卸船機放料流量預估算功能設計

高飛

（唐山曹妃甸實業港務有限公司，河北 唐山 063200）

卸船機放料流量預估算功能設計

高飛

（唐山曹妃甸實業港務有限公司，河北 唐山 063200）

碼頭卸載礦石作業依靠皮帶輸送機將礦石輸送到堆料場，依據皮帶秤的流量數值來調節各臺卸船機的放料，避免出現大料頭壓停皮帶。作業過程中多臺卸船機向同一條輸送皮帶放料，最遠的一臺卸船機距離皮帶秤700米。 當皮帶秤測得流量過大后再采取措施，就已經產生了800米的料頭，存在明顯滯后性。

本設計中，周期性計算各臺卸船機單位頻率對應的實際放料量，通過編輯特定的算法，在礦石到達皮帶秤之前估算出皮帶流量，變滯后調節為超前調節，避免滯后的弊端以及大料頭的出現。

皮帶運輸；大料頭預警；流量預估算

1 流量預估算功能設計原理

唐山曹妃甸實業港務有限公司二期碼頭有兩個泊位，每個泊位正常情況下有三臺卸船機作業。每臺卸船機因設備狀態，倉口位置以及當前挖掘深度不同等原因，三臺卸船機的振動給料器即使在相同的頻率給定下其實際下料流量也是不同的。因此，需要計算出每臺卸船機在單位時間、單位頻率的下料量系數，我們用X1、X2、X3來表示 ,單位為 t/h·Hz。

選取一個時間段，記錄下三臺卸船機在該時間段內的給料器頻率給定值P1、P2、P3。

計算該取樣時間段的礦石流經皮帶秤時的平均流量值W。構成下面等式：

P1X1+P2X2+P3X3=W

上面等式說明，三臺卸船機向同一條皮帶放料，流量關系等式是一個三元一次方程。因此，我們選取三臺卸船機分別以不同的三個頻率作業的三個時間段，并讀取對應料流經過皮帶秤時的流量平均值W1、W2、W3，得到下面三元一次方程組：

P11、P12、P13是 #1卸船機三次頻率值；P21、P22、P23是#2卸船機三次頻率值；P31、P32、P33是#3卸船機三次頻率值。

編寫PLC程序解這個三元一次方程組可以算出X1、X2、X3這三個系數。在卸船機作業條件不發生變化的前提下，各臺卸船機的X系數是固定不變的。用采樣時刻的系數值X作為估算流量的系數使用，然后再將X帶入下面等式：

W=P1X1+P2X2+P3X3

等式中P1、P2、P3為估算時刻三臺卸船機的給定頻率。計算結果W就是估算皮帶流量值。

2 數據處理與分析

采樣的時間應該選擇各臺卸船機頻率穩定不變的時刻，這樣的數據采樣結果更精確，更具有代表性。以最常見的三臺卸船機作業為例，表1數據是針對兩種具有代表性的礦石結構形式：粉狀礦石和塊狀礦石，卸船機在穩定頻率工作時的取樣結果，以此計算出各臺卸船機的單位時間、單位頻率放料流量系數X，并以此指導卸船作業。

2.1 巴西精粉

表1

將采樣數據帶入方程組中，

解方程組，求得：

X1=48.1t/h·Hz；X2=49.5t/h·Hz；X3=52.3t/h·Hz。

當三臺卸船機正工作在第三組采樣數據，即P1=50Hz；P2=45Hz；P3=40Hz，3#車 申 請 從 當 前40Hz增加到最大頻率50Hz。將數據代入流量計算公式：W=P1X1+P2X2+P3X3；計算出皮帶屆時的預估算流量值為7247.5t/h，小于皮帶運輸能力上限12000t/h，因此，應當允許3#車增加頻率到50Hz。

2.2 澳洲塊料

表2

將采樣數據帶入方程組中，

解方程組，求得：X1=94.6t/h·Hz；X2=97.3t/h·Hz；X3=105.5t/h·Hz。

輸送皮帶的最大運輸能力為12000t/h，當三臺卸船機正工作在第三組采樣數據，即，P1=35Hz；P2=40Hz；P3=40Hz。現在#3車申請從當前40Hz增加頻率到最大頻率50HZ,將數據代入流量計算公式：

W=P1X1+P2X2+P3X3

計算出皮帶屆時的預估算流量值為12478t/h，大于皮帶運輸能力上限12000t/h，因此，應當否決#3車增加頻率到50Hz的請求。

依據料流疊加公式：W=P1X1+P2X2+P3X3；假設在第三組采樣數據的基礎上，要讓皮帶達到最大輸送能力，#3車最大允許工作頻率是P3max，根據疊加料頭公式W=P1X1+P2X2+P3maxX3；解得P3max≈ 45.47Hz。

我們可以得出結論：#3車不能增加頻率到50Hz，最高可以增加到45.47Hz，屆時皮帶的利用率達到最高，整個泊位的卸載效率達到最高，同時也是實現港口經濟效益最優化的節點。

以上通過兩個例子說明了本功能設計的兩個應用，即：利用公式正向預估算皮帶流量；利用公式反向計算最合理的頻率給定值。

3 誤差分析及降低誤差的措施

本設計中的估算算法核心是使用采樣期間的系數X0代替估算時刻的實際系數X，來近似估算皮帶流量，二者之間存在誤差的可能原因有以下幾點。（1）采樣時刻與估算時刻的挖掘深度不同，礦石含水量不同。（2）作業倉口變更，礦石品種或組成結構發生變化。（3）振動給料器的給定頻率以較大的斜率變化。（4）料斗內壁上的積料脫落造成瞬間流量變化。（5）落料口堵塞造成下料不順暢。

針對以上可能導致誤差較大的因素，采取以下應對措施減小誤差。（1）設定挖掘深度梯級，當任意一臺卸船機抓斗的挖掘深度變化超過一個梯級高度后，重新采樣計算系數X。（2）更換作業倉口、礦石品種變化后，重新采樣計算系數X。（3）振動給料器頻率以較小的斜率變化，讓系統有足夠的時間校正系數X。（4）定期清理料斗內壁，防止積料過多。（5）及時清理落料口周邊，防止發生堵塞。（6）沒有發生倉口變化、挖掘深度變化以及給料器頻率以較大斜率發生變化的情況下，仍要重新采樣計算系數X，確保采樣計算所得系數X0與估算時刻實際系數X的誤差在可接受范圍內。

U653.928.1

：A

：1671-0711（2017）12（下）-0119-02