煤矿智能定量装车系统设计研究

成冬冬

摘要：通过在煤矿智能火车中应用定量装车系统，可以达成自动化装车的目标，不仅实现装车速度的加快、运输水平的提高，同时，还能够将装车期间时常发生的贸易纠纷减少，减少煤矿企业的经济损失。基于此，本文首先针对定量装车系统的操作流程进行分析，并将此作为切入点，探寻更为有效的煤矿智能火车定量装车系统设计方案，以求能够实现装车精度与效率的提升，并且保障安全性，实现人工成本的节约，为煤矿企业经济效益的增长起到一定的促进作用。

关键词：煤矿智能装车;定量装车系统;设计

前言：

以往在开展煤矿装运工作期间，多数都是通过人工来实施火车装车作业，不仅需要投入更多的劳动力，同时，也会降低装车的精度，在操作流程方面时常会出现差错，甚至会有超载、偏载等隐患问题的发生。因此，为了能够实现自动化管理水平的提升，并且提高装车作业的效率，确保煤矿企业能够安全生产，就必须要在煤矿智能火车中设计一套切实可行的定量装车系统，来提高煤矿装运的质量，推动煤矿企业的持续、良好发展。

一、煤矿智能装车系统简介

智能装车系统是智能化煤厂监控管理系统核心之一，该系统主要应用在治理超限超载等方面，我公司定量装车系统是在传统汽车衡系统的基础上加上视频监控设备、语音系统、刷卡系统等设备组成，对称重数据和下料口状态进行采集、计算、控制、保存、管理的一种管理系统，系统包括硬件设备和软件两大部分，可以进行手动和自动切换。准确的控制了车辆装载物料量，避免了车辆由于装载物料过多或过少需要重复的卸料或装料，减少了单次作业周期，提高了工作效率能够精确控制物料的装载量，减少了车辆往返于过磅处与物料装载处的次数，减少了裝车的周期装车过程实时监控。

二、定量装车系统的操作流程

（一）接收数据

在进行装车以前，必须要严格审查各项业务。对于装车人员来讲，需要登录报表系统，对所装车型号、规格、数量以及客户名称等数据信息进行确认，确认无误后，进入智能装车系统，进行数据设置，输入装车型号，装车热值，然后向智能装车系统直接下达智能装车任务。

（二）智能装车

在完成数据接收工作以后，装车配煤操作人员需要将手动装车按钮切换到智能装车，启动智能装车系统，从而按照业务，在智能装车系统中，按实际需求选择放仓或者一键配煤，进而智能装车。针对于操作站而言，需要实时监控现场，采取“单鹤位图”、“全貌图”等窗口，以图形或者是实时监控的方法来做出展示，确保操作人员能够对整体的装车过程进行全面监控。

（三）智能装车结束

在完成装车以后，装车溜槽自动提升到停止位，操作站需要对装车记录进行自动储存，操作人员将装车的结果作为依据，从而自动生成装车报表，将其视作发货结果的根据。

三、煤矿智能火车定量装车系统设计方案

（一）系统结构

针对于煤矿智能火车的定量装车系统硬件而言，主要包含ESD按钮、指示灯、溢煤开关、静电接地装置、装车阀、流量计、批量控制器等设施，在软件中，主要为装车管理系统。除此以外，定量装车系统还需要包含显示大屏幕、报警器、探测器、出入口火车衡、装车泵等设施，进而对系统的有效、稳定、可靠、安全运行做出保障。通常的情况下，定量装车系统主要采取二级布网方式，在现场每间隔2个鹤位。便需要设立1台批量控制器，现场所有装车仪表信号均在各自批量控制器中接入，并且通过次完成防溢煤、防静电、自动化控制等安全联锁保护。并且，现场中的多台批量控制器利用通信网络与控制室操作站相连，展开集中、统一管理。将以操作站为中心控制单元形成，针对于现场的批量控制器而言，属于分散独立控制单元的一种集散控制系统，从而达成集中控制、管理整体系统风险分散监控的目标。

（二）系统控制原理

针对于现场的工作人员来讲，需要将不同槽车罐容作为依据，对最高装位、装车量先进行手动设置，通过流量计对流量进行检测，并且向批量控制器上传，批量控制器将上位机所下发的提煤量指令与流量数据作为依据，对装车阀开度进行管控，达成定量装车自动化的目标。在装车期间，利用Modbus通信方法，促使批量控制器将装车运行的各种参数实时向控制室中的装车管理系统上传，进行统一显示。除此以外，装车管理系统还能够达成报表输出、报警汇总以及历史趋势等功能，同时，利用以太网同ERP系统以及全厂站控制系统连接，达成联动、共享数据信息的目标。控制煤矿智能火车定量装车的过程主要划分3个阶段，即装车溜槽自动下降并放煤，溜槽提升到设置高度，放煤完毕关闭闸板自动提升溜槽结束装车这3个阶段，不同的阶段采取的控制也存在差异，最终的目标均是保障装车稳定、安全装车过程。

