螺旋给料定量装车系统在龙港选煤厂的应用

栗 超

(1.中煤科工集团唐山研究院有限公司，河北 唐山 063012；2.河北省煤炭洗选工程技术研究中心，河北 唐山 063012)

0 引 言

产品装车系统是选煤厂生产、储存、运输的重要环节之一，而在选煤厂设计中，由于对装车环节不够重视以及对装车效率、精度要求考虑不足，使得产品装车成为制约选煤厂生产的瓶颈之一[1，2]。实现汽车连续、高效、准确装车，已成为部分选煤厂急需解决的突出问题[3]。

选煤厂产品汽车装车一般可采用振动给煤机、带式给煤机、放料闸门等多种方式，而智能定量装车的实现则需配以称重装置以及软件控制系统[4，5]。目前常用的汽车定量装车系统有地磅称重装车系统、带式称重定量装车系统，定量漏斗式装车系统等多种类型[6-10]，各种定量装车系统的应用，在不同生产条件下有效解决了就地控制中出现的超吨、亏吨现象，极大提高了装车效率和精确度，发挥出显著优势。螺旋给料定量装车系统作为一种新型的汽车定量装车系统，具有称重精度高、设备体积小、投资少、施工周期短等比较优势，尤其适用于选煤厂装车系统的升级改造。

1 原有汽车装车方式存在的问题

龙港选煤厂隶属于晋煤集团宏圣煤炭物流贸易有限公司，入洗能力为2.4 Mt/a，选煤厂采用6 mm脱粉、无压三产品重介质旋流器分选、粗煤泥离心脱水、细煤泥板框压滤脱水的联合工艺。选后产品采用汽车运输，其中洗中块(80～25)mm和矸石产品分别进入7 m×7 m的方仓存储，通过仓下的颚式闸门装入汽车外运，此种装车方式主要存在以下问题:

(1)颚式闸门没有计量功能，也就无法实现定量装车，仅依靠操作人员的经验现场就地控制时极易出现汽车超吨、亏吨以至于频繁往复装车等问题，装车效率低则易造成车辆拥堵及影响生产。

(2)颚式闸门给煤量不易控制，即易掉煤且无装车数据自动记录的功能。

(3)装车过程中闸门一旦出现故障(如液压系统电磁阀故障)时无法及时关闭，仓内物料将持续涌出，易造成伤人事故和汽车受损，存在安全隐患。

为解决上述问题，经过市场调研，采用螺旋给料定量装车系统对洗中块仓、矸石仓装车系统进行升级改造。

2 螺旋给料定量装车系统

2.1 系统组成

螺旋给料定量装车系统主要由螺旋给料机、软件控制系统、称重传感器、电脑、高清摄像头、视频监视器、成套低压柜等组成。

(1)螺旋给料机。螺旋给料机采用双螺旋推进给料方式，螺旋体材质为灰口铸铁，给料机内部贴有6 mm不锈钢板，在使用过程中具有静音、无扬尘、不漏煤、耐腐蚀、免维护等优点。在给料机内安装特殊称重装置并设计1套独特的模型算法，突破动态称重精度低的瓶颈，其称重精度控制有效在±0.5%。螺旋给料机结构如图1所示。

1—入料口；2—双头螺旋体；3—称重溜槽；4—压力传感器；5—测速板；6—出料口图1 螺旋给料机结构Fig.1 Structure of spiral feeder

(2)软件控制系统。 控制系统采用西门子S7-200 SMART系列PLC控制模块，利用组态王软件编辑人机对话界面，上位机软件与PLC通过网线通讯，实现对设备的远程控制。人机对话操作界面简洁、生动、形象，整个控制系统稳定、高效、可靠。系统配有运行数据库，实时记录给料机的运行数据，并可生成运行报表。

2.2 工作原理

给料机通过内部双头螺旋体的旋转，推动散状物料持续前进。物料首先进入称重溜槽[11]，再冲向测速板，由于物料的作用力，压力传感器会向PLC可编程控制器反馈模拟量电信号。根据动量定理，即Ft=mΔv，从而可计算出物料在采集周期内的水平速度v。通过独特的模型算法，动态调整称量误差，使计算给料量无限接近于目标给料量，并在上位机上显示。

2.3 技术参数

龙港选煤厂螺旋给料定量装车系统的技术参数如下:设备型号:QLG-800；给料能力:1 200 t/h；装车速度:20车/h；装车精度:±0.5%；给料粒度范围:≤300 mm。

2.4 改造方案

改造方案主要包括以下6个方面:

(1)拆除洗中块仓、矸石仓下原有颚式闸门。

(2)依据现场条件定制安装螺旋给料机、检修平台。

(3)取动力电源，将配电箱布置在仓下合适位置。

(4)在重车磅房配套安装自动定量装车软件系统。

(5)在装车点安装摄像头，在重车磅房安装视频监控系统。

(6)原过磅系统的设计单位提供装煤车辆的车牌号、装煤品种、皮重、毛重等信息。

通过对施工方案的合理安排，系统改造在2天内即可完成，几乎不影响选煤厂的正常生产。

3 改造后效果

(1)系统给料能力大，运行稳定，不粘、不堵，给料均匀，平均每车装车时间可控制在3 min左右。

(2)装车准确性高，放料动态误差稳定控制在±0.5%以内，可有效解决超吨、亏吨造成的频繁往复装车问题，大幅提高装车效率。

(3)实现现场自动化装车。只需磅房过磅人员远程上位机控制，采用“一键装车”模式，输入预装吨数即可。装车启动后，磅房操作人员无需任何操作，系统会自动提醒司机合理移动车位配合装车，直至装车完毕，自动化程度高。

(4)该系统配置了视频监控系统，操作人员在显示屏上可实时掌握装车情况，装车安全，可靠性高。

(5)装车吨数、装车人员、装车日期及时间等信息均自动记录在数据库管理系统中，方便查询，并有防盗功能。

(6)螺旋给料机为全密封螺旋推进给料方式，不漏煤、无煤尘，满足环保要求。无振动部件，无高速运转部件，轴承磨损小，故障率低，维护量小。

4 结 语

龙港选煤厂螺旋给料定量装车系统的应用可显著提高选煤厂产品装车的自动化水平并实现一键装车，可减轻装车作业人员的繁杂工作。配合完善的数据管理系统，详细记录给料机的每次运行数据，实现有据可查，该装车系统在使用现场得到高度认可。

螺旋给料定量装车系统在智能定量给料环节另辟蹊径，采用螺旋体旋转推动物料前进，在下料溜槽中配置称重装置，实现对物料的精确称量。相比定量漏斗式装车系统，螺旋给料定量装车系统具有投资低、安装空间小、适用性强的优势[12，13]；相比带式称重定量给料系统，其具有给料量大、无易损件、免维护的优势，可满足选煤厂汽车装车的需求。系统采用全封闭的设计，运行过程不撒料、无煤尘、噪声低，完全满足环保要求，为选煤厂产品的配料装车、公路地销提供了新选择。