粉料、固體物料快速定量裝車系統(tǒng)在太原煤礦廠的應(yīng)用
摘要：太原選煤廠通過對精煤裝車系統(tǒng)的改造，采用先進的快速定量裝車系統(tǒng)，取代了以前的手動裝車系統(tǒng)，實現(xiàn)了精煤裝車系統(tǒng)全自動運行，提高了精煤的裝載能力，降低了職工的勞動強度，提高了經(jīng)濟效益。
西山煤電股份公司太原選煤廠是20世紀50年代建成的老廠，年設(shè)計處理能力為200萬t，屬于中央型選煤廠。經(jīng)過多次改擴建，尤其是近年來重介一、二期系統(tǒng)改造后投入使用，使該廠原煤處理能力大大增強，現(xiàn)年處理能力已達到600萬t/年，主要洗選杜兒坪礦、西銘礦原煤。洗后精煤和中煤主要通過火車運往國內(nèi)各地。
太原選煤廠原煤裝車系統(tǒng)改造前采用手動拉桿多點裝車系統(tǒng)，每個倉位對應(yīng)2套手動拉桿，有2股精煤作業(yè)區(qū)域，分別是8、10道，總共有30個精煤倉。近年來，隨著入洗原煤數(shù)量的增加，原有精煤裝車系統(tǒng)已不能滿足生產(chǎn)發(fā)展的需要，與現(xiàn)代化選煤廠的發(fā)展極不適應(yīng)。如何有效地加大裝車的數(shù)量、提高生產(chǎn)率是當前生產(chǎn)管理工作中迫切需要解決的問題。
為了解決這一難題，太原選煤廠經(jīng)過設(shè)備選型，通過考察論證，選用快速定量裝車系統(tǒng)取代了原有手動裝車系統(tǒng)，控制系統(tǒng)采用的是美國Rockwell公司Control Logix系統(tǒng)系列的PLC對設(shè)備進行控制，并于2005年對該裝車系統(tǒng)進行了改造。
1 原裝車系統(tǒng)改造前存在的問題和現(xiàn)狀
太原選煤廠原裝車系統(tǒng)是建廠初期使用的手動拉桿系統(tǒng)。該系統(tǒng)每個倉位對應(yīng)2套手動拉桿，4個溜槽。裝車時，先把車皮調(diào)運到裝煤倉下，需要裝幾號倉就由運銷公司職工在幾號倉下通過手動拉環(huán)向下拉動，煤隨機通過溜槽裝入車皮內(nèi)。如此拉動手動桿煤不斷裝入車皮內(nèi)，直到倉內(nèi)煤裝完為止，如倉內(nèi)煤濕下煤困難，還需要一邊搗倉、一邊拉桿，這樣裝一個倉需要2個人密切配合，一般裝完一個車皮大約需要5～8min。
裝完車后，還需要由機車牽引到磅房過磅，每個車皮裝入數(shù)量須嚴格遵守車輛裝載要求。達不到要求需要由抓斗添加或抓出精煤，經(jīng)平車器平整后，才能達到鐵路方和用戶對于精煤數(shù)量的要求。由于人為的原因，裝車過程往往會出現(xiàn)偏載現(xiàn)象，這種現(xiàn)象發(fā)生時，需要進行人工平車，由于人工裝車，過衡時，存在人為干擾因素比較多，產(chǎn)品質(zhì)量很難達到要求，經(jīng)常出現(xiàn)虧漲噸現(xiàn)象，因漲噸造成鐵路方罰款，虧噸形成客戶商務(wù)糾紛。
這樣的裝車速度嚴重制約了太原選煤廠小時處理量，達不到鐵路方對太原選煤廠車輛使用的時間要求；鐵路方對于每個延時車輛都會增加車輛延時使用費，大大增加了洗煤生產(chǎn)成本核算費用。
2 快速定量裝車系統(tǒng)的采用
快速定量裝車系統(tǒng)采用一個定量倉和幾個運輸系統(tǒng)組成。運輸系統(tǒng)（8、10道）通過輪葉給煤機向下輸送精煤，然后經(jīng)過皮帶運輸機417、418或者419、421、418到達快速定量倉內(nèi)，該裝置稱重采用4個傳感器支撐，該系統(tǒng)采用ZKD快速定量裝車控制系統(tǒng)，每個車皮裝載數(shù)量根據(jù)車型不同而定，并且裝車、平車、過衡自動完成，減少了許多人為因素。
