王 耀

(中國(guó)神華哈爾烏素露天煤礦 選煤廠，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 010300)

目前，選煤廠生產(chǎn)的塊煤產(chǎn)品要使用集裝箱這種特殊的運(yùn)輸載體進(jìn)行裝載，由于沒(méi)有類似可借鑒經(jīng)驗(yàn)，嚴(yán)重影響了快速定量裝車系統(tǒng)裝載能力的提升。通過(guò)收集大量選煤廠的數(shù)據(jù)，對(duì)快速定量裝車系統(tǒng)進(jìn)行了一系列設(shè)計(jì)改造，取得較好效果。

1 選煤廠裝車系統(tǒng)目前存在的問(wèn)題

目前，選煤廠快速定量裝車系統(tǒng)都是針對(duì)鐵路標(biāo)準(zhǔn)的火車車皮的規(guī)范進(jìn)行裝載作業(yè)的。為了配合煤炭市場(chǎng)對(duì)于大塊煤炭產(chǎn)品的需求，需要在集裝箱內(nèi)進(jìn)行裝載塊煤作業(yè)。集裝箱裝載塊煤有環(huán)保優(yōu)勢(shì)，塊煤率更高，可減少運(yùn)輸成本，但現(xiàn)有的快速定量裝車系統(tǒng)無(wú)法滿足裝載作業(yè)。針對(duì)裝載集裝箱這種特殊的運(yùn)輸工具，快速定量裝車系統(tǒng)既要滿足連續(xù)裝車的精準(zhǔn)度，又要保障裝車設(shè)備、鐵路運(yùn)輸設(shè)備無(wú)損壞，這對(duì)裝車系統(tǒng)提出了更高的要求。

2 裝車溜槽下料口的改造

2.1 設(shè)計(jì)改造原因

由于集裝箱的尺寸為內(nèi)壁寬度2.3 m、長(zhǎng)度5.85 m、高度2.38 m，而原溜槽下料口寬度2.2 m，兩側(cè)距集裝箱內(nèi)壁的距離為0.05 m，距離太近，裝車時(shí)容易灑煤，且存在剮蹭車皮的隱患。為此，根據(jù)集裝箱載具的尺寸，必須對(duì)裝車溜槽下料口處進(jìn)行重新設(shè)計(jì)改造。

2.2 改造方案

原有溜槽設(shè)計(jì)的擺動(dòng)角度是溜槽放到最低時(shí)離地高度為2.6 m，溜槽提到最高時(shí)離地高度是5.6 m。在保持溜槽整體參數(shù)情況下，根據(jù)集裝箱載體的尺寸，對(duì)溜槽下料口進(jìn)行收口改造。原溜槽出料口尺寸：長(zhǎng)度為1 800 mm，寬度為2 200 mm，下料口高度為915 mm，眉線處高度為260 mm，眉線與下料口前板夾角是78° 。

2.3 改造效果

通過(guò)改造，下料口高度還是915 mm，離地高度還是2 600 mm，但為了滿足裝車溜槽能夠?qū)⒚禾垦b入集裝箱的設(shè)計(jì)要求，避免因?yàn)榫嚯x太近，裝車時(shí)容易灑煤并剮蹭車皮等問(wèn)題，將下料口寬度變?yōu)? 000 mm，高度不變，眉線提高，高度變?yōu)?22 mm，眉線與下料口前板夾角是85°，使下料口前板與煤堆頂面垂直，起到平車效果。

3 平車壓實(shí)系統(tǒng)改造

3.1 設(shè)計(jì)背景

通過(guò)快速裝車系統(tǒng)將煤炭裝入集裝箱后，會(huì)出現(xiàn)煤炭蓬松問(wèn)題，如裝車不密實(shí)，在車快速行駛過(guò)程中易導(dǎo)致煤粒飛揚(yáng)等問(wèn)題，這不但會(huì)對(duì)煤資源造成大量浪費(fèi)，導(dǎo)致虧噸，而且也污染環(huán)境。為此結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際設(shè)計(jì)了裝車站專用整形壓實(shí)系統(tǒng)，也稱做“煤炭壓實(shí)機(jī)”，是一種新型的節(jié)煤設(shè)備，用于車廂內(nèi)煤堆的壓實(shí)平整，可以有效解決煤炭運(yùn)輸過(guò)程中的資源浪費(fèi)和環(huán)境污染問(wèn)題。

3.2 工作原理

平車壓實(shí)設(shè)備位于裝載完成的車廂上方，車廂在裝載點(diǎn)完成裝載之后，行駛至平車壓實(shí)裝置下方，平車壓實(shí)設(shè)備依靠自身重量對(duì)裝載煤炭進(jìn)行均勻平壓。

