ZY煤炭快速定量装车站关键技术_邢庆贵.pdf

doi10.13436/j.mkjx.201502003 煤矿机械 Coal Mine Machinery Vol.36No.02 Feb. 2015 第36卷第02期 2015年02月 0引言 煤炭装车外运是煤炭生产与销售的重要环节 之一，随着煤炭工业的快速发展，产量及深加工大 幅度提升，煤炭运量快速增长，滞留问题突显。 为缓 解煤炭外运压力，提高车辆周转率，提高装车速度 是提升运力的有效途径，因此对装车系统的装车效 率、装车准确度等提出了更高的要求。 传统的装车 方式已经不能满足当前的实际需要，快速定量装车 站作为一种高效率、 高精度的自动计量装车系统， 使传统的煤炭装运计量方式发生了根本性的变革， 有效地提高了煤炭装车外运的速度、 计量准确度和 自动化水平，越来越受到煤矿、港口等企业的青睐， 已成为大型矿井装车系统的首选。 1快速定量装车站组成及原理 （1）装车站组成 快速定量装车站主要由建筑结构、 机械设备、 计量系统、液压系统、电气系统和控制系统组成。 各 系统分别具有不同的作用和功能，相互协调。 （2）工作原理 快速定量装车站基于大型料斗秤的工作原理， 预先通过输料系统向装车站缓冲仓中输送物料至 指定仓位，控制系统预先按车皮标重设定一次装载 重量，配仓系统按照设定重量向称重仓中进行配料， 称重系统计量完毕后， 通过控制闸门和卸料溜槽， 向行进中的车厢快速卸载，实现一次连续动态行进 中的快速准确装车。 整个过程中，给料速度根据缓冲仓位变化不断 调节给料量；配料与装车系统周期性工作；其他电 气、软件、液压、润滑等系统与之相关联的环节协调 工作， 控制闸门和溜槽等关键设备的精确动作，实 现连续、动态、快速、准确装车，满足用户对装车站 装车速度和装车精度的要求。 2快速定量装车站关键技术 快速定量装车站作为一种特殊结构形式的建 筑物，需根据来料输送机布置方式、运煤车辆型式 （汽车、内燃机车、电力机车等）、日发运数量、线路 布置方式（单通道、双通道及多通道）等进行特殊选 型非标准设计。 同时快速装车站是一套复杂的系 统，在设计及应用过程中需要充分考虑各环节关键 因素，才能充分发挥快速装车站的重要作用，达到 良好的应用效果。 结构设计、计量称重、自动控制是 快速装车站设计及使用的关键技术环节。 2.1装车站结构设计 （1）装车站结构特点及要求 装车站属于高层工业厂房，其结构塔架属于复 杂结构，细高、层面多、重载并载荷分布不均匀，楼 层以压型钢板现场浇钢筋混凝土，四周用彩色保温 板作围墙。 具有荷载类型复杂，动荷载不易量化等 特点。 装车站结构安全等级为二级，设计使用年限应 煤炭快速定量装车站关键技术 邢庆贵， 袁华， 孙国顺 （天地科技股份有限公司， 北京100013） 摘要 快速定量装车站是煤炭外运的关键环节,介绍了装车站的系统构成及工作原理，重点 对装车站结构设计及要求、计量称重以及自动控制等关键技术进行了研究，为今后快速定量装车 系统研发、设计及实际使用提供了重要依据。 关键词 装车站； 系统构成； 结构设计； 计量称重； 自动控制 中图分类号TD562文献标志码A 文章编号1003 － 0794（2015）02 － 0006 － 03 Key Technology of Coal Rapid Quantitative Loading Station XING Qing-gui，YUAN Hua，SUN Guo-shun （Tiandi Science and Technology Co. Ltd., Beijing 100013，China） Abstract Rapid quantitative loading station is the key process in the whole coal transportation. This paper introduces the system structure, operating principle and the manufacturing process of the fast loading station. Focus on the rapid quantitative loading station, the structure characteristics, measuring perance, related electrical control, fully automated processes and other technical requirements are described emphatically, which can provide a reference for the future design, research and using the rapid quantitative loading station. Key words loading station; system structure; structural design; measurement weigh; automatic control 6 保证50 a。 