一种新型机械式矿仓料位装置的研究与应用

2022-02-01游皓明刘红亮艾昔文

铜业工程 2022年6期

游皓明，刘红亮，艾昔文

（江西铜业股份有限公司武山铜矿，江西瑞昌 332204）

1 引言

矿石成品仓是井下矿石转运的“中转站”，是矿山溜破系统中极为重要的组成部分。武山铜矿选矿车间井下溜破系统有3 个矿石成品仓，其中，-510 m 中段矿仓表面设有颚式破碎机、重型板式给料机以及皮带卸矿溜槽等设备设施。然而在以往的给矿过程当中，主要依靠操作人员观察矿仓料位情况来开停设备，同时由于操作人员操作劳动强度大，很难做到在第一时间内辨明矿仓存矿高度而停止供矿。这也使得给矿过程中时常会因矿仓料位情况掌握不及时，从而导致矿仓矿石满溢，造成矿仓表面上的设备设施不同程度上受损，如破碎机地脚螺栓断裂、矿仓平台垮塌等。为此，以该问题为研究课题，设计制作一种适用于井下工矿环境的料位装置，具有十分重要的现实应用意义。

2 故障影响及技术分析

2.1 故障影响统计

因矿仓满溢，曾间接导致-510 m 中段破碎机多根地脚螺栓断裂，检修全线停产7 d。无独有偶，在-410 m 中段，也曾因矿仓料位控制不当，导致矿仓满溢压垮作业平台，致使卸载站工期延长。统计结果如表1 所示。由此可见，矿仓满溢事故，不仅严重影响到矿仓表面设备设施的安全运行，而且给正常的生产组织带来极大的被动。因此，依靠传统人为观察矿仓的存矿高度来控制设备的开停，存在很大的弊端和不足［1］。

表1 矿仓满溢问题影响

2.2 技术需求与目的

随着生产工艺及自动化技术的突飞猛进，料位检测技术在现代化工业过程控制中的地位愈发突出，逐渐受到研究人员的重视［2］。本课题拟根据矿仓料位情况，研制出一种新型矿仓料位装置，以通过技术手段实现设备关停的自动控制，并提示或通知操作人员［3］。

2.3 技术可行性分析

通过实践发现，现有的雷达料位计+数字显示+声光报警装置，可实现矿仓料位的检测，并且通过相应技术手段，还可以实时显示矿仓的存矿高度等相关技术参数指标。但由于安装条件、物料下落等现场环境因素的影响，在给矿时，前端所用的雷达料位计经常出现实时显示料位与实际料位偏差较大和显示结果波动的现象，导致操作人员无法根据显示料位来调节生产，降低了生产效率且不能保证生产线流程稳定运行［4］。

因此，在满足现场环境的需求下，通过设计连杆机构，利用磁力开关或者水银开关连接上游给矿设备，即可在实现矿仓料位的控制的基础上，满足课题技术需求。

3 实验部分

3.1 设计连杆摆动装置

根据矿仓高度，选择5 m 长的镀锌管作为长轴。长轴的一端连接受矿推力板，另一端焊接连杆。在该连杆的端部装有磁力开关的磁铁。如图1 所示。

图1 连杆装置

3.2 设计机械连杆摆动装置

在矿仓表面破碎机尾部原有的横梁上，焊接设置固定支架。在支架上装有悬挂轴，并将长轴（设孔）按照1∶4 的比例悬挂在固定支架轴上，采用间隙配合。悬挂轴穿过长轴轴孔，只发生相对旋转运动［5］，可自由摆动。如图2 所示。

图2 连杆摆动装置

3.3 磁力探头定位

在连杆装置左侧的立柱上（即下矿方向侧）安装、设置磁力探头。当矿石满上来后，推动推力板，使磁铁与磁力探头重合［6］，连锁作用于铁板机，并确保矿仓物料距破碎机高度为1 m 左右。现场通过多次试验，调整确定了磁铁与磁力探头的位置，即当水平距离为150 mm、垂直距离为50 mm、矿石距破碎机底部距离为1 m 左右时，达到技术要求。具体情形如图3、图4 所示。

图3 磁力探头与磁铁分离

图4 磁力探头与磁铁重合

3.4 三维图表示

对机械式连杆摆动装置设计、制作、安装后，效果分析如下：当矿石低于主轴末端时，连杆装置因自身重力因素，呈垂直状态［7］，此时磁力探头与磁铁分开，即可使电路断开，如图5 所示；而当矿石满上来后，挤压连杆推力板时，连杆装置磁力探头与磁铁产生作用，使电路闭合，即可达到联锁控制铁板机开停的目的，如图6 所示。

图5 磁力开关与磁铁分开图

图6 磁力开关与磁铁闭合示意图

3.5 绘制电气原理图，设置警示灯

在有效料位监控的基础上，再加一道高位料位的报警保险（即安装声光报警装置），同时设置高位料位开关与上游给矿设备的连锁功能，进行报警和进料紧急控制［8］。即当磁力探头发生作用闭合时，使串联电路1 形成闭合回路，电气原理图图7 中的2 和3 的中继电器KA2开启，指示灯6 灭，铁板机停止工作。当矿仓内的矿石转移至下一道工序，主轴因其自身重量，回归原位，1 中的磁力开关断开，2 和3 中的继电器KA2闭合，指示灯亮起，上游设备恢复为可启动状态［9］。