煤矿煤仓无人定量放仓系统的设计与应用.pdf

CHINA COAL VISION煤炭新视界煤 矿 机 电0引言朱家峁煤矿是一座产量达 400 万 t/a 的大型矿井。由于每天汽运装煤的任务非常繁重，而气煤的比重较轻，现有车辆的车厢装满后无法达到运输的重量要求，导致出现车辆亏吨的情况，给运输公司带来了利润减少甚至无利润的问题。为了解决这个问题，采取二次配煤的方法。首先，在一次煤仓进行配煤，然后将车辆开到煤场进行人工压实，进行二次配装。然而，这种做法增加了许多环节和费用，导致煤场车流不畅，来回无序。对朱家峁煤矿来说，建立一个便捷、可靠的汽运装煤自动系统十分必要1。为了减少人力成本、提高安全系数，朱家峁煤矿积极推进机械化、自动化、信息化和智能化建设，与山东万泰电子科技有限公司合作，共同创新设计了煤仓远程自动放仓系统，实现了全自动配煤作业，节省开支、减少浪费。1煤仓无人定量放仓系统组成部分煤仓无人定量放仓系统由 AI 智能识别扫描、全方位汽车识别、定量称重几大分系统组成，共同实现自动装车流程。AI 智能识别扫描：当汽车驶入 AI 智能识别扫描摄像头感应位置时，AI 智能识别扫描系统采用网络后台处理，把汽车装载量、汽车长宽高和汽车车牌号传递给后台，进行大数据存档和分析。全方位汽车识别：完成智能扫描后，伴随语音“允许进车”的命令提醒，自动抬杆，汽车驶入定点位置。此时，通过雷达感应器对汽车的实际车长和车高进行快速扫描，将信息传递给后台 CPU，CPU 对不同车型做出正确判断，从而调节带式输送机的速度，实现自动装车。定 量 称 重：系 统 把 皮 带 秤 信 息 实 时 传 递 给 后 台CPU，让后台得知装载的实际信息，以便根据反馈的重量信息调节带式输送机速度，从而实现均匀装车。煤仓无人定量放仓系统通过程序优化，实现了免刷身份证环节，从而使装车过程缩短，真正意义上实现了无人放仓自动装车。2煤仓无人定量放仓系统构成及工作原理煤仓无人定量放仓系统由煤仓进煤系统、煤仓配煤系统、智能带式输送机密封除尘装置、自动整平压实装置和故障堵煤处理器构成。2.1 煤仓进煤系统煤仓进煤系统由工作车厢、L 形支撑架、顶部支撑架、固定杆、顶部密封板、行走滚轮、滑动密封门、进料斗、液压缸、止流板、固定架、带式输送机、防尘罩、伺服电机、主动齿轮、从动齿轮、链条和传动轴组成。当煤仓煤位低于设定值时，带式输送机运输系统会发出命令，对煤仓进行自动装煤；当煤仓煤位高于设定值时，自动停止装煤并暂停带式输送机系统。带式输送机移动工作仓支撑面的上端固定连接底部支撑架，底部支撑架的上端固定连接轨道，轨道的前后侧均固定连接 L 形支撑架，L 形支撑架的上端固定连接顶部支撑架。将带式输送机设置在动力车厢和工作车厢内部的密封环境，可以较大程度隔绝外部环境的影响，冬季防冻、夏季防雨、风季防风防沙，而且可以直接观察到带式输送机的运转状况。同时，可在动力车厢和工作车厢内设置空调用于改善工人的工作环境，使工人可以在舒适的环境中工作，且动力车厢和工作车厢可以通过行走滚轮在滑轨上移动。煤矿煤仓无人定量放仓系统的设计与应用孔磊1，徐川2（1.济宁矿业集团陕西中太能源投资有限责任公司朱家峁煤矿，山东 济宁 272100；2.山东万泰电子科技有限公司，山东 济宁 272100）摘 要：为了减人提效、提高汽运装煤安全系数，朱家峁煤矿与山东万泰电子科技有限公司合作创新设计煤仓远程自动放仓系统。文章分别介绍煤仓无人定量放仓系统的组成部分及工作原理。应用煤仓无人定量放仓系统，朱家峁煤矿实现全自动配煤作业，既节省了开支，又提高了工作效率，可为煤矿行业提高生产效率和安全性提供参考。关键词：放仓系统；自动装车；远程控制；减人提效中图分类号：TD5文献标识码：A73煤炭新视界CHINA COAL VISION煤 矿 机 电2.2 煤仓配煤系统煤仓配煤系统主要由门禁系统、车辆识别系统、语音广播系统、AI和红外定位系统、煤仓控制系统组成。当车辆进入煤仓入口处，由车辆识别系统读取相关信息并给出装车量，由通讯方式传输给称重系统，并在显示屏上显示相关信息，同时通过语音广播提示驾驶员到达装料通道。汽车进场停车后，系统会依据 AI 和红外定位系统实时判断停车是否到位，是否存在较大的左偏、右偏或太靠前、太靠后，如果存在则通过广播系统提示司机调整汽车，直至调整到位，从而为快速装料和避免物料洒落做好准备。在装料过程中，系统持续监控，检测该段落料是否将装满车厢，并适时广播提示司机提车，进行下段落料。整个装车过程中，无需人员值守，系统会实时监控各环节运行状态，一旦发现异常，会自动关闭给煤机并发出警示，操作员可在远程控制终端一键管控装车操作。在装车过程中，配煤系统实时把采集的数据反馈给称重系统，当实际放料量达到车辆额定负荷时，自动停止放料，可避免人工装车过程中可能出现的超载或欠载问题，实现自动定量装车2。