为了保证装车站从设计到施工全程做到 科学合理， 装车站钢结构设计除满足行业的规范、 国家现行有关标准的规定外，结构设计单位还需要 有相应级别（甲级）建筑结构设计资质，施工单位也 应有相应的施工资质。 （2）明确装车站结构荷载 装车站结构主要承载为上仓输送带的斜拉力、 栈桥搭接载荷和缓冲仓、称重仓、装车设备等的荷 载。 同时还为设备检修人员提供相关场所。 整体结 构中称重传感器及仓顶面检修层，开洞面积超过了 楼层面积的50以上，楼板局部不连续，结构平面 不规则。 通过分析，装车站所承受的荷载包括①永 久荷载。 包括结构自重、混凝土楼面、楼梯、维护及 固定设备自重等；②可变荷载。 包括楼面活荷载、屋 面活荷载、 储料荷载和设备运行产生的动荷载，机 头卸料、缓冲仓和称重仓配料产生的动载，吊车荷 载、风荷载、雪荷载、地震作用等；③偶然荷载。 包括 爆炸、生产事故产生的荷载等。 荷载标准值见表1。 表1装车站荷载标准值 （3）分析及优化装车站结构 根据分析装车站特点， 明确载荷类型的基础 上，确定装车站结构体系宜采用框架－支撑体系。 同 时装车站结构设计须严格按照实际建筑特点及规 格，运用专业设计软件建立结构模型，分析计算优 化如图1所示。 图1有限元分析结构模型 2.2计量称重系统设计及要求 计量称重系统是快速定量装车站关键部分，主 要包括称重仓、称重传感器、仪表及称重附件，为大 型非连续累计自动衡器（料斗秤），需执行标准GB/T 28013-2011非连续累计自动衡器 （OIML，R107-1 2007，MOD）。 针对用于贸易结算的快速定量装车 站，要求生产厂家取得国家质量技术监督局颁发的 制造计量器具许可证，并要求准确度等级优于0.5。 （1）称重仓设计 称重仓为称量系统的承载器，承载待称重物料， 根据物料的种类及特性，可选用圆形锥斗或方锥形 锥斗。 称重仓设计必须基于自动衡器的设计理念， 仓体结构需经过科学计算，保证受力均匀，并充分 考虑到纵横向冲击载荷。 传力结构应具有多维自由 度柔性和过载保护结构。 为保证加工及安装精度， 降低误差，建立称重仓分析计算模型。 （2）称重仪器的选择 称重传感器是称重系统的核心部件，其性能好 坏将直接影响装车系统的可靠性、 准确性和稳定 性。 装车站大多安装在自然环境恶劣的条件下，工 作频繁、冲击荷载大。 传感器直接承载称重仓全部 载荷，因而其抗冲击、抗偏载性能尤为重要。 选型必 须满足以下强制性要求 密封等级应高于IP67 ；精 度优于0.3‰； 安全超载大于额定承载的150以 上；最大超载大于额定承载的300以上。 （3）计量系统的安装要求 快速定量装车站称重系统不同于一般的衡器， 由于其体积大，量程高，必须要到现场安装调试。① 不同地区重力加速度不同，按照国家计量法，衡器 有属地检测的要求；②不同的安装环境、安装误差、 乃至环境温度、海拔等都会影响称量结果，安装调 试完成后，须在现场校准。 根据现场校准条件可采 用集成检定法或分离检定法进行校准。 2.3自动控制系统 快速定量装车站与传统装车方式比较，其中一 个重要特点在于自动连续装车。 要实现装车过程的 连续，并且在节省装车时间的同时保证装车的准确 性。 自动控制系统的设计是实现这一技术的关键环节。 （1）控制系统组成 自动装车控制系统作为装车站的核心系统，由 输料控制系统、计量与配仓控制系统3个子系统组 成，以PLC控制为核心设计的整个控制系统组成如 图2所示。 图2自动控制系统组成 （2）系统控制关键环节 自动控制系统通过输料控制系统、计量配仓控 制系统、自动连续装车控制系统的控制反馈信息进 行统一控制管理和实时调整，保证整个装车过程的 第36卷第02期Vol.36No.02煤炭快速定量装车站关键技术邢庆贵，等 组合值系数 0.7 0.6 0.7 频遇值系数 0.6 0.6 0.5 准永久值系数 0.6 0.5 0.4 项次 1 2 3 类别 装车站 楼梯 控制室 标准值 4 3.5 2 有限元 分析实 体模型 快速定量 装车系统 先进的设 计手段 缓冲仓料位 设 备 位 置 称重仓 给料 启停 输送 带启 停 PLC 主站 设 备 装 置 传感器 以太网 HUB 模拟 信号 Remote I/O 传感器 传感器传感器 （TCP/IP） 全矿井综自系统 PLC 分站 Control Net现场总线 检 测 启 停 接线盒 7 煤矿机械 Coal Mine Machinery Vol.36No.02 Feb. 2015 第36卷第02期 2015年02月 准确性和连续性，实现自动连续装车。 ①输料系统控制是保证快速装车的前提条件， 它直接决定了装车的速度和连续性。 其控制对象主 要包括给料机、输送带等，通过输料系统控制能够 直观地反应整车装车过程中物料总量变化，匀速无 停滞装车，直至停止前方的给煤输煤系统相关设备 的运行； ②计量配仓控制按车厢额定重量，为称重仓准 确配料，保证装车精度。 通过配料，高精度称量把测 定数据实时反馈， 并与标定重量进行实时对比，把 配料量控制到额定范围之内。 