考慮的是：1)降低由于安裝引起的檢測誤差值，增大檢測的準(zhǔn)確性。2)在料倉進料過程中料不溢出的情況下，保證料倉的最大容量，減少分料皮帶的正反轉(zhuǎn)次數(shù)，從而減少操作頻次，延長電機的使用壽命。

3.3 分料皮帶的安裝設(shè)計

分料皮帶2的兩端分別位于距離料倉A5和料倉B7頂部邊沿以上20 cm位置處。設(shè)計的主要目的是：1)可通過視頻監(jiān)控的手段實時觀測到進料是否正常以及進料的多少和粗細情況。2)降低下料位置，減少下料過高而引起的揚塵。3)避免增大送料傳送裝置的安裝空間。

3.4 該料倉自動切換裝置的先進性

1)能夠自動監(jiān)測物料位、自動切換料倉，實現(xiàn)生產(chǎn)自動化、智能化。

2)消除人工監(jiān)測物料時存在的各種問題，如出現(xiàn)料倉缺料或溢料而影響生產(chǎn)的問題，需要實時監(jiān)測導(dǎo)致的職工勞動強度大、工作效率偏低的問題，產(chǎn)生的粉塵導(dǎo)致職工的職業(yè)危害問題等。

4 應(yīng)用實踐

2018—2019年，該裝置在寶雞西北有色地質(zhì)二里河礦業(yè)有限公司和陜西震奧鼎盛礦業(yè)有限公司得到應(yīng)用。裝置部分設(shè)備技術(shù)參數(shù)見表1。兩年來，礦山使用效果良好，主要體現(xiàn)在：1)料倉倒倉實現(xiàn)了自動切換控制，選礦廠減少了4名皮帶工，提高了勞動生產(chǎn)率。2)未出現(xiàn)料倉溢料及缺料的情況。

表1 自動切換裝置部分設(shè)備的技術(shù)參數(shù)Table 1 Technical parameters of some equipment of automatic switching device

5 結(jié)語

1)利用電源相線順序的改變來控制具有正反轉(zhuǎn)功能的電機按不同方向轉(zhuǎn)動的基本原理，設(shè)計并改造的適用于礦山生產(chǎn)料倉自動切換裝置，可實現(xiàn)料倉進料的自動切換及生產(chǎn)的自動化，減少用工數(shù)量，提高了全員勞動生產(chǎn)率。

2)超聲波物位計能夠較為準(zhǔn)確地測量出料倉的物位，消除了料倉缺料及溢出現(xiàn)象，減少了分料皮帶切換的頻次，延長了電機使用壽命。

3)裝置能夠從實際出發(fā)，通過合理的安裝設(shè)計，增強了裝置的準(zhǔn)確性、有效性，降低了粉塵的產(chǎn)生，應(yīng)用效果良好，具有較強的實用價值，值得向類似選礦廠推薦使用。