2.1 快速定量裝車系統(tǒng)綜述
Control Logix是一種被稱為混合控制系統(tǒng)的新概念控制器，為DCS系統(tǒng)提供了解決方案，它具有開放、集成和分布的特性，是實現(xiàn)目前???進工藝要求的*佳選擇。Control Net網(wǎng)絡(luò)使整個系統(tǒng)控制方案更加靈活、結(jié)構(gòu)更加簡單。Control Logix目標就在于*大限度地提高用戶生產(chǎn)效率，降低維護時間和費用，按照用戶的意愿提高控制水平。
網(wǎng)絡(luò)組態(tài)軟件RS NetworX允許對Control Net網(wǎng)絡(luò)上的任一模塊或框架或控制站進行組態(tài)，對模塊的組態(tài)達到點級。
2.2快速定量裝車系統(tǒng)的組成
ZKD快速定量裝車控制系統(tǒng)由以下部分組成：
PLC柜、MCC柜、操作臺、現(xiàn)場操作箱、上位機及打印機現(xiàn)場儀表。
稱量倉的煤量是由拉姆齊MT2000靜態(tài)重量指示儀來測量并通過通訊接口發(fā)給PLC控制系統(tǒng)，由PLC來控制緩沖倉的4個閘板。操作員在控制室通過微機可了解列車的裝車情況并進行相關(guān)的操作，也可通過操作臺對列車進行加媒?，F(xiàn)場操作箱主要是用戶檢修時可在現(xiàn)場操作設(shè)備。
2.3該系統(tǒng)的特點
1）系統(tǒng)連鎖。系統(tǒng)連鎖是**、連續(xù)地進行生產(chǎn)，實現(xiàn)工藝要求的必要保證。系統(tǒng)連鎖包括：
a)**連鎖；b）工藝連鎖；c）開機連鎖；e）停機連鎖；f）故障連鎖；g）可在任一操作員站上實現(xiàn)連鎖投入/解除的在線切換；h）提供系統(tǒng)連鎖的清單，并通過醒目的色彩變換顯示系統(tǒng)的連鎖狀態(tài)。
2）系統(tǒng)容錯能力。Control Net網(wǎng)絡(luò)通訊不受節(jié)點個數(shù)的影響。CPU、智能I/O模塊作為網(wǎng)絡(luò)的單個節(jié)點，某些模塊的故障并不會影響整個系統(tǒng)其他部分的正常運行。
3）手動和自動。本系統(tǒng)是一個由很多設(shè)備組合起來的復雜的生產(chǎn)過程，根據(jù)設(shè)備的運行狀況和操作者的熟練程度，可以在線實現(xiàn)手/自動切換，提高系統(tǒng)的容錯能力，使生產(chǎn)得以連續(xù)進行，不致因個別設(shè)備的次要故障而影響整個生產(chǎn)過程。手/自動切換既可針對整個生產(chǎn)過程，也可針對一個車間，一個工段或一個回路。
4）系統(tǒng)質(zhì)量。
a）程控系統(tǒng)達到*大程度的可用性、可靠性、可運行性和可維護性。b）控制系統(tǒng)是具有手動控制和試驗?zāi)芰Φ耐暾募勺詣酉到y(tǒng)，并能可靠、高效率和**運行，并提供系統(tǒng)運行必須的聯(lián)鎖、調(diào)節(jié)控制、運行程序、監(jiān)控和報警。c）主要功能控制、報警、監(jiān)控和保護應(yīng)按功能和實際情況進行*大限度的分隔，以保證一個功能的故障不能導致其他功能的故障。應(yīng)注意保護系統(tǒng)的獨立性以保證人身和設(shè)備的**。d）對系統(tǒng)的主設(shè)備和他們的輔助設(shè)施應(yīng)建立功能組控制等級，以便允許運行人員在某些傳感器元件、元件或設(shè)備故障時，能選擇較低的自動化程度，避免整個過程控制的喪失。e）控制系統(tǒng)的電源來自不停電電源以避免電源突然喪失。電源的布置應(yīng)使任何單一故障都不會中斷2個電源，并在電源切斷時，不會引起控制系統(tǒng)誤動作。