主要分为粗配过程控 制和精配过程控制2个关键环节来实现； ③自动连续装车控制系统能够通过车号识别 传感器，自动对经过车厢进行识别，并把相关信息 反馈至数据库。 装车过程中，系统通过预设控制参 数，待车厢经过时控制卸料装车。 将连续装车变化 量统计分析，在列车持续行进的前提下，控制装车 量偏差变化基本维持在0.3，能够实现连续准确装 车作业的自动控制。 3结语 （1）煤炭快速定量装车站是包含机电液等装车 技术装备的建筑物，涵盖建筑、机械、液压、计量、供 配电及综合自动化等多个专业领域，是一个系统工 程，而非单一设备； （2）煤炭快速定量装车站研发重点包括结构、 计量、控制等关键点，因此需要各专业领域的配合； （3）本文通过研究装车站结构设计、计量称重 及自动控制等关键技术，为快速定量装车站的设计 研发提供了重要的依据。 参考文献 ［1］张新，张广军，齐玫.煤矿快速定量自动化装车站称重传感器的 设计与应用［J］.工矿自动化，2007（6）83-85. ［2］杨玉伟．关于煤矿铁路环线装车站的设计探讨［J］.铁道货运，2010，28 （3）27-29. ［3］常杰云，郭中华．异形快速定量装车站钢结构的设计及应用［J］. 煤炭工程，2013，45（5）29-31. ［4］孙国顺，张新，齐玫.快速定量装车站全自动控制系统研究［J］. 工矿自动化，2011，37（7）65-67. ［5］杨瑞峰，王涛，卫中宽，等．大型煤炭装车站的设计探讨［J］.煤炭 加工与综合利用，2012（2）18-20. 作者简介 邢庆贵（1962-），山东聊城人，研究员，硕士，现在天 地科技股份有限公司工作，从事煤矿重大装备技术研究，电子信箱 sgstdgx. 责任编辑武伟民收稿日期2014－03－13 煤矿液压支架经济再制造技术展望 王续明， 张文 （华北科技学院 机电工程学院， 河北 燕郊065201） 摘要 基于我国液压支架的总体数量和非煤行业的制造技术和铸造技术，对现有支架分散、 低效、高能耗的制造状况进行了初步分析。 提出了革新支架制造技术的观念支架设计标准化、通 用化；主要结构件铸造化；装配作业的自动化；旧支架再制造专业化。 进而使单架支架的制造成本 和资源消耗明显降低，延长使用寿命，提升支架制造企业的经济效益和社会效益。 关键词 结构件铸造化； 零部件制造自动化； 再制造专业化 中图分类号TD355文献标志码A 文章编号1003 － 0794（2015）02 － 0008 － 04 Perspectives of Economy and Remanufacturing Technology of Coal Hydraulic Support WANG Xu-ming，ZHANG Wen College of Mechanical and Electrical Engineering，North China Institute of Science and Technology，Yanjiao 065201， China AbstractThe paper based on the overall number of the hydraulic support in the coal industry, the manufacturing technology and casting technology of the no coal industry, primarily analyzed the present support scattered, low efficiency and the manufacturing situation of high energy consumption，and put forward the concept of manufacturing technology innovation, that is the design standardization and generalization, and main parts casting, and spare parts manufacturing assembly of automatic line, and the old supports remanufacturing specialization. So make every support manufacturing costs and consumption of resources reduced greatly, service life extended greatly. Key wordssupport structure casting; parts manufacturing automatization; support remanufacturing specialization doi10.13436/j.mkjx.201502004 1液压支架的制造和维修方法 目前国内液压支架的制造企业达百余家，市场 竞争激烈、集中度低，排名比较靠前的生产企业有 郑州煤矿机械集团有限公司、中煤北京煤矿机械有 限公司、平顶山煤矿机械有限公司等。 我国液压支 架基本 都由国企制 造，其中部 分管阀类标 准件 8