斗轮取料机实时取料流量检测方法分析

2020-11-26牛杰

建材发展导向 2020年7期

牛杰

（秦皇岛港股份有限公司第九港务分公司，河北秦皇岛 066000）

秦皇岛港煤码头五期工程位于秦皇岛市区以东约10公里的秦皇岛港东港区，与秦皇岛港煤三期工程、煤四期工程、矿石码头工程同处一个区域。该工程投资40 亿元，年通过能力5000 万吨，新建5 万吨级2 个、10 万吨级和15 万吨级泊位各1 个，新建堆场77 万平米，新建配套的装卸机械、供电、控制、除尘、洒水、消防、污水处理等设备和相关的土建工程，秦港九分公司就是煤五期工程的使用单。秦港九分公司在秦皇岛港煤五期工程设计配置了10 台轨道移动式的悬臂斗轮取料机，设备编号为：R10-1和R10-2，R11-1 和R11-2，R12-1 和R12-2，R13-1 和R13-2，R14-1 和R14-2，额定能力全部为6000t/h。取料机的操作方式主要是通过PLC 即LOGXI5000 进行控制，这样做不仅稳固了取料机的作业效率，同时也提升了取料流量的稳定性。港口散物料取装作业流程中，作业平均流量的是决定生产效率高低的一个重要的因素。平均流量过低不利于节能降耗，还会延长生产作业周期；平均流量过高容易造成作业沿线洒落物料，同时也给设备造成很大冲击，影响设备使用寿命。

1 获取取料流量反馈数值的几种方法对比

闭环控制为流量控制的高精度提供了重要保障，而闭环控制中的反馈信号即实时取料流量的获得，通常是取料流量控制中的一项难点。

首先，最直观的获取取料流量的方式就是通过皮带秤，目前工程中使用的皮带秤是南京三埃SA600 阵列式皮带秤。但是受限于皮带秤的安装位置，从斗轮取煤到煤流经过皮带秤通常需要耗费10 秒的时间，如果以皮带秤为取料流量信号，中间就存在很长的延迟，等系统做出反应时，实际情况已经发生变化[1]。

第二种方式，在悬臂皮带前端安装摄像头。通过图像分析来估算皮带上的煤量，结合皮带的速度，来估算取料流量。这种方法存在两种缺陷：一是图像分析只能针对皮带上煤流的体积进行估算，具体煤种的密度尚未可知，而密度对流量估算的准确性有着很大的影响。

第三种方式，根据取料过程中斗轮响应的变化来估算取料流量。通过斗轮来获取实时取料流量通常有两种途径，一种是通过斗轮驱动，另一种是在斗轮上安装传感器。前一种方法，根据斗轮驱动形式不同，液压驱动斗轮是测量马达入口压力，电机驱动斗轮是测量电机电流，最后通过公式计算结果来估算取料流量[2]。

2 不同条件下使用斗轮压力估算取料流量的具体内容

斗轮驱动中使用的液压泵多为柱塞泵，因此在斗轮的实际旋转过程中，即使斗轮空转也会导致斗轮压力存在小范围的波动。面对大流量取料时，在泵本身的压力波动加上取料中的正常压力波动双重作用下，会引起更大的压力波动。斗轮压力的处理方法通常分为两种：一种是低通滤波器，另一种是陷波滤波器。理论上来讲，考虑斗轮压力的波形因素，陷波滤波器具有更好的性能。但在实际过程中，陷波滤波器在调试中发现滤波系数整定存在误差，会引起较大的压力延迟。因此，在实际应用中，通常会采用低通滤波器的方法来处理斗轮压力。

在对斗轮压力进行滤波处理后，需要通过公式来研究斗轮压力和取料流量直接的关系。一般认为，斗轮压力和实时取料流量直接存在线性关联，即公式为：F=（Pr-Pn） ×K（F为实时取料流量，Pr 为实时斗轮压力，Pn 为斗轮空载压力，K 为压力与流量间的转换系数值）。可以从公式中看出，按照公式估算实时取料流量的话，K 是公式中很重要的一个系数，但是在实际的应用环境中，由于斗轮取料过程存在物理特性，导致系数K 是按规律不断变化的，鉴于此，我们需要从以下几点来进行细化处理[3]。

细化处理的内容主要包括三点：不同煤种造成的影响；取料量大小造成的影响；臂架不同回转方向造成的影响。首先，煤种分为块煤和粉煤两种，块煤的流动性要强于粉煤，导致块煤的取料过程中很多煤流到斗轮之外，因此需要根据煤种的不同，需要一个补充系数KB；其次，取料量的增大，斗轮的阻力也会不同。取料流量越大，单位斗轮压力取到的料理就越小。因此，需要根据斗轮压力的带下，来增设系数K 的补充系数KF；最后，安装在取料机上的斗轮与臂架存在夹角，取料时的压力在两个方向会有所不同，导致臂架在左转或者右转时对应的系数K 发生变化[4]。