2.3 智能带式输送机密封除尘装置智能带式输送机密封除尘装置由风机、防尘罩、抽风管、除尘箱、过滤器组成。由于装车过程中会出现煤尘和颗粒物乱飞情况，不仅污染环境，还会对工作人员的健康造成危害，因此系统安装了防尘装置。智能带式输送机密封除尘装置，包括呈 L 形的密封仓，密封仓内设有放置腔，放置腔内设有带式输送机机体。密封仓的一端底部设有与放置腔相连通的出料通风口，密封仓的顶部分别设有与放置腔相连通的进料口与除尘管。此外，密封仓的顶部一侧设有固定架，固定架的顶部固定连接除尘箱。除尘箱内设有活动腔，且除尘箱的外表面一侧设有与活动腔相连通的管接头，活动腔内设有除尘架。密封仓结构既能避免生产环境内扬尘四起的情况，也可以对输送带结构起到很好的保护作用，同时搭配除尘结构的设置，可稳定、集中地对煤料运输时产生的煤尘进行降尘收集。2.4 自动整平压实装置自动整平压实装置由支架、液压站、液压管路、液压千斤顶、压实板、压力传感器等构成。系统能够实现仓下一次性配煤装车，在仓下安装自动化装车和压实设备，用电液推杆代替风缸开启煤仓，从根本上解决了煤仓嘴插板变形卡劲、风缸活塞密封磨损内部串风或风压不足导致煤仓嘴打不开的问题，既降低了员工的劳动强度，也有效防止了煤仓出现卡劲靠人力解决的安全隐患。自动整平压实装置包括压实架，压实架内壁连接固定板，两个固定板相对称。两个固定板相对的一侧共同固定连接第一滑杆，第一滑杆为相互平行的两个，两个第一滑杆的外表面共同滑动连接第一活动块，第一活动块的底部固定连接伸缩杆。第一液压杆能够带动整平推板进行升降，从而调节整平高度。水箱内部的液体能够通过喷淋头进行喷淋，从而对煤炭等污染物进行湿润处理。压实滚筒便于整平推板进行移动整平，同时能够防止运输过程中灰尘飞扬洒落等现象，可起到很好的环保效果。2.5 故障堵煤处理器故障堵煤处理器由平台、固定座、滑轨、电机、减速机、固定筒、滑套、伸缩管、绞龙杆等构成。故障堵煤处理器平台的上方设有煤仓。煤仓的一侧设有固定座，固定座与平台固定连接。固定座的上表面设有滑轨，滑轨的表面滑动连接滑板。滑板的上表面固定连接电机，电机的驱动端通过联轴器连接减速机。减速机的驱动端固定连接绞龙杆，绞龙杆的外表面套有固定筒。固定筒的一端与减速机的外壳固定连接。通过电机、绞龙杆、液压伸缩杆等结构的设置，能使故障堵煤处理器实现自动绞料，使仓内底层通过绞龙杆向里转动，把煤绞出，仓底抽空，待压实的煤下落松动后，打开卸煤口实现安全放料。这一设计大大缩减了劳动量，使操作更为方便，具有一定的实用性3。3自动装车电控系统自动装车系统有效解决了装车过程中出现的以下问题：司机听不到口令或者看不到指挥，导致移车误动作或者延迟挪车，造成洒煤；有些车辆在进矿门时，扫描系统未扫描上信息就进行装车，完毕之后发现无法驶出，需要倒掉重装；人员短缺、车辆多时，放仓人员工作量极大等。电控系统主要涵盖三部分：AI 智能扫描、PLC 可编程控制、上位机显示和操作。3.1 AI 智能扫描运用当前国内先进的 AI 智能扫描系统，完成对车辆各项信息的识别，并迅速传递给 PLC 进行车辆信息录入。同时，AI 智能扫描摄像头与门禁系统进行信息交互，可以确保非该仓车辆禁止抬杆驶入，如图 1所示。图 1 AI 智能扫描摄像头74CHINA COAL VISION煤炭新视界煤 矿 机 电3.2 PLC 可编程控制系统采用西门子 1200PLC 作为主站，与地磅和给煤机系统进行实时通信，确保系统运行的可靠性和装煤过程的准确性，如图 2 所示。图 2 PLC 可编程控制3.3 上位机显示和操作在现场中控室放置上位机，方便值班人员实时查看自动装车情况，以及及时处理突发情况。另外，在车道配备大尺寸显示屏，方便司机确认车辆信息，如图 3、图 4、图 5 所示。图 3 自动装车系统显示图 4 大尺寸显示屏3.4 自动装车流程扫描摄像头在扫描区域内对车辆扫描，进行信息录入和确认；进车闸杆抬起，车辆驶入；车辆到达指定地点，停车信号灯由绿色变为红色，行车自动跟车做装车准备；启动按钮按下，装车带式输送机运行，上方给煤机运行，装车开始；装车完毕之后，信号灯由红色转为绿色，出车闸杆抬起，车辆驶出。图 5 料仓放料管理系统显示4结语朱家峁煤矿通过应用煤仓无人定量放仓系统，全自动配煤作业。自动放仓不受煤种、车辆长度以及装载重量的限制，实现了无人值守的全自动化配煤流程，提高了工作效率，减少了人工操作的误差，节省了开支，说明该系统有一定的应用价值。参考文献：1董世秋.浅谈物联网的应用与发展趋势J.中国管理信息化，2014（17）：66-67.2景金娥.浅谈煤炭装车外运智能化平煤设备J.山西焦煤科技，2011（1）：95-96.3李剑峰.鲍店煤矿实现了智能化配煤装车J.工矿自动化，2009（11）：108.作者简介：孔磊（1974-），男，汉族，山东曲阜人，本科，高级工程师/注册安全工程师，从事煤矿安全技术管理工作。责任编辑：张梦75