新型刮板運輸機稱重計量系統研究

王青海 白 龍 宋萬軍

（國家能源集團國神集團上榆泉煤礦，山西 忻州 036500）

刮板機作為選煤廠的主要配煤、配篩設備，結構簡單，在輸送長度上可任意點進料或卸料，箱體密閉可以防止輸送物料時粉塵飛揚而污染環境。刮板固定在鏈條上，當機頭傳動部啟動后，帶動機頭軸上的鏈輪旋轉，刮板鏈循環運行帶動物料沿著輸送機箱體底部移動。刮板鏈繞過鏈輪作無級閉合循環運行時，由于輸送機箱體結構的特殊性與箱體之間鏈接的特殊性，給刮板輸送機在稱重計量方面帶來了一些困難[1-6]。

1 現有稱重技術

1.1 箱體秤[7-9]

針對刮板運輸機運輸速度慢、載荷不均勻、箱體體積較大的特點，相關學者提出了將其中一節箱體與其他箱體分離出來，在分離出來的箱體與安裝基礎之間安設稱重傳感器，通過插接的方式實現箱體之間的間隙要求，既消除了稱重箱體與其他運輸箱體之間的硬連接，又能對箱體之間的接縫進行一定程度的密封防止撒煤。運輸物料過程中，稱重槽箱下的稱重傳感器采集重力變化情況，轉化成電信號后上傳至控制器，與速度傳感器數據共同運算后計算出瞬時量及累積量。

稱重單元是獨立存在的，它的測量精度較高，特別是選擇測量箱體作為測量單元，距離越長精度越高。存在的主要問題是獨立槽箱的軟連接保持不住，采用密封膠封的方式使用一定時間后出現磨損情況，夾入物料或側方位形變后，槽箱出現硬接觸現象，影響測量的穩定性，需要不定期調整。

1.2 溜槽秤[10]

溜槽秤是安裝在過煤溜槽上的一種沖擊式動態稱重裝置，是借助大量的物料在通過溜槽時沖擊溜槽的稱重面，在溜槽的非稱重面安裝壓力傳感器，通過對溜槽收到的沖擊力進行累積分析，得出過煤量。溜槽秤對物料的粒度、沖擊速度和角度、過煤量都有嚴格的要求。粒度范圍太寬，溜槽受到的沖擊力變化區間太大，傳感器的檢測精度受影響。小粒度的物料容易對大顆粒物料的沖擊形成緩沖作用，導致大塊物料沖擊稱重面的力度變小，溜槽秤的精度受到影響。物料沖擊速度和角度則是溜槽秤的最關鍵的技術指標，要求角度一致、速度穩定，否則物料在稱重板停留時間長，根據動量守恒定律，稱重板受到的沖擊力減少或者不穩定，影響溜槽秤的稱重精度。過煤量對溜槽秤也有較大的影響，主要表現在：過煤量太大，物料來不及沖擊到稱重板，隨著煤流進入下一個環節，導致數據失真；當煤量過小時，對稱重板的沖擊力過小，受到稱重板本身質量和慣性的影響，檢測數據偏小。煤泥量對稱重溜槽的主要影響是：（1）煤泥本身質量小，對稱重板的沖擊粒度小，不易測量；（2）煤泥沖擊到稱重板后，對大塊物料的沖擊有一定的緩沖作用，導致稱重數據偏小；（3）煤泥量的影響往往與水分大的影響伴生，水分越大會加劇煤泥在稱重板上的堆積，影響稱重精度。綜上所述，溜槽秤由于安裝、使用條件過于苛刻目前使用較少。

2 新型刮板運輸機計量系統

通過加高刮板運輸機的箱體，借助刮板運輸機上下分層運輸的特點，將刮板運輸機改為雙層運輸，對箱體秤和溜槽秤進行了組合優化，將箱體秤的稱重箱體改為溜槽秤的稱重板，將溜槽秤的安裝位置向下移動至刮板運輸機上層運輸槽的底板，上層正對入料口的位置設置底板，上層沿著物料運輸方向安裝稱重板，實現了下層運輸、上層計量的功能。

刮板運輸機主要由刮板機箱體、刮板機入料溜槽、刮板運輸機出料溜槽、刮板運輸機上層箱體、刮板運輸機鏈條、刮板運輸機上滑道、刮板運輸機底板、刮板、第一緩沖板、第二緩沖板、稱重板、支撐架、傳感器底座、稱重傳感器、稱重板支撐座、處理器、測速系統組成，如圖1。

