郄嬌穎

裝車(chē)站塊煤車(chē)標(biāo)識(shí)自動(dòng)噴灑裝置

郄嬌穎

介紹了大同煤礦集團(tuán)公司云岡礦裝車(chē)站塊煤標(biāo)記自動(dòng)噴灑裝置的設(shè)計(jì)、實(shí)施及使用，對(duì)系統(tǒng)的組成、工作原理、工藝流程等進(jìn)行了分析，對(duì)攪拌裝置、噴灑管路、旋轉(zhuǎn)裝置等進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)說(shuō)明。

煤礦運(yùn)銷(xiāo)；塊煤運(yùn)輸；噴涂標(biāo)記；自動(dòng)噴灑裝置

0 前言

煤礦裝車(chē)外運(yùn)遇到塊煤時(shí)必須用白灰水灑在煤車(chē)最上層作為標(biāo)記，以防每節(jié)車(chē)內(nèi)塊煤丟失灑落造成虧噸，避免供需雙方產(chǎn)生糾紛。目前各裝車(chē)站所使用白灰水都是人工調(diào)和，手工噴灑，經(jīng)常出現(xiàn)噴灑不均勻、不到位、難以規(guī)范等現(xiàn)象。有時(shí)也起不到標(biāo)記作用，而且勞動(dòng)強(qiáng)度大，費(fèi)時(shí)、費(fèi)力、費(fèi)料且不安全。針對(duì)這種情況，云岡礦裝車(chē)站根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況和裝車(chē)工藝流程，設(shè)計(jì)制作了自動(dòng)噴灑裝置，取代人工噴灑，從而達(dá)到安全、省時(shí)、省力、噴灑均勻的目的。

1 自動(dòng)噴灑系統(tǒng)組成及工作原理

1.1 系統(tǒng)組成

整套系統(tǒng)由噴灑管路、攪拌器、旋轉(zhuǎn)裝置、電氣控制4部分組成。噴灑管路由球閥、電磁閥、流量計(jì)、連接管路、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、噴灑架等組成。攪拌器由攪拌機(jī)、電機(jī)、行星擺線針輪減速機(jī)、聯(lián)軸器、葉輪、攪拌軸、攪拌桶等組成。旋轉(zhuǎn)裝置由直立電機(jī)、微型擺線針輪減速機(jī)、聯(lián)軸節(jié)組成，用于帶動(dòng)噴灑鋼管作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，達(dá)到理想的噴灑效果。電氣控制由隔離開(kāi)關(guān)、按鈕、接觸器、過(guò)熱繼電器、轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、光電開(kāi)關(guān)等組成，用于控制各電器部件的運(yùn)行。

1.2 工作原理

攪拌器在噴灑鋼管的上方并與噴灑鋼管?chē)娨嚎诒３忠欢ǜ叨炔?，產(chǎn)生合適的噴灑水壓。本裝置高度差為3 000 mm。噴灑鋼管及驅(qū)動(dòng)裝置高于車(chē)皮上方300 mm。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，旋轉(zhuǎn)裝置及噴灑鋼管安裝在裝車(chē)提升溜槽上，隨裝車(chē)提升溜槽可上下升降，即裝車(chē)時(shí)放下裝完車(chē)后隨溜槽提起。白灰和水按比例加入攪拌桶內(nèi)，經(jīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)減速機(jī)輸出軸驅(qū)動(dòng)葉輪進(jìn)行不間斷均勻攪拌，白灰水將靠高差水壓經(jīng)出液口球閥、電磁閥、管路、流量計(jì)、噴灑鋼管進(jìn)行噴灑。同時(shí)旋轉(zhuǎn)裝置帶動(dòng)噴灑鋼管按設(shè)計(jì)速度作圓周轉(zhuǎn)動(dòng)，使噴灑出的白灰水形成螺線形，從而達(dá)到標(biāo)記效果。車(chē)皮與車(chē)皮之間裝有光電開(kāi)關(guān)，自動(dòng)控制關(guān)閉電磁閥停止噴液，以防止?jié){液在空檔間噴到車(chē)外。裝車(chē)完畢，將噴灑鋼管?chē)娍谶B接到攪拌桶入口作加水管用，同時(shí)可對(duì)噴灑管路進(jìn)行沖洗。自動(dòng)噴涂裝置見(jiàn)圖1。

圖1 自動(dòng)噴灑裝置工藝流程

2 攪拌器設(shè)計(jì)

2.1 漿水?dāng)嚢枞萜鬟x型

攪拌容器選用PE聚乙烯圓柱形貯存罐，具有防腐蝕、耐酸堿、易清洗的特性，所以適合定制一次性澆鑄成型罐。根據(jù)云岡礦裝車(chē)站雜型車(chē)（混裝車(chē)）塊煤實(shí)際情況，按照雜型車(chē)每列最多60節(jié)車(chē)皮計(jì)算所須漿水量，一列車(chē)最多需白灰漿水2 500 kg，考慮部分剩余量，最終圓柱形貯存罐直徑確定為1 000 mm，高度確定為2 800 mm，圓柱形貯存罐容積為2.2 m3。

