煤矿自动装车

煤矿自动装车系统
0 引言
铁路快速装车系统是一种将散装物料按规定的质量快速连续的称量并装入列车车厢的系统，具有一次称量、一次装载、速度快、精度高等特点。

当前在大型煤矿、非煤矿山等企业使用已经非常广泛，但由于受铁路技术水平及检测技术的影响，我国现有装车系统至今没有一家实现全自动控制。

某些环节仍然停留在手动、半自动装车的水平。

我国煤矿的重车称量是与装车同步进行，一种方式是轨道衡置于跨线煤仓仓口或胶带输送机卸料口下方，边装车边称量，通过称量控制装车;另一种方式是跨线多煤口装车线，轨道衡置于跨线煤仓出口，人工预装车后称量，多退少补，往返儿次才能达到准确装车。

随着电了称重业的发展，日前国外己采用大型定量仓快速装车系统，预先在定量仓中按车皮标重自动预装仓，待列车车厢行进经过定量仓仓口时，自动按车厢标重装车，实现快速、准确装车。

快速定量装车系统主要由输煤系统、定量装车机械设备、三级自动取样系统设备、液压控制系统、电脑监控系统等组成。

1 快速定量装车系统功能设计
快速定量装车系统通过计算机采集主上煤带式给料机、主上煤带式输送机及各种现场设备的信号，处理接收操作指令后发出正确的控制指令，实现自动连续调节给料、定量自动装车、二级取样、清单打印、动态图面显示等功能。

1.1 装车
操作者选定与机车(或调车绞车)的速度、车型相适应的给料量后，被选择的给料机给料，给料量随时由输送带秤(核了秤)反映出来，在计算机内部与设定的给料量比较，从而调节给料机给料量，两者协调一致，确保了装车的连续和稳定值，保证了连续自动调节给料。

当列车到装车塔下时，由系统控制放下装车溜槽，此时缓冲仓料位己到合适的位置。

操作者按下称重循环按钮后，缓冲仓下的4个配料液压平板闸门自动地向定量仓中卸料，同时称重传感器准确地称重、控制完成定量配料。

其后，由闸门控制向车厢中放料，料量放足后由称重传感器控制排料平板闸门关闭。

而后车辆行驶车厢之间的空档距离，这期间缓冲仓又向定量仓继续配料，为下一车厢装车作准备，从而实现连续定量自动装车。

1. 2取样
系统的二级取样与快速定量装车系统协调工作，在装车的同时实现煤炭的采样、缩分、破碎、再缩分与装罐工序(图1)。

第一级取样机全截面比例截取主上煤输送带上的物料作为样品，通过一级给料机将样品送至第一级取样机进行取样，通过一级给料机送入样品破碎机，将样品破碎至预定尺寸，再送至第二级取样机获取最终样品装入样品容器。

一级、二级所取样品的余量通过相应溜槽返回到缓冲仓。

二级取样的样品余量，每隔1个车厢或2个车厢，经过相应溜槽、螺旋输送机及回料液压平板闸门回到定量仓1次。

1. 3打印
装车前先把车皮号、标号和车皮质量输入计算机。

当某个车厢装料完成后，计算机立即给出该车厢的车号、净质量、皮质量、毛质量、累计质量、装车时间等一系列数据，并把需要的装车清单打印出来。

直到最后一节车厢，计算机才让装车程序停止，并自动打出整列车
的总料质量。

1. 4监控
装车时，计算机将显示所有设备的运行状态，如给料机的起停、带式输送机运行状态、缓冲仓煤位变化、各闸门开关状态、二级取样系统各设备的运行状况、定量仓煤量变化等，便于监控整个装车过程。

2.快速定量装车系统的应用
2.1 在太原选煤厂的应用
太原选煤厂经过设备选型，通过考察论证，选用快速定量装车系统取代了原有手动装车系统，控制系统采用的是美国Rockwell公司Contra Logix系统系列的PLC对设备进行控制，并于2005年对该装车系统进行了改造。

快速定量装车系统采用一个定量仓和几个运输系统组成。

运输系统(8, 10道)通过轮叶给煤机向下输送精煤，然后经过皮带运输机417, 418或者419,421, 418到达快速定量仓内，该装置称重采用4个传感器支撑，该系统采用ZIP快速定量装车控制系统，
2.1.1快速定量装车系统综述
Contro Logix是一种被称为混合控制系统的新概念控制器，为DCS系统提供了解决方案，网络组态软件RS NebvorX允许对ControNet网上的任一模块或框架或控制站进行组态，对模块的组态达到点级。

2.2.2快速定量装车系统的组成
ZIP快速定量装车控制系统由以下部分组成: PLC柜,MCC柜、操作台、现场操作箱、
上位机及打印机现场仪表。

称量仓的煤量是由拉姆齐M T2000静态重量指示仪来测量并通过通讯接口发给PLC控制系统，由PLC来控制缓冲仓的4个闸板。

操作员在控制室通过微机可了解列车的装车情况并进行相关的操作，也可通过操作台对列车进行加煤。

现场操作箱主要是用户检修时可在现场操作设备。

2.2 潞宁煤业公司的自动装车系统
为了解决车辆装载过程中的超载、欠载问题，潞宁煤业公司与山西联通电子信息有限公司共同开发出了一套高效、准确实用的筒仓自动装车网络系统。