圖1 刮板運輸機組成部分示意圖

（1）主要結構。第一緩沖板9 為耐磨鋼板切割焊接而成，安裝在刮板運輸機上層入料溜槽2 的正下方，用于盛接入料，防止物料直接落入刮板運輸機下層底板7，在鏈條5 和刮板8 的作用下，實現上層物料運輸功能。稱重板11 為耐磨鋼板切割焊接而成，寬度較刮板運輸機箱體1 窄，兩側與箱體的間距各為3 mm，避免了稱重板11與箱體1的硬接觸，實現了兩側獨立，同時方便煤粉透過縫隙進入下層箱體，防止物料卡阻導致測量精度變差；前后兩側分別與第一緩沖板9 和第二緩沖板10 間隔3 mm 距離，避免了稱重板11 與第一緩沖板9 和第二緩沖板10 的硬接觸，實現了前后側獨立，同時方便煤粉透過縫隙進入下層箱體，防止物料卡阻導致測量精度變差。稱重板11 底部通過稱重板支撐座14、稱重傳感器13、傳感器底座12 和支撐架11-1 與刮板運輸機箱體1 連接，主要作用是通過稱重傳感器13將經過稱重板11 的物料的質量信息轉換為壓力信號，傳送至處理器15。所述第二緩沖板10 為耐磨鋼板切割焊接而成，安裝在刮板運輸機上層稱重板11 的出料方向，與稱重板11 間距3 mm，主要作用是防止稱重板在工作過程中受到物料的水平作用力發生移動、傾斜、側翻、掉落等故障，同時防止物料從刮板運輸機上層落入下層的時候對稱重板的磨損。稱重板11 與第一緩沖板9 和第二緩沖板10 水平高度一致，使得刮板經過刮板運輸機上層箱體4的過程中，緊貼稱重板11 與第一緩沖板9 和第二緩沖板10 運行，實現了自清理功能，防止物料堆積，提高了測量精確度。測量過程中稱重板受到沖擊會發生輕微的振動，進一步將稱重板11 與第一緩沖板9 和第二緩沖板10 以及與刮板運輸機箱體1之間的煤粉振落。為了保證測量精度，還需定期清理稱重板11 與第一緩沖板9 和第二緩沖板10 以及與刮板運輸機箱體1 之間的縫隙。支撐架11-1 為鋼板切割焊接而成的支架，焊接在刮板運輸機箱體1的內部兩側靠上位置，可以設置4 個或者多個，主要用于上部安裝傳感器底座12，要求上表面務必水平、平整。傳感器底座12 為圓形的金屬材料制成，與支撐架11-1 之間可以墊入銅皮調整高度，用于支撐稱重傳感器13 和調整多個稱重傳感器13 的水平度。稱重傳感器13 安裝在傳感器底座12 上，上部通過稱重板支撐座14 對稱重板11 進行支撐和測量，將經過稱重板11 的物料質量轉換為電信號傳入處理器15 進行數據處理，得到瞬時量。稱重傳感器頂部為突出的半圓形，通過與稱重板支撐座14 底部的凹型半圓配合，杜絕了物料進入間隙導致測量精度變差，同時對稱重板的輕微移動進行有效緩沖，提高測量精度。稱重板支撐座14 為金屬材料制成，底部為凹型半圓，通過與稱重傳感器13 頂部的突出半圓形配合杜絕了物料進入間隙導致測量精度變差，同時對稱重板的輕微移動進行有效緩沖，提高測量精度。頂部與稱重板11 焊接連接，焊接過程中要求稱重板11 水平并且稱重板支撐座14 與稱重板11 之間緊密接觸不得出現傾斜。

（2）工作原理。當物料隨著刮板移動經過板式稱重傳感器后，物料會對板式稱重傳感器產生向下的壓力，此時稱重傳感器內的彈性體產生形變，引起電阻應變計產生相應的模擬量信號，并實時向處理器傳送；測速傳感器在同一時間點采集到的速度信號也傳輸到處理器。處理器同時收到二路信號時，表示此時設備正常運行且有物料經過板式稱重傳感器，處理器內的A/D 轉換器根據公式：瞬時流量P=物料重量M÷有效稱量段L×速度V×3600對這二路信號進行轉換、運算、處理，得出瞬時流量值、4～20 mA 等信息。控制主板上的CPU 根據公式：累積量D=瞬時流量P×時間T對瞬時流量值進行再次計算、轉換，最終得到累積量。

3 結語

新型的刮板運輸機計量系統解決了刮板運輸機的計量裝置精度差不能滿足計量要求的問題，有助于穩定入洗煤量從而保證商品煤的煤質指標；精確計量避免了煤量過大造成的設備故障，配篩量不均勻造成的系統低效運行等問題；解決了箱體秤獨立槽箱的軟連接保持不住，采用密封膠封的方式使用一定時間后出現磨損情況，夾入物料或側方位形變后，槽箱出現硬接觸現象，影響測量的穩定性，需經常調整；解決了溜槽秤安裝、使用條件過于苛刻，并且計量誤差大的問題；避免了光波秤對煤炭的密度較為敏感，當密度變化過大時計量不精確的問題；安裝在上層刮板運輸機，稱重板與箱體之間的撒煤自重落入下層刮板運輸機進入下一個環節，解決稱重板與箱體之間的撒煤難以處理的問題。結合溜槽秤的工作原理，將稱重板平鋪在刮板運輸機的入料口，實現全部物料經過稱重板的目的；結合運輸機的工作原理，刮板運輸機的刮板實現稱重板的清理功能。