潘金茹

（晉能控股煤業(yè)大友選煤有限責(zé)任公司，山西 大同 037001）

引言

在運(yùn)輸煤炭物料的過程中，需要借助溜槽進(jìn)行轉(zhuǎn)載，但是在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)經(jīng)常出現(xiàn)堵塞的現(xiàn)象。高落差轉(zhuǎn)載溜槽是一個(gè)物料通道，具有導(dǎo)向性以及緩沖作用，可以保證物料能夠在密封的狀態(tài)下，將輸送機(jī)帶速傳遞給輸送機(jī)。由此可以看出，在設(shè)計(jì)溜槽結(jié)構(gòu)時(shí)，通常必須設(shè)置合適的轉(zhuǎn)載高度，一般將轉(zhuǎn)載槽的形狀設(shè)置為“S”形，這樣在改變物流運(yùn)動(dòng)方向時(shí)，保證物料能夠表現(xiàn)出的一定的滑行運(yùn)動(dòng)。通常情況下，溜槽中的物料是借助慣性以及相應(yīng)的慣性實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的，物料運(yùn)行的過程中受到溜道角度；表面狀態(tài)；物料顆粒度；流量等因素影響。

因此，在排堵裝置上面設(shè)置智能化的控制單元，這樣可以保證溜槽連續(xù)的運(yùn)行，有效地優(yōu)化輸送機(jī)的工作能力。

1 溜槽堵塞的成因分析

溜槽包括傾斜直線段、彎道單元、緩沖單元，圖1表示相應(yīng)的結(jié)構(gòu)圖。

在物料位于溜槽直線段時(shí)溜槽將會(huì)做直線運(yùn)動(dòng)。這時(shí)可以選擇物料溜槽橫截面的任何一個(gè)點(diǎn)作為物料支點(diǎn)，對(duì)其進(jìn)行受力分析。圖2表示相應(yīng)的底面物料與溜槽底部相接觸的受力分析。

圖1 溜槽的結(jié)構(gòu)簡圖

圖2 受力狀態(tài)

摩擦力小于下滑力時(shí)，物料下滑的速度與物料的高度參數(shù)之間呈現(xiàn)正相關(guān)。

物料達(dá)到第二階段時(shí)，圖3表示相應(yīng)的物料的落點(diǎn)分布情況，同時(shí)設(shè)置為L>H。物料在下滑的過程中會(huì)受到側(cè)向力的沖擊而產(chǎn)生“紊流”現(xiàn)象。

通常情況下，溜槽的依據(jù)截面尺寸確定轉(zhuǎn)載流量，與此同時(shí)設(shè)置一定的富裕度。通常情況下，由于在彎道位置設(shè)置的溜道截面積需要容納較小比例的流量。假如上游流量存在不穩(wěn)定的狀態(tài)則會(huì)出現(xiàn)區(qū)域淤積的現(xiàn)象。

圖4所示第二彎道位置設(shè)置有緩沖區(qū)域。由于該位置存在物料安息角可以堆積出緩沖三角，物料堆積面粗糙度大于溜槽表面，摩擦力加大物料流速下降，最終導(dǎo)致出現(xiàn)淤積的現(xiàn)象，溜道截面積變小，出現(xiàn)堵塞的現(xiàn)象。

圖3 落點(diǎn)位置

圖4 緩沖區(qū)示意圖

經(jīng)過探究發(fā)現(xiàn)，要想改變堵塞的現(xiàn)象，必須改變溜槽的方向。

2 防排堵方法分析

2.1 對(duì)淤積進(jìn)行測定與驗(yàn)證

1）測定方法：當(dāng)出現(xiàn)淤積現(xiàn)象時(shí)，彎道位置體積與重量發(fā)生變化，可以借助傳感器對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測。為此，從而可以借助傳感器進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，經(jīng)過探究發(fā)現(xiàn)，通常物料傳感器不能發(fā)揮應(yīng)有的作用，在抗干擾與抗污染方面表現(xiàn)不理想。通常將稱重傳感器安置在溜槽外壁，一般不會(huì)受到來自其他方面的干擾，同時(shí)其檢測的靈敏度也相對(duì)較高。

