煤礦立井主提絞車定重裝載系統(tǒng)的優(yōu)化

黑龍江龍煤鶴崗礦業(yè)有限責任公司峻德煤礦　楊　釗

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煤礦立井主提絞車定重裝載系統(tǒng)的優(yōu)化

黑龍江龍煤鶴崗礦業(yè)有限責任公司峻德煤礦楊釗

針對煤礦主提絞車定重裝載系統(tǒng)易受環(huán)境影響發(fā)生故障，通過對稱重傳感器的優(yōu)化和可編程控制器程序的優(yōu)化，從而實現(xiàn)定重裝載系統(tǒng)的穩(wěn)定和高效，對設備生產廠家和煤礦企業(yè)具有一定的參考價值。

定重裝載系統(tǒng)；稱重傳感器；可編程控制器；優(yōu)化

0　引言

隨著煤炭行業(yè)機電設備自動化的大力推廣和應用，目前國內煤礦立井主提絞車井下裝煤多采用定重裝載系統(tǒng)。定重裝載系統(tǒng)由稱重傳感器、可編程控制器、裝載設備、信號系統(tǒng)組成，根據(jù)設定好的提煤量自動啟停裝載設備進行裝煤，裝煤后自動向絞車發(fā)射提升信號。定重裝載系統(tǒng)降低了人員勞動強度、減少了崗位人員數(shù)量、提高了生產效率，并且可以通過可編程控制器根據(jù)現(xiàn)場工況和使用的設備情況編寫各種保護程序，大大降低了計量斗裝多、裝冒、掛煤、刮板輸送機裝冒等事故的發(fā)生，保證了絞車安 全提升。定重裝載系統(tǒng)的核心部件是稱重傳感器，由于井下裝載環(huán)境比較惡劣（淋水量和煤塵較大），往計量斗裝煤時沖擊力很大，系統(tǒng)電壓不穩(wěn)，每天提煤時間長，這些因素綜合起來經常造成稱重傳感器和可編程控制器模擬量輸入模塊故障和損壞，一旦稱重傳感器或模擬量輸入模塊出現(xiàn)問題會造成計量斗裝冒，導致刮板輸送機被掩住，如果信號工疏忽直接將計量斗里超量的煤直接裝進箕斗，會造成絞車過載提不動，將事故擴大，不僅需要處理事故所造成的問題，還需要更換稱重傳感器或模擬量輸入模塊，兩者都需要大量的時間，影響了整套出煤系統(tǒng)，并且稱重傳感器或模擬量輸入模塊價格都比較高，無形中提高了企業(yè)的出煤成本，所以對定重裝載系統(tǒng)（特別是其中稱重傳感器）的優(yōu)化很有必要。

1　稱重傳感器的優(yōu)化

1.1稱重傳感器選擇的優(yōu)化

稱重傳感器是定重裝載系統(tǒng)的心臟，稱重傳感器的性能關系到定重裝載系統(tǒng)是否能夠正常順利的工作。稱重傳感器是一種將質量信號轉變?yōu)榭蓽y量的電信號輸出的裝置。稱重傳感器按轉換方法分為光電式、液壓式、電磁力式、電容式、磁極變形式、振動式、陀螺儀式、電阻應變式等。按外形結構分為橋式、懸臂梁式、柱式、S式、箱式、輪輻式、扭環(huán)式等。每種形式的稱重傳感器都具有各自的特性，都存在著各自的優(yōu)點和缺點，所以要根據(jù)實際的工況進行多方面的比較，才能選擇出最適合的稱重傳感器。

煤礦立井主提絞車定重裝載系統(tǒng)稱重傳感器的選擇首先是要考慮所處的實際工作環(huán)境，它關系到傳感器能否正常工作以及它的可靠性和使用壽命。煤礦立井裝載點環(huán)境比較惡劣，煤塵、淋水較大，裝煤時對稱重傳感器的沖擊力大，要求測量范圍大但準確度不需要太高，根據(jù)以上使用特點，一般選擇IP等級較高的電阻應變式稱重傳感器或液壓式稱重傳感器。電阻應變式稱重傳感器應用最廣泛，利用電阻應變片變形時其電阻也隨之改變的原理工作。優(yōu)點是結構簡單，技術成熟，價格較便宜，缺點是應變片電阻和測量電路易壞；液壓式傳感器利用在受被測物重力作用時，液壓油的壓力增大，增大的程度與被測物重量成正比，測出壓力的增大值，即是被測物的質量。優(yōu)點是結構簡單而牢固，抗沖擊力強，測量范圍大，缺點是價格較高，存在漏油弊端。不同煤礦可以根據(jù)自身情況進行選擇：提升重量小，稱重傳感器現(xiàn)場容易更換，可以選擇電阻應變式稱重傳感器；提升重量大，稱重傳感器現(xiàn)場不容易更換，不考慮成本，可以選擇液壓式稱重傳感器；無論選擇哪種稱重傳感器，現(xiàn)場安裝時都應注重考慮防水設施，特別是考慮如何避免水沿著電纜進入傳感器內部導致內部電路短路燒損。