3改造前后效果對比
1）快速裝車系統(tǒng)的優(yōu)勢。改造后的裝車系統(tǒng)采用全自動電腦操作，所有程序全部使用PLC模塊管理控制，降低了工人的勞動強度，同時也節(jié)省了裝車時間，減少了工作程序，如平車、來回取送車輛如添加精煤、取出精煤的時間，間接提高了洗煤生產(chǎn)的有效時間。快速定量裝車與原有手動裝車系統(tǒng)比較，見表1。
表1 快速定量裝車系統(tǒng)與原有手動裝車系統(tǒng)比較
項 目 | 原手動裝車系統(tǒng) | 現(xiàn)裝車系統(tǒng) |
作業(yè)時間/裝一個車時間 | 420s左右/車 | 50s左右/車 |
作業(yè)人員 | 12～15人/班 | 5人/班 |
**性能比較 | **性能差 | 自身有**保護裝置，**可靠 |
裝車量比較 | 少，不能滿足生產(chǎn)需要 | 大，能夠滿足生產(chǎn)需要 |
手工作業(yè)量比較 | 大 | 少 |
是否來回取送車輛 | 需要 | 不需要 |
是否需要平車 | 需要 | 不需要 |
是否需要來回添加精煤和取出精煤 | 需要 | 不需要 |
作業(yè)股道數(shù) | 兩道、多點作業(yè) | 單道、單點作業(yè) |
從表1可以看出：使用快速定量裝車系統(tǒng)縮短作業(yè)和車輛滯留時間，提高車輛使用率；機械化程度加強，能夠達到減員提效功效，降低工人的勞動強度。
2）裝車系統(tǒng)改造前后的經(jīng)濟效益核算表
項目名稱 | 改造前的手動裝車系統(tǒng) | 改造后的裝車系統(tǒng) |
每班支出的工資報酬 | 13*70=910元 | 5*70=350元 |
車輛延時使用費（超4h后計算） | 2.5*100*6=1500 | 無 |
改造前后每個班的經(jīng)濟效益差值 | 2060元 |
每天創(chuàng)造的經(jīng)濟效益比較 | 4120元 |
每年創(chuàng)經(jīng)濟效益約： | 150萬元 |
每班工作時間以12h計算，每個工人每個班支付的工資以70元計算，每個班裝車數(shù)量為100個車數(shù)，延時車輛使用費：為每車在廠內(nèi)停留期限超過4h后，每小時多收2.5元計算，從表2可以看出，改造后的全自動裝車系統(tǒng)比以前的手動裝車系統(tǒng)每天多創(chuàng)造經(jīng)濟效益4120元；每年多創(chuàng)造的經(jīng)濟效益為150萬元。
3 結(jié)束語
實???證明：使用快速定量裝車系統(tǒng)具有裝車能力大，自動化程度高，職工省時省力，工作程序簡便。在**管理方面，新設(shè)備強調(diào)了**技術(shù)對策，注重突出本質(zhì)**，做到**為先，保護了職工的利益，節(jié)約了人力、物力和相應(yīng)的財力。該系統(tǒng)順利投產(chǎn)解決了制約太原選煤廠在裝車環(huán)節(jié)中的瓶頸問題，取得了顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。