（三）主要硬件选型

1.批量控制器

针对于批量控制器而言，属于定量装车系统当中的核心设施，对现场装车仪表的液位、流量、温度等检测信号进行采集是其主要的功能，将装设要求作为依据，从而对开阀延迟时间、介质密度、提前量、煤位、装车量等各种控制参数进行设定，并且将预定的流量作为依据，完成装车过程中安全联锁保护防静电、防溢煤、多段自动化控制等工作，进而达成防止偏载、溢煤、静电等问题的发生以及高精度定量等目标，对仪表设施进行保护。

2.控制阀

在定量装车系统中，控制阀属于极为关键的一种设施，对整体装车过程的控制速度以及控制精度做出保障，避免过高流量而导致静电的出现，进而造成突然关闭而导致管道发生“水击”问题。现如今，常见的装车控制阀包含3种类型，即电动V型球阀、数控电液阀以及气动两（多）段式开关球阀。如果煤品性质差异大，可以优先选择气动两段阀，如果煤品中含有杂质，且无仪表气源，则可以优先选择电动V型球阀。

3.流量计

煤矿是煤矿企业主要的装车介质，因此，必须要采取适用介质范围广、高精度、高可靠的流量计来对装车流量进行测量。通常的情况下，流量计的工作就是定量控制装车过程，结算对外贸易将称重仪表计量作为基础。

4.测量定位

采取引导装置，利用语音提示、交通信号灯，从而引导火车进入装车部位。通过红外线定位装置的运用，对火车停留于装车位做出明确。在完成火车定位后，停止中的火车需要在操作人员的允许下进行放煤，此时，操作人员接受放煤LED提示以及放煤请求语音，如果发现信息有误，则需要停止装车确认，利用程序达成自动锁死装车过程的目标。

（四）软件设计

可以采取国内外较为知名的PLC厂家所研发的成熟产品作为装车管理系统，并且将现场的实际需求作为依据进行组态。在上位机中达成装车过程操作记录、报警管理、权限管理、报表输出、历史趋势、装车控制、设置各种参数等功能。并且，连接ERP系统、全场站控制系统、装车管理系统，达成联动及共享数据信息的目标。

（五）安全设计

为了能够对装车安全做出保障，就必须要在每个煤矿智能车上安装静电接地夹以及溢煤保护器，同时，在批量控制器中引入信號。如果接地电阻超标或者是煤矿装位达到上限，联锁关装车阀，并且将装车停止，减少溢煤问题的发生，对静电接地安全做出保障。除此以外，为避免煤矿装载过程中偏载而影响火车的正常运行，在火车装车站的四周还应该设置带报警功能的测偏仪，从而实时检测火车装载情况，向装车管理系统上传检测信号，从而展开监控，如果发现偏载现象，则可及时发出警报，并且通过装车管理系统对批量控制器联锁进行控制，将装车阀关闭且停止装车。

四、结束语：

综合上述的分析而言，在煤矿企业的智能装车中，对定量装车系统加以使用已变得愈来愈普遍、广泛。而本文通过与实际的要求、需求相结合，对设计煤矿智能装车的定量装车系统控制原理以及系统结构做出了深入、全面的分析，并且详细探讨了关键的软硬件，其目的在于对煤矿企业生产管理需求做出满足的条件下，实现人工成本的大幅度节约，并且，有效提高装运的效率及装车精确度，促使煤矿企业能够不断增长自身的经济效益。可以说，设计智能定量装车系统，并且合理加以运用，是煤矿企业未来主要的发展趋势。

参考文献：

[1]高广恒，汤鹏飞，张小新.自动定量装车系统的应用研究[J].港口装卸，2021（01）：15-17+21.

[2]杨瑞峰，解振海，胡运鹏.煤矿智能汽车定量装车系统设计探讨[J].选煤技术，2020（05）：89-93.

[3]石磊.选煤厂快速自动定量装车系统的实现[J].矿业装备，2019（03）：152-153.

[4]周伟.浅析定量装车系统设计与应用[J].仪器仪表用户，2016，23（10）：58-61+27.