3.3 平車壓實(shí)系統(tǒng)改造

3.3.1 控制和液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

目前平車壓實(shí)系統(tǒng)控制為手動(dòng)控制方式，利用裝車樓8平面783液壓系統(tǒng)壓力，安裝一組三位四通液壓閥，安裝相應(yīng)電磁閥線圈及水晶插頭，在封塵劑處安裝手動(dòng)控制手柄(封塵劑處對(duì)壓實(shí)機(jī)的工作情況觀察視線較好)，手動(dòng)控制壓實(shí)機(jī)的下降與提升動(dòng)作，并通過(guò)按鈕接線實(shí)現(xiàn)閉鎖功能。其中快速裝車液壓系統(tǒng)主要為緩沖倉(cāng)配煤閘板、定量倉(cāng)卸料閘板、試重砝碼的提升、裝車溜槽的升降、壓實(shí)機(jī)的升降提供液壓力。

3.3.2 壓實(shí)機(jī)的電控設(shè)計(jì)

(1)主電路設(shè)計(jì)。由于整個(gè)系統(tǒng)工作功率不大，主電路上考慮到檢修和故障時(shí)能夠切斷電源，所以使用 25A、QF12自動(dòng)斷路器，確保在正常情況下能夠保證供電和故障情況下的斷開(kāi)功能。另外考慮到故障時(shí)能夠迅速斷開(kāi)電源，在兩個(gè)電磁閥的上級(jí)中串入 6A熔斷器進(jìn)行保護(hù)。

(2)控制電路設(shè)計(jì)。為了實(shí)現(xiàn)壓實(shí)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，控制電路采用手動(dòng)控制，在封塵劑配電室內(nèi)安裝操作手柄：手柄中設(shè)有急停按鈕，當(dāng)按動(dòng)按鈕SB1時(shí)，繼電器KA1吸合動(dòng)作，KA1 NO閉合，提升電磁閥得電動(dòng)作。當(dāng)按動(dòng)按鈕SB2時(shí)，繼電器KA2吸合動(dòng)作，KA2 NO閉合，下降電磁閥得電動(dòng)作。

3.4 改造后的效果

平車壓實(shí)系統(tǒng)作為一種應(yīng)用于煤炭運(yùn)輸過(guò)程中的機(jī)械設(shè)備，有效解決了車廂內(nèi)煤炭整平及運(yùn)輸過(guò)程中煤炭飛揚(yáng)損失問(wèn)題。

4 集裝箱位置偏移檢測(cè)裝置改造

4.1 設(shè)計(jì)要求

對(duì)于集裝箱裝載塊煤，在普通車廂內(nèi)放置兩個(gè)集裝箱，集裝箱擺放不正時(shí)，會(huì)導(dǎo)致裝運(yùn)偏載情況，或者溜槽與集裝箱載體發(fā)生碰撞。因此要求裝車點(diǎn)處具有集裝箱位移監(jiān)測(cè)功能，當(dāng)集裝箱放置位置不符合要求時(shí)，出現(xiàn)偏移報(bào)警，并會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的系統(tǒng)閉鎖。

4.2 改造方案

通過(guò)與鐵路生產(chǎn)技術(shù)部門(mén)溝通，掌握了集裝箱的尺寸及C64車型的尺寸，從中發(fā)現(xiàn)集裝箱的高度高于車皮高度。經(jīng)過(guò)多次的現(xiàn)場(chǎng)觀察，確定設(shè)計(jì)一套使用激光測(cè)距儀檢測(cè)集裝箱位置偏差的裝置。激光測(cè)距儀在機(jī)車側(cè)面水平探測(cè)，探測(cè)的輸出信號(hào)連接到PLC。設(shè)置正常范圍的容器位置偏移，如果范圍超出設(shè)定值，將顯示偏移報(bào)警和鎖定相關(guān)設(shè)備。為達(dá)到系統(tǒng)中裝車溜槽與閘板的閉鎖動(dòng)作，重新設(shè)計(jì)制作裝車溜槽控制程序段，將集裝箱位置偏移報(bào)警輸出點(diǎn)引用至裝車溜槽下降輸出之前，當(dāng)出現(xiàn)位置偏移報(bào)警后，閉鎖裝車溜槽下降動(dòng)作，避免溜槽與放置不正的集裝箱兩側(cè)車廂摩擦。同時(shí)將集裝箱位置偏移報(bào)警輸出引用至定量倉(cāng)閘板打開(kāi)輸出之前，實(shí)現(xiàn)了集裝箱出現(xiàn)位置偏移報(bào)警時(shí)，定量倉(cāng)閘板無(wú)法打開(kāi)。裝車系統(tǒng)不允許對(duì)位置偏移不合格的集裝箱裝載作業(yè)。