2）試驗(yàn)驗(yàn)證：一般選用碎石作為物料借助，密度范圍在1.3～1.7 kg/dm3之間。經(jīng)過實(shí)踐可以看出，通常物料重量入下幾個(gè)參數(shù)之間表現(xiàn)為線性關(guān)系諸如：高度、物料體積等。與此同時(shí)，可以在傳感器上面設(shè)置物料緩沖區(qū)，物料從物料口位置快速的進(jìn)入下游裝置。數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，物料的下落速度與沖擊之間的關(guān)系并不大，僅僅與物料的高度有關(guān)。

2.2 安裝排淤裝置

一般而言，可以在淤積位置安裝相應(yīng)的排堵裝置，當(dāng)淤積發(fā)生后，傳感器單元將會(huì)感受到信號(hào)，將借助排堵設(shè)置將其清理。經(jīng)過實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，排堵裝置工作響應(yīng)快、效率高以便于安裝與維護(hù)。

1）柱塞式：可以在溜槽緩沖位置設(shè)置柱塞，其在柱塞的運(yùn)動(dòng)下做水平移動(dòng)，如圖5所示。能夠緩沖底部位置的物料推動(dòng)到導(dǎo)料槽內(nèi)部，降低緩沖區(qū)域的高度。依據(jù)設(shè)置在緩沖位置的安息角，把柱塞移動(dòng)到相應(yīng)的緩沖位置，此狀態(tài)下平臺(tái)并未發(fā)生任何的變化。假如緩沖位置的高度大于設(shè)定值時(shí)，那么相應(yīng)的活塞將會(huì)向外抽出，緩沖底部位置形成空穴，當(dāng)物料聚集在物料上方時(shí)出現(xiàn)崩坍的現(xiàn)象，保證緩沖區(qū)域物料高度保持在合理的范圍內(nèi)。

2）螺旋式：如圖6所示，可以在容易發(fā)生堵塞的位置設(shè)置能夠?qū)崿F(xiàn)伸縮的螺旋轉(zhuǎn)盤。出現(xiàn)淤積現(xiàn)象時(shí)，旋轉(zhuǎn)盤將會(huì)實(shí)現(xiàn)邊旋轉(zhuǎn)邊推進(jìn)的動(dòng)作，在旋轉(zhuǎn)葉片的作用下實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)，接著軸向推力可以推動(dòng)物料動(dòng)作，不僅保證溜槽做直線運(yùn)動(dòng)，而且在回程時(shí)，旋轉(zhuǎn)葉片能夠?qū)⒑竺娴奈锪纤椭燎懊妗Ｍ瑫r(shí)由于螺旋轉(zhuǎn)盤體積較小，因此適合將其設(shè)置在第一彎道位置。

3 智能防堵溜槽的結(jié)構(gòu)組成

圖7表示相應(yīng)的智能溜槽的結(jié)構(gòu)框圖。

1）信號(hào)源：主要由稱重傳感器、壓力傳感器、位置傳感器組成。稱重傳感器對(duì)溜槽狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測。而壓力傳感器能夠監(jiān)測液壓系統(tǒng)。位置傳感器可以對(duì)執(zhí)行單元進(jìn)行控制。數(shù)據(jù)處理單元可以把物理流量信號(hào)轉(zhuǎn)化成為中央處理器能夠識(shí)別的電子信號(hào)。并且把該信號(hào)保存在儲(chǔ)存器中，經(jīng)過處理之后將數(shù)據(jù)呈現(xiàn)在集控單元，當(dāng)數(shù)據(jù)超過設(shè)定值時(shí)將啟動(dòng)信號(hào)傳輸給處理器。

