游皓明，劉紅亮，艾昔文

（江西銅業(yè)股份有限公司武山銅礦，江西 瑞昌 332204）

1 引言

礦石成品倉是井下礦石轉(zhuǎn)運的“中轉(zhuǎn)站”，是礦山溜破系統(tǒng)中極為重要的組成部分。武山銅礦選礦車間井下溜破系統(tǒng)有3 個礦石成品倉，其中，-510 m 中段礦倉表面設有顎式破碎機、重型板式給料機以及皮帶卸礦溜槽等設備設施。然而在以往的給礦過程當中，主要依靠操作人員觀察礦倉料位情況來開停設備，同時由于操作人員操作勞動強度大，很難做到在第一時間內(nèi)辨明礦倉存礦高度而停止供礦。這也使得給礦過程中時常會因礦倉料位情況掌握不及時，從而導致礦倉礦石滿溢，造成礦倉表面上的設備設施不同程度上受損，如破碎機地腳螺栓斷裂、礦倉平臺垮塌等。為此，以該問題為研究課題，設計制作一種適用于井下工礦環(huán)境的料位裝置，具有十分重要的現(xiàn)實應用意義。

2 故障影響及技術(shù)分析

2.1 故障影響統(tǒng)計

因礦倉滿溢，曾間接導致-510 m 中段破碎機多根地腳螺栓斷裂，檢修全線停產(chǎn)7 d。無獨有偶，在-410 m 中段，也曾因礦倉料位控制不當，導致礦倉滿溢壓垮作業(yè)平臺，致使卸載站工期延長。統(tǒng)計結(jié)果如表1 所示。由此可見，礦倉滿溢事故，不僅嚴重影響到礦倉表面設備設施的安全運行，而且給正常的生產(chǎn)組織帶來極大的被動。因此，依靠傳統(tǒng)人為觀察礦倉的存礦高度來控制設備的開停，存在很大的弊端和不足［1］。

表1 礦倉滿溢問題影響

2.2 技術(shù)需求與目的

隨著生產(chǎn)工藝及自動化技術(shù)的突飛猛進，料位檢測技術(shù)在現(xiàn)代化工業(yè)過程控制中的地位愈發(fā)突出，逐漸受到研究人員的重視［2］。本課題擬根據(jù)礦倉料位情況，研制出一種新型礦倉料位裝置，以通過技術(shù)手段實現(xiàn)設備關(guān)停的自動控制，并提示或通知操作人員［3］。

2.3 技術(shù)可行性分析

通過實踐發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的雷達料位計+數(shù)字顯示+聲光報警裝置，可實現(xiàn)礦倉料位的檢測，并且通過相應技術(shù)手段，還可以實時顯示礦倉的存礦高度等相關(guān)技術(shù)參數(shù)指標。但由于安裝條件、物料下落等現(xiàn)場環(huán)境因素的影響，在給礦時，前端所用的雷達料位計經(jīng)常出現(xiàn)實時顯示料位與實際料位偏差較大和顯示結(jié)果波動的現(xiàn)象，導致操作人員無法根據(jù)顯示料位來調(diào)節(jié)生產(chǎn)，降低了生產(chǎn)效率且不能保證生產(chǎn)線流程穩(wěn)定運行［4］。

因此，在滿足現(xiàn)場環(huán)境的需求下，通過設計連桿機構(gòu)，利用磁力開關(guān)或者水銀開關(guān)連接上游給礦設備，即可在實現(xiàn)礦倉料位的控制的基礎上，滿足課題技術(shù)需求。

3 實驗部分

3.1 設計連桿擺動裝置

根據(jù)礦倉高度，選擇5 m 長的鍍鋅管作為長軸。長軸的一端連接受礦推力板，另一端焊接連桿。在該連桿的端部裝有磁力開關(guān)的磁鐵。如圖1 所示。

圖1 連桿裝置

3.2 設計機械連桿擺動裝置

在礦倉表面破碎機尾部原有的橫梁上，焊接設置固定支架。在支架上裝有懸掛軸，并將長軸（設孔）按照1∶4 的比例懸掛在固定支架軸上，采用間隙配合。懸掛軸穿過長軸軸孔，只發(fā)生相對旋轉(zhuǎn)運動［5］，可自由擺動。如圖2 所示。

圖2 連桿擺動裝置

3.3 磁力探頭定位

在連桿裝置左側(cè)的立柱上（即下礦方向側(cè)）安裝、設置磁力探頭。當?shù)V石滿上來后，推動推力板，使磁鐵與磁力探頭重合［6］，連鎖作用于鐵板機，并確保礦倉物料距破碎機高度為1 m 左右?，F(xiàn)場通過多次試驗，調(diào)整確定了磁鐵與磁力探頭的位置，即當水平距離為150 mm、垂直距離為50 mm、礦石距破碎機底部距離為1 m 左右時，達到技術(shù)要求。具體情形如圖3、圖4 所示。

圖3 磁力探頭與磁鐵分離

圖4 磁力探頭與磁鐵重合

3.4 三維圖表示

對機械式連桿擺動裝置設計、制作、安裝后，效果分析如下：當?shù)V石低于主軸末端時，連桿裝置因自身重力因素，呈垂直狀態(tài)［7］，此時磁力探頭與磁鐵分開，即可使電路斷開，如圖5 所示；而當?shù)V石滿上來后，擠壓連桿推力板時，連桿裝置磁力探頭與磁鐵產(chǎn)生作用，使電路閉合，即可達到聯(lián)鎖控制鐵板機開停的目的，如圖6 所示。

圖5 磁力開關(guān)與磁鐵分開圖

圖6 磁力開關(guān)與磁鐵閉合示意圖

3.5 繪制電氣原理圖，設置警示燈

在有效料位監(jiān)控的基礎上，再加一道高位料位的報警保險（即安裝聲光報警裝置），同時設置高位料位開關(guān)與上游給礦設備的連鎖功能，進行報警和進料緊急控制［8］。即當磁力探頭發(fā)生作用閉合時，使串聯(lián)電路1 形成閉合回路，電氣原理圖圖7 中的2 和3 的中繼電器KA2開啟，指示燈6 滅，鐵板機停止工作。當?shù)V倉內(nèi)的礦石轉(zhuǎn)移至下一道工序，主軸因其自身重量，回歸原位，1 中的磁力開關(guān)斷開，2 和3 中的繼電器KA2閉合，指示燈亮起，上游設備恢復為可啟動狀態(tài)［9］。

圖7 電氣原理圖

4 總結(jié)

通過對礦倉料位裝置設計研究成果的應用，證明自制簡易的機械式料位計的課題研究取得了成功。該課題研究不僅有效地解決了現(xiàn)場礦倉滿溢的問題，而且所設計的裝置造價低、實用性強［10］；同時不受現(xiàn)場環(huán)境因素影響，最大限度避免了誤報、誤停現(xiàn)象的發(fā)生。為同類型井下礦山的礦倉料位安全精準控制提供了經(jīng)驗借鑒。