1 型煤簡介

自工業(yè)革命以來，人類大規(guī)模的使用化石能源，已經(jīng)對我們的生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生了不可逆的巨大不良影響。特別是進入新世紀，溫室效應日趨嚴峻，極端天氣層出不窮，環(huán)境污染持續(xù)加劇。在這種背景下，世界各國普遍調(diào)整能源政策，致力于發(fā)展環(huán)境友好型的能源利用途徑。型煤便是利用機械方法將末煤或粉煤加壓成型，具有一定形狀或粒度的煤制成品。常見的有煤磚、蜂窩煤和煤球等。該產(chǎn)品能提高燃燒效率、減少環(huán)境污染、擴大瘦煤、氣煤、長焰煤和褐煤等高揮發(fā)分弱粘結性煤的應用范圍，為合理利用煤炭資源提供了一種新型的科技手段。

2 生產(chǎn)線投用初期的弊端及難題

河南神火煤電公司某廠自2000年開始研究開發(fā)型煤生產(chǎn)，產(chǎn)品從壓制成型到裝車出售需經(jīng)過三條皮帶轉(zhuǎn)載到地磅進行稱重，然后進行再次裝車，產(chǎn)品經(jīng)過多次轉(zhuǎn)載及撞擊破碎程度較大，并延長了生產(chǎn)線運作周期。是影響本廠產(chǎn)品質(zhì)量的技術難題，也是制約本廠經(jīng)濟效益的一個瓶頸。為開發(fā)產(chǎn)品自動稱重收集系統(tǒng)，該廠先后使用過計量皮帶收集和紅外線檢測計數(shù)等控制手段進行定量收集；為了開發(fā)產(chǎn)品防破碎系統(tǒng)該廠先后使用過伸縮溜槽和液壓收集站等手段進行防破碎改造。但因型煤產(chǎn)品的特殊性，均未達到理想效果。隨著新的控制理論及電子產(chǎn)品的高速發(fā)展，作者將PLC、位移傳感器與稱重傳感器成功應用于型煤生產(chǎn)線，實現(xiàn)了自動稱重、定量收集、產(chǎn)品防破碎等環(huán)節(jié)的自動控制，有效提高了產(chǎn)品合格率，大大提高了經(jīng)濟效益。

3 自動系統(tǒng)設計方案

3.1 總體思路

型煤自壓制成型后直接進行定量裝筐。每筐產(chǎn)品凈重均設置為5.0t，型煤自型煤機壓制出來后，從生產(chǎn)車間直接通過膠帶輸送機運輸至收集車間空筐內(nèi)，通過稱重傳感器將裝筐重量達到5.0t后自動更換空筐。通過雙梁桁車吊裝直接裝車出售。

3.2 各個環(huán)節(jié)具體控制方案

3.2.1稱重系統(tǒng)設計

稱重傳感器采用上海天沐自動化儀表有限公司生產(chǎn)的NS-TH4系列稱重傳感器，可設計成5～20mA信號輸出與三菱PLC控制器進行通訊，分別將四只傳感器固定在兩根軌道的兩端，在軌道上安裝平板車由液壓馬達控制往返運輸，空筐被平板車拉至收集皮帶機頭下方時，通過位移傳感器檢測后，PLC控制器直接將空筐及平板車重量進行清零處理，當產(chǎn)品凈重達到設定值5.0t時，PLC控制液壓馬達將重筐拉走、空筐拉入。通過位移傳感器檢測，系統(tǒng)發(fā)出信號提醒桁車司機將重筐吊走，并更換成空筐放至該位置。待第二筐裝滿以后重復此過程。　　

3.2.2防破碎系統(tǒng)設計

（1）物料防破碎原理：牛頓運動方程f=m(dv)/dt,其中：f為物體所受的力，m為物體的質(zhì)量，dv為物體的速度變化，dt為作用時間的變化。根據(jù)上式可得，物料防破碎方案有兩種：①降低物體的運動速度；②延長物體的碰撞時間。本系統(tǒng)采用降低物體運動速度以達到防破碎效果。

（2）具體設計方案：在收集皮帶距機頭滾筒2m處安裝兩個輔助滾筒，在輔助滾筒與機頭滾筒之間垂直安裝油缸，即將皮帶機頭設計成為“升降機頭”。通過6個位移傳感器將皮帶機頭升降空間設置為5個區(qū)間，當空筐時使皮帶機頭落到最低傳感器處，即達到最低點接近筐底位置以減少物料的落差，隨著裝筐重量的增加，PLC通過油缸控制機頭上升高度。當型煤凈重達到1.0t時皮帶機頭升至第二個位移傳感器處；以此類推，隨著型煤堆積高度，逐步提高機頭位置。當達到5.0t時皮帶機頭升至最高處，可由平板車將重筐拉走。控制示意圖如下：

3.3 系統(tǒng)基本配置

系統(tǒng)采用標準控制柜，柜內(nèi)裝有PLC邏輯控制器及與之配套的繼電器和其他相關控制儀表。型煤重量、皮帶機頭高度及平板車位置分別經(jīng)過NS-TH4稱重傳感器和位移傳感器計量和檢測后接入控制柜，然后經(jīng)PLC控制器直接對液壓防破碎控制示意圖自動收集及防破碎系統(tǒng)在型煤生產(chǎn)線中的應用馬達及油缸電磁閥進行邏輯控制。柜內(nèi)還有多個控制點，分別用于皮帶機頭升降油缸及平板車液壓馬達的連鎖保護。通過對控制器參數(shù)的修改和設定，最終可有效控制皮帶機頭升降高度及裝筐重量，從而達到自動稱重及產(chǎn)品防破碎的效果。

4 系統(tǒng)應用效果分析

該系統(tǒng)在河南神火煤業(yè)公司某廠設計成功后，正式投用將近一年，在投用后根據(jù)生產(chǎn)需要及不同型煤的裝筐密度能有效控制及調(diào)整皮帶機頭升降高度，使用良好，安全可靠。作者劉紅巖 孔慶端出自《中國西部科技》2011年11月（中旬）第10卷第32期 總第265期

參考文獻：

[1] 侯志林.過程控制與自動化儀表[M].北京:機械工業(yè)出版社,1998.

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