圖5 柱塞位置與運(yùn)動(dòng)方向

圖6 螺旋轉(zhuǎn)盤

圖7 智能溜槽的結(jié)構(gòu)框圖

2）控制器：假如控制器開始工作時(shí)，液壓單元電磁閥導(dǎo)通，從而導(dǎo)致液壓系統(tǒng)開始工作。

3）液壓系統(tǒng)：液壓系統(tǒng)不工作時(shí)系統(tǒng)關(guān)閉。接收到控制信號(hào)之后進(jìn)入工作狀態(tài)。工作流程為：首先啟動(dòng)油泵電機(jī)；其次，實(shí)現(xiàn)控制閥轉(zhuǎn)向；最后，推動(dòng)油缸動(dòng)作。當(dāng)負(fù)載信號(hào)出現(xiàn)問題時(shí)，那么系統(tǒng)就會(huì)報(bào)警。

4）執(zhí)行機(jī)構(gòu)：如圖8所示的柱塞式排堵機(jī)構(gòu)執(zhí)行單元，由油缸、位置傳感器、矩形柱塞、導(dǎo)軌等組成。如圖9是螺旋式排堵機(jī)構(gòu)，由螺旋葉輪、主軸、葉輪殼、支撐座、位置傳感器、推進(jìn)油缸、液壓馬達(dá)等組成。實(shí)現(xiàn)溜槽智能化設(shè)計(jì)，由電控單元、液壓單元、機(jī)械執(zhí)行單元組成。在單元中都設(shè)置有I/U接口，當(dāng)個(gè)執(zhí)行單元與溜槽通過法蘭連接時(shí)，可以在溜槽位置加工一個(gè)穿孔，這樣可以把法蘭盤與溜槽進(jìn)行焊接。

圖8 柱塞排堵機(jī)構(gòu)

圖9 螺旋排堵機(jī)構(gòu)

4 智能防堵溜槽系統(tǒng)的上位機(jī)

4.1 上位機(jī)頁面

通常情況下，智能溜槽系統(tǒng)中的上位機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)工作人員與系統(tǒng)進(jìn)行信息交互。借助人機(jī)交互單元可以實(shí)現(xiàn)PLC控制，檢測以及調(diào)速等操作。工作人員在顯示器上面對(duì)其進(jìn)行檢測以及修改參數(shù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)人機(jī)更好地交互。

在進(jìn)行軟件以及出廠硬件設(shè)計(jì)的過程中，通常軟件是由軟件開發(fā)商設(shè)計(jì)界面，輸入?yún)?shù)以及實(shí)現(xiàn)數(shù)字流的鎖閉。硬件設(shè)置是由廠家進(jìn)行設(shè)計(jì)，能夠直接投入使用。假如軟硬件都設(shè)置完好，那么可以將其連入以太網(wǎng)，對(duì)軟硬件進(jìn)行調(diào)試滿足現(xiàn)場需要位置。

4.2 上位機(jī)觸摸屏

上位機(jī)接觸屏幕在商業(yè)中應(yīng)用較為廣泛，而且在現(xiàn)場交互的過程中也相對(duì)廣泛。該界面具有外形簡約，便于操作的特點(diǎn)。功能如下：

1）監(jiān)測：工作人員借助控制面板實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的控制，不僅可以清晰地查看各個(gè)工序，而且隨時(shí)查閱數(shù)據(jù)以及保護(hù)關(guān)鍵參數(shù)。

2）操作：設(shè)備存在問題時(shí)，工作人員通過操作按鈕即可實(shí)現(xiàn)參數(shù)的調(diào)整。

3）報(bào)警查詢：觸摸屏位置操作能夠?qū)崿F(xiàn)組態(tài)提示、報(bào)警、歷史記錄等功能。

4）通信：其能夠和多種通訊設(shè)備進(jìn)行信息交互，不論是設(shè)計(jì)人員，還是操作人員都能夠與其進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)操作。

5 結(jié)語

由于礦上開采工況條件相對(duì)繁瑣，物料堵塞溜槽時(shí)難以處理，因此需要借助智能化的溜槽系統(tǒng)進(jìn)行物料堵塞的處理。優(yōu)化智能化溜槽的設(shè)計(jì)過程中，部分?jǐn)?shù)據(jù)出現(xiàn)一定的采集誤差，因此需要進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)。工作人員在操作該系統(tǒng)時(shí)，需要依據(jù)傳感器、控制單元以及相應(yīng)的軟硬件進(jìn)行控制，以更好地發(fā)揮該系統(tǒng)的作用。