2.2.1系统构成及原理
自动装车系统主要由输送机、测量单元(含测速和测重单元)、控制仪表、电气装置、刷卡系统、网络系统(光纤、光端机、交换机等)、大屏幕显示器、计算机等构成。

装煤车辆进厂时通过磅房发卡给车主，同时系统将与该卡对应的相关信息(如合同号、限载值，车号、单位等)存储于和自动装车系统联网的服务器，此后车辆称皮重，并保存与之对应的数据至服务器，当该车到达指定装车位置时刷卡，装车计算机系统根据卡号从服务器读取相关信息，并计算出装车量，通过网络传送给智能仪表，同时将相关信息(如合同号、限载值，车号、单位等)显示到大屏慕显示器，工作人员开启定量给料设备开始装车。

在装车过程中测量单元把采集到的流量信号实时反馈给控制仪表，当实际下料量达到车辆额定载荷时，控制仪表输出自动停车信号，系统自动停车，避免了人工装车过程中可能出现的超载或欠载，从而达到了自动定量装车的日的。

系统配备装车数据修正功能，当装车量与过磅量出现误差时，授权工作人员可根据误差量输入校正值，无需经常进行停车调零和标定，大大提高工作效率。

为保证装车的可靠性，系统设计双重控制方案，如计算机系统出现故障时，该系统可从智能仪表手动输入装车量，同样可以达到定量装车的效果。

对于定量给料控制系统，控制器通过实际测量值与日标量进行比较，达到日标量时，输出控制信号至相应的控制设备，从而停止设备，同时进入下一个循环等待状态。

图3：系统组成
2.3煤科总院北京高新技术开发中心研究的不同装车系统中的装车过程自动化2.
3.1 采用煤矿装车增补技术实现跨线多煤口装车线装车过程自动化
系统工作原理：联挂列车由调车绞车牵引，通过大型储煤仓按体积预装车，装车量控制在额定装载的95%，列车后的车厢依次经过电了轨道衡，自动称得重量后，由微机系统自动
去皮得到实际装车量和欠装量，同时将欠装量信号传给位于电了轨道衡上方的煤量自载增补系统;在重车继续行进通过增补系统时，微机控制增补系统定量仓卸料闸门自动开启，以向该车厢按实际欠装量补煤，补煤后装车准确度优于0. 5 % ,符合铁路运输要求，整车称量精度优于GB/ T17167《企业能源计量器具配备和竹理导则》规定的0. 3%的要求;最后自动打印输出单节车厢报表和整列车的实际装车量。

图4：装车工艺流程示意图
2.3.2采用煤矿用微机电子轨道衡实现单点装车系统装车过程自动化
系统原理：联挂列车车厢依次进入煤仓下，当计算机判别到第1节车厢到位时，发出控制信号，启动给定煤仓下带式输送机和给料机，通过胶带秤检测煤流流量，自动控制列车调车绞车运行速度，保证列车通过卸料口时，能按确定输煤量准确装车。

胶带机输送的煤经双向溜槽后日进入车厢，通过车厢轨轮上轨道衡台面位置的逻辑判别，达到预定要求后，自动改换双向溜槽到前溜槽口装车。

当本车厢第4个轨轮上轨道衡台面后，定重控制双向溜槽向后一节车厢卸煤(第2节车厢)，使列车顺利通过车节，同时自动称重计量，记录该车毛重。

依此类推。

当装最后一节车厢时，按预设时间提前关闭给料机，待最后一节车厢第4轮上台面后，定重或定时关闭带式输送机，并收回溜煤槽，等待下一次装车。

最后，通过统计报表软件将称量结果按序打印，并累积。

图5：煤矿单点装车自动装载与计量管理系统结构示意图
2.3.3 采用大型定量仓快速装车系统实现快速准确装车
系统原理：大型定量仓快速装车系统是基于大型定量料斗秤的工作原理。

首先，通过给料机和带式输送机经缓冲仓向定量仓按车厢标重预装煤，当达到车厢标重后，关闭缓冲仓闸门;等待行进车厢到位后，打开定量仓闸门进行煤炭定量装车，通过卸料溜槽控制装车速度，使装载过程不受行车速度影响。

卸空后，关闭定量仓闸门，按下节车厢标重重新预装载。

整套系统由可编程序控制器控制输煤系统预装载、定量控制和向车皮中卸载。

图6：煤矿大型定量仓快速定重装车系统结构示意图
2.3.4 自动化装配煤系统在高庄煤矿的研究与应用
系统原理：如图7所示，该系统共有8个精煤仓，由8台给煤机给煤，分别为由1~8号电机控制;另外有4个原煤仓，由4台给煤机给煤，分别为由9~13号电机控制。

煤通过给煤皮带运输到缓冲仓经卸料口进行装车，皮带有1台电机带动，即13号电机。

由15~17号电机控制卸料口的翻转，以及由14号电机控制铁牛牵引的运作。

图7：装车系统图
控制室中的“全自动定量装煤控制系统”主要采用Windows XP以上操作系统，由西门了视窗控制中心SIMATIC WinCC和STEP7编程软件实现远程监控。

图8：装车的控制系统结构图。