在FTView SE客戶端軟件中，設(shè)計(jì)了測(cè)量距離的顯示數(shù)字窗口和“打開(kāi)/關(guān)閉”按鈕，以控制激光測(cè)距的相應(yīng)程序部分的啟用和關(guān)閉。當(dāng)按鈕為紅色時(shí)表示激光測(cè)距功能關(guān)閉，按動(dòng)按鈕變成綠色表示激光測(cè)距功能開(kāi)啟。制作激光測(cè)距儀相應(yīng)探測(cè)距離的顯示裝置，以顯示 “左偏提示”、“右偏提示”報(bào)警指示。

根據(jù)集裝箱數(shù)據(jù)，對(duì)塊煤的下落速度、補(bǔ)料批處理速度進(jìn)行測(cè)算，并重復(fù)調(diào)整了快速定量補(bǔ)料系統(tǒng)的時(shí)間點(diǎn)。試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)塊煤下落時(shí)對(duì)稱重倉(cāng)造成短暫的慣性沖擊，影響稱重系統(tǒng)精準(zhǔn)補(bǔ)煤動(dòng)作的執(zhí)行。通過(guò)修改批量操作點(diǎn)輸出的程序部分，避免了塊煤下落慣性沖擊對(duì)裝載重量精度的影響，提高了系統(tǒng)批量補(bǔ)料的準(zhǔn)確性。

裝車系統(tǒng)門(mén)檻系數(shù)設(shè)置關(guān)系依此為減法關(guān)系，將門(mén)檻3的系數(shù)設(shè)定為28，由于集裝箱裝載的目標(biāo)重量為25～27.5 t，所以設(shè)定緩沖倉(cāng)4個(gè)補(bǔ)料閘門(mén)的左閘門(mén)都不動(dòng)作補(bǔ)料。經(jīng)過(guò)多次的實(shí)驗(yàn)觀察，門(mén)檻3系數(shù)投入補(bǔ)料時(shí)會(huì)出現(xiàn)超出目標(biāo)重量2～3 t的現(xiàn)象。門(mén)檻系數(shù)2設(shè)定為12。門(mén)檻系數(shù)1設(shè)定為0.2(使用一個(gè)右半片閘板精確補(bǔ)料)。在門(mén)檻系數(shù)1動(dòng)作時(shí)，由于之前大量塊煤下落造成稱重?cái)?shù)據(jù)不穩(wěn)定時(shí)間(0.4～0.6 s)的排除，在此設(shè)計(jì)制作一個(gè)延時(shí)時(shí)間段，避開(kāi)前期塊煤下落的沖擊力，且不會(huì)造成集裝箱裝載連續(xù)補(bǔ)料的延誤。

4.3 改造后的效果

對(duì)快速定量裝車系統(tǒng)改造完成后，完成了對(duì)3列集裝箱列車的塊煤裝載作業(yè)，單體集裝箱的目標(biāo)裝載量分別為25 t、26 t及27 t。在集裝箱裝載過(guò)程中，快速定量裝車系統(tǒng)可連續(xù)準(zhǔn)確的對(duì)塊煤進(jìn)行批處理動(dòng)作，可對(duì)每節(jié)集裝箱進(jìn)行順暢的裝載作業(yè)。3列集裝箱的裝載結(jié)果表明，該快速定量裝車系統(tǒng)裝載重量誤差可控制在萬(wàn)分之一。

5 結(jié) 論

傳統(tǒng)選煤廠快速定量裝車系統(tǒng)設(shè)計(jì)與使用目標(biāo)的載體都是針對(duì)鐵路部門(mén)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)車車廂進(jìn)行裝載作業(yè)的，無(wú)法用于一些特殊的裝載載體。而本文提出的設(shè)計(jì)改造方法有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，可用于集裝箱的裝載。

(1)使得原有的快速定量裝車系統(tǒng)在兼顧裝載集裝箱這種特殊載體和擺放方式的同時(shí)，也勝任鐵路部門(mén)標(biāo)準(zhǔn)車廂的裝載作業(yè)。在對(duì)標(biāo)準(zhǔn)車廂及集裝箱的實(shí)際裝載作業(yè)中發(fā)現(xiàn)，裝載煤量的精確度、煤型的平整度、裝載作業(yè)的連貫性都達(dá)到了預(yù)期效果?？焖俣垦b車系統(tǒng)經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)改造之后完全能滿足集裝箱與標(biāo)準(zhǔn)車皮的裝載作業(yè)。

(2)提高了選煤廠煤炭產(chǎn)品的成塊率，減少了中途運(yùn)輸?shù)拿簤m外揚(yáng)，降低了轉(zhuǎn)載的工序及成本，提高了煤炭企業(yè)的效益。