斗輪取料機實時取料流量檢測方法分析

牛 杰

（秦皇島港股份有限公司第九港務分公司，河北 秦皇島 066000）

秦皇島港煤碼頭五期工程位于秦皇島市區以東約10公里的秦皇島港東港區，與秦皇島港煤三期工程、煤四期工程、礦石碼頭工程同處一個區域。該工程投資40 億元，年通過能力5000 萬噸，新建5 萬噸級2 個、10 萬噸級和15 萬噸級泊位各1 個，新建堆場77 萬平米，新建配套的裝卸機械、供電、控制、除塵、灑水、消防、污水處理等設備和相關的土建工程，秦港九分公司就是煤五期工程的使用單。秦港九分公司在秦皇島港煤五期工程設計配置了10 臺軌道移動式的懸臂斗輪取料機，設備編號為：R10-1和R10-2，R11-1 和R11-2，R12-1 和R12-2，R13-1 和R13-2，R14-1 和R14-2，額定能力全部為6000t/h。取料機的操作方式主要是通過PLC 即LOGXI5000 進行控制，這樣做不僅穩固了取料機的作業效率，同時也提升了取料流量的穩定性。港口散物料取裝作業流程中，作業平均流量的是決定生產效率高低的一個重要的因素。平均流量過低不利于節能降耗，還會延長生產作業周期；平均流量過高容易造成作業沿線灑落物料，同時也給設備造成很大沖擊，影響設備使用壽命。

1 獲取取料流量反饋數值的幾種方法對比

閉環控制為流量控制的高精度提供了重要保障，而閉環控制中的反饋信號即實時取料流量的獲得，通常是取料流量控制中的一項難點。

首先，最直觀的獲取取料流量的方式就是通過皮帶秤，目前工程中使用的皮帶秤是南京三埃SA600 陣列式皮帶秤。但是受限于皮帶秤的安裝位置，從斗輪取煤到煤流經過皮帶秤通常需要耗費10 秒的時間，如果以皮帶秤為取料流量信號，中間就存在很長的延遲，等系統做出反應時，實際情況已經發生變化[1]。

第二種方式，在懸臂皮帶前端安裝攝像頭。通過圖像分析來估算皮帶上的煤量，結合皮帶的速度，來估算取料流量。這種方法存在兩種缺陷：一是圖像分析只能針對皮帶上煤流的體積進行估算，具體煤種的密度尚未可知，而密度對流量估算的準確性有著很大的影響。

第三種方式，根據取料過程中斗輪響應的變化來估算取料流量。通過斗輪來獲取實時取料流量通常有兩種途徑，一種是通過斗輪驅動，另一種是在斗輪上安裝傳感器。前一種方法，根據斗輪驅動形式不同，液壓驅動斗輪是測量馬達入口壓力，電機驅動斗輪是測量電機電流，最后通過公式計算結果來估算取料流量[2]。

2 不同條件下使用斗輪壓力估算取料流量的具體內容

斗輪驅動中使用的液壓泵多為柱塞泵，因此在斗輪的實際旋轉過程中，即使斗輪空轉也會導致斗輪壓力存在小范圍的波動。面對大流量取料時，在泵本身的壓力波動加上取料中的正常壓力波動雙重作用下，會引起更大的壓力波動。斗輪壓力的處理方法通常分為兩種：一種是低通濾波器，另一種是陷波濾波器。理論上來講，考慮斗輪壓力的波形因素，陷波濾波器具有更好的性能。但在實際過程中，陷波濾波器在調試中發現濾波系數整定存在誤差，會引起較大的壓力延遲。因此，在實際應用中，通常會采用低通濾波器的方法來處理斗輪壓力。

在對斗輪壓力進行濾波處理后，需要通過公式來研究斗輪壓力和取料流量直接的關系。一般認為，斗輪壓力和實時取料流量直接存在線性關聯，即公式為：F=（Pr-Pn） ×K（F為實時取料流量，Pr 為實時斗輪壓力，Pn 為斗輪空載壓力，K 為壓力與流量間的轉換系數值）?？梢詮墓街锌闯?，按照公式估算實時取料流量的話，K 是公式中很重要的一個系數，但是在實際的應用環境中，由于斗輪取料過程存在物理特性，導致系數K 是按規律不斷變化的，鑒于此，我們需要從以下幾點來進行細化處理[3]。

細化處理的內容主要包括三點：不同煤種造成的影響；取料量大小造成的影響；臂架不同回轉方向造成的影響。首先，煤種分為塊煤和粉煤兩種，塊煤的流動性要強于粉煤，導致塊煤的取料過程中很多煤流到斗輪之外，因此需要根據煤種的不同，需要一個補充系數KB；其次，取料量的增大，斗輪的阻力也會不同。取料流量越大，單位斗輪壓力取到的料理就越小。因此，需要根據斗輪壓力的帶下，來增設系數K 的補充系數KF；最后，安裝在取料機上的斗輪與臂架存在夾角，取料時的壓力在兩個方向會有所不同，導致臂架在左轉或者右轉時對應的系數K 發生變化[4]。

3 結語

總之，實時取料流量的檢測，對全自動取料機的流量控制起著十分重要的作用。選取最有效的獲取實時取料流量的方法，以及如何在不同環境條件下估算出實時取料流量，對實時取料流量檢測有著重要的戰略意義。