除了根據(jù)使用環(huán)境選擇合適的稱重傳感器意外，稱重傳感器量程的選擇也十分重要。通過查閱資料，一般應使傳感器工作在其30%～70%量程內，但對于一些在使用過程中存在較大沖擊力的衡器，在選用稱重傳感器時，一般要擴大其量程，使傳感器工作在其量程的20%～40%之內，使傳感器的稱量儲備量增大，以保證傳感器的使用安全和壽命。按如下公式計算：

（計量斗的重量+絞車額定載重）÷30%=稱重傳感器的量程

1.2稱重傳感器構造的優(yōu)化

無論是電阻式稱重傳感器還是液壓式稱重傳感器都需要通過變送器將質量信號變?yōu)殡娦盘枺壳笆袌錾系拇蠖鄶?shù)稱重傳感器采用變送器電路板封閉在傳感器金屬殼內的設計，這樣設計雖然外形整潔一體，但是由于安裝空間有限，要求變送器電路板的尺寸不能過大，這樣電路板的電氣元件集成度比較高、布置比較緊密，導致散熱性較差，電氣元件老化速度快。另一方面潮氣很容易通過電纜進入傳感器內部，導致電路板短路。通過多年現(xiàn)場使用情況來看，稱重傳感器不能使用或計量不準大多數(shù)是因為變送器損壞，一旦變送器損壞就需要更換整個稱重傳感器，即增加維修工作量影響生產，又不經濟增加成本。

如果將變送器移到外部，一方面空間上可以不受限制，電路板不用做的過于緊湊，電氣元件散熱好，延長使用壽命。另一方面還以將變送器做成多路，一路有問題可以通過快接插頭將線路快速改到另一路，維護方便，并且還能快速判斷出問題的來源。電阻式稱重傳感器設計時也可以在彈性元件內放置兩套獨立的應變片電阻，當一套電阻損壞后，不用更換傳感器，直接通用另一套電阻。以上稱重傳感器構造的優(yōu)化都是通過實際現(xiàn)場使用總結出來的，對于傳感器生產企業(yè)來說改動難度不大，但對于使用企業(yè)來說卻解決了很大的問題。

2　可編程控制器程序的優(yōu)化

可編程控制器是定重裝載系統(tǒng)的大腦，通過設定好的程序支配所有設備安全有序的運轉，可編程控制器程序的優(yōu)化對定重裝載系統(tǒng)的優(yōu)化起著重要的作用。程序的編寫要在滿足正常運轉的前提下還要多考慮突發(fā)情況的應對，這樣既能保證人員和設備的安全，又能保證部分設備發(fā)生故障而不影響生產，以下是針對定重裝載系統(tǒng)經常發(fā)生的故障相應的可編程控制器程序優(yōu)化想法：

①當稱重傳感器不好使又無備用可更換時，為了不影響生產，目前做法是通過更改可編程控制器程序將定重條件裝載變?yōu)槎〞r條件裝載。具體方法是通過平時多次測量轉載機每次裝滿額定重量所需的最短時間，用這個時間乘以0.7或者0.8（防止裝冒）作為裝載機每個循環(huán)運轉時間，廠家原程序一般都帶有轉載機超時保護（防止稱重傳感器突然損壞，計量斗被裝冒），將這個保護的值改為計算出的時間。但更改程序需要專業(yè)人員去現(xiàn)場更改，既不方便，又耽誤時間。優(yōu)化方法是提前編好主、副轉載機定時裝載程序，絞車房信號柱安裝三位旋鈕開關，給可編程控制器三個輸入信號（正常/主定時/副定時），只要改變旋鈕就可以自動投用主、副轉載機定時裝載程序段，實現(xiàn)定時裝載，非專業(yè)人員也可以操作，提高了生產效率。

②當一側轉載機或給煤機發(fā)生故障時，為了不影響生產，目前的做法是裝載信號工將自動裝載模式改為手動裝載模式，這種方式加大了人的勞動強度，并且還必須用兩個人配合操作，一人在上層手動控制裝載機和給煤機裝煤，另一人在下層手動控制計量斗閘門和發(fā)信號點，增加了用人成本。優(yōu)化方法是提前編好單側自動裝載程序，裝載信號臺安裝三位旋鈕開關，給可編程控制器三個輸入信號（正常/主斗側裝煤/副斗側裝煤），只要改變旋鈕就可以自動投用單側自動裝載程序，實現(xiàn)單側自動裝載。

3　結束語

立井主提絞車定重裝載系統(tǒng)以上的優(yōu)化方法均來自多年現(xiàn)場實際工作經驗的總結，并且優(yōu)化后的效果已經在現(xiàn)場實際應用中得到了很好的驗證，對設備生產廠家和煤礦企業(yè)具有一定的參考價值。