2.2 攪拌器選型

圓柱形貯存罐直徑為1 000 mm，攪拌葉片尺寸可按400 mm×100 mm由鋼板加工而成，安裝于漿水容器攪拌軸上。葉片速度按攪拌程度計(jì)算需2 r/s。在攪拌過(guò)程中，攪拌機(jī)啟動(dòng)時(shí)葉片所承受的阻力最大，因此按此時(shí)所承受的阻力作為最大載荷計(jì)算扭矩[1]如下。

載荷：F=KV＝3.7×2.8×60＝622 N。

扭矩：T=kFL＝0.8×622×0.4=199 Nm。

式中：F——計(jì)算最大負(fù)荷，N；

K——白灰水阻力系數(shù)，取3.7；

V——葉輪線速度，m/s；

T——扭矩，Nm；

k——工況系數(shù)，取0.8；

L——葉輪長(zhǎng)度，m。

依據(jù)所計(jì)算的理論扭矩?cái)?shù)，考慮傳動(dòng)比，攪拌機(jī)選用成套的直立型擺線針輪減速機(jī)，型號(hào)為X4B12，功率4 kW，電壓AC380 V，輸入轉(zhuǎn)速1 450 r/min，速比11。

根據(jù)攪拌機(jī)、攪拌軸、攪拌葉片尺寸，設(shè)計(jì)加工攪拌機(jī)支撐固定架置于攪拌容器上方。攪拌器裝配關(guān)系見(jiàn)圖2。

2.3 管路及附件選型

噴灑管路及附件按照防腐耐用經(jīng)濟(jì)的原則，儲(chǔ)罐與流量計(jì)間選用1英寸鍍鋅鋼管，流量計(jì)與連接鋼管間選軟連接即1英寸纏繞液壓膠管，連接鋼管與噴灑鋼管選用1/2英寸鍍鋅鋼管。所有閘閥選用1英寸不銹鋼球閥，電磁閥選用1英寸不銹鋼電磁閥。

2.4 旋轉(zhuǎn)裝置選型

圖2 攪拌器裝配關(guān)系

旋轉(zhuǎn)裝置主要用于驅(qū)動(dòng)噴灑鋼管作圓周運(yùn)動(dòng)；同時(shí)，通過(guò)專門(mén)設(shè)計(jì)的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)與連接鋼管的相對(duì)分離旋轉(zhuǎn)。由于噴灑鋼管旋轉(zhuǎn)阻力小，雜型車(chē)裝車(chē)速度為0.25 m/s，圓周?chē)姙{水間距0.2 m。因此，旋轉(zhuǎn)裝置轉(zhuǎn)速可按60 r/min選型。據(jù)此，選用直立擺線減速機(jī)，型號(hào)為WB6-120，功率0.75 kW，電流AC380 V,速比12.5。旋轉(zhuǎn)裝置裝配關(guān)系見(jiàn)圖3。

圖3 旋轉(zhuǎn)裝置裝配關(guān)系

2.5 電氣及PLC集控選型

為便于操作，保證系統(tǒng)運(yùn)行可靠安全，自動(dòng)噴涂裝置采用本地與集中兩種操作方式進(jìn)行控制。按照所選電氣設(shè)備及控制要求，電氣主回路及本地控制回路原理見(jiàn)圖4[2]。

集中控制選用PLC可編程序控制器進(jìn)行。由于輸入?yún)?shù)、輸出參數(shù)少，可選用西門(mén)子S7-200PLC小型可編程序控制器即可。存儲(chǔ)器選用CPU224XP，監(jiān)控軟件選用WINCC6.0，編程軟件選STEP7-MICRO／WINV4.0，PC機(jī)監(jiān)控[3]。PLC網(wǎng)絡(luò)硬件配置見(jiàn)圖5。

圖4 電氣主回路及本地控制回路原理

圖5 PLC網(wǎng)絡(luò)硬件配置

3 結(jié)束語(yǔ)

自動(dòng)噴灑裝置于2012年10月在云岡礦裝車(chē)站安裝使用，經(jīng)過(guò)1年多的運(yùn)行，效果良好。不僅運(yùn)轉(zhuǎn)安全穩(wěn)定可靠、噴灑標(biāo)記規(guī)范清晰，而且操作集中、故障少、維護(hù)方便，減輕了操作員工勞動(dòng)強(qiáng)度。該裝置完全滿足快速裝車(chē)站塊煤車(chē)噴灑標(biāo)記的各項(xiàng)技術(shù)要求，可在其他裝車(chē)站推廣應(yīng)用。

[1]陳國(guó)定.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2005.

[2]方承遠(yuǎn).工廠電氣控制技術(shù)[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2005.

[3]廖常初.PLC編程及應(yīng)用[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2003.

Automatic Spraying Device of Lump Coal Car's Logo in Loading Station

Qie Jiaoying

The paper introduces the design,implementation and use of automatic spraying device of lump coal car's logo in loading station in Yungang Mine of Datong Coal Mine Group,the system composition,working principle and process flows are analyzed,the detailed design specification of themixing plant,spraying pipe,rotary device and so on is introduced.

coalmarketing；coal transport；spraying tag；automatic spraying device

TD562

B

1000-4866(2015)01-0047-03

2014－12－06

郄嬌穎，女，1978年出生，2013年7月畢業(yè)于江蘇大學(xué)（機(jī)械設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化專業(yè)），現(xiàn)在大同煤礦集團(tuán)公司云岡礦工作，助理工程師。