卸船機(jī)給料輸送皮帶的自動糾偏控制

□喬俊琪

一、抓斗式卸船機(jī)的卸船流程

橋式抓斗卸船機(jī)的卸船流程為:抓斗抓取船艙物料→抓斗提升到一定高度→小車水平移動到料斗上方→抓斗在料斗正上方打開→物料通過格珊進(jìn)入料斗，從料斗再落到振動給料器內(nèi)→再由振動給料器將物料連續(xù)均勻地送到給料皮帶機(jī)上→給料皮帶機(jī)把物料輸送至地面皮帶機(jī)的轉(zhuǎn)接塔內(nèi)。如此反復(fù)，完成卸船機(jī)的卸料任務(wù)。

礦石碼頭上的卸船機(jī)能否正常放料，落料調(diào)節(jié)板的調(diào)節(jié)起著重要的作用。一般來說，只要物料落在卸船機(jī)皮帶輸送機(jī)的中線位置，落料調(diào)節(jié)板就不用發(fā)生動作。但是，由于物料的水分、密度、粘度等物理特性不同;同時，因卸船機(jī)料斗高度、料斗下方輸送皮帶間距的限制，卸船機(jī)的下料斗與輸送皮帶必須有一定的偏角，所以要在下料斗處加落料調(diào)節(jié)板。這樣通過調(diào)節(jié)落料調(diào)節(jié)板，才能使物料落在輸送皮帶的中線上，并且減小對輸送皮帶的沖擊力。

二、帶式輸送機(jī)簡介

帶式輸送機(jī)也叫帶式運(yùn)輸機(jī)，是一種通用性的連續(xù)運(yùn)輸機(jī)械。由電動機(jī)作為動力，膠帶作為輸送帶，利用摩擦力連續(xù)傳送貨物的機(jī)械。英國于1868年出產(chǎn)了世界上第一條帶式輸送機(jī)，之后，它被廣泛應(yīng)用于工業(yè)各領(lǐng)域。隨著機(jī)械制造、化工生產(chǎn)和冶金工業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，帶式輸送機(jī)也在不斷提高和完善，由最初的車間內(nèi)部的小距離物料輸送，發(fā)展到在企業(yè)內(nèi)部、企業(yè)之間甚至各個城市間的大范圍長距離的物料搬運(yùn)，成為物料搬運(yùn)系統(tǒng)自動化、機(jī)械化的重要組成部分。

皮帶輸送機(jī)組具有輸送效率高的特點(diǎn)，它在專業(yè)化的港口碼頭中的應(yīng)用非常廣泛，可作為大宗散裝物料的一種十分有效的輸送手段。皮帶機(jī)在使用過程中，作為一種比較成熟的產(chǎn)品，一般性能指標(biāo)都比較穩(wěn)定，常見的主要問題是皮帶跑偏。減少進(jìn)而消除皮帶跑偏，可以提高生產(chǎn)作業(yè)效率，增強(qiáng)皮帶運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。在某些情況下，對于高粘度、大水分的礦粉的輸送，因?yàn)樯a(chǎn)現(xiàn)場的條件和被運(yùn)物料的原因，發(fā)生皮帶跑偏現(xiàn)象后，只是依靠傳統(tǒng)的機(jī)械自動調(diào)偏機(jī)構(gòu)已不能滿足實(shí)際需要。

(一)皮帶機(jī)的跑偏原因。從根源上說，皮帶跑偏是因?yàn)槠У臋M向受力的合力大于零引起的。引起皮帶機(jī)的跑偏有很多因素，總體上要從以下四個方面入手:一是皮帶機(jī)的設(shè)計(jì)、二是皮帶機(jī)的制造、三是皮帶機(jī)的安裝、四是皮帶機(jī)的維護(hù)。皮帶兩側(cè)一邊松一邊緊，皮帶會偏向緊的一邊;皮帶兩側(cè)一邊高一邊低，皮帶會偏向高的一邊;皮帶的托輥支架一頭靠前一頭靠后，皮帶會偏向靠后的一側(cè)?？偲饋?，就是“皮帶跑偏有三找，找松緊、找高低、找前后”。

(二)皮帶機(jī)跑偏的調(diào)整方法。國內(nèi)很少采用液壓驅(qū)動來進(jìn)行糾正皮帶機(jī)的跑偏，一般都是采用托輥的前傾以及防跑偏托輥來進(jìn)行糾正。

根據(jù)皮帶跑偏的不同原因，一般有以下幾種調(diào)整方式:一是輸送帶的安裝存在問題，就得調(diào)整傳動、改向二滾筒二側(cè)的張緊力，從而實(shí)現(xiàn)糾偏，要是依然跑偏，就得重接皮帶接頭。二是滾筒或托輥粘料引起跑偏。皮帶機(jī)在運(yùn)行過程中，因物料有一定的粘性，滾筒、托輥就會粘上一些物料使其筒徑局部變大，皮帶兩側(cè)松緊不一，從而引起皮帶跑偏。通過在改向滾筒處加裝清掃器，以減少滾筒粘料，從而降低跑偏幾率。三是皮帶磨損老化引起跑偏。皮帶經(jīng)過長時期的使用，使其磨損老化造成拉伸變形，皮帶拉伸力下降，致使皮帶松弛引起皮帶跑偏，這種情況只能更換磨損皮帶來解決跑偏問題。四是皮帶轉(zhuǎn)載時落料位置偏移造成皮帶跑偏。皮帶轉(zhuǎn)載時落料的位置對皮帶的正常運(yùn)行有很大的影響，尤其是兩條皮帶機(jī)水平投影垂直時，引起皮帶跑偏的影響最為明顯。為此可增加擋料板阻擋物料，改變物料下落方向和位置，從而調(diào)整皮帶跑偏。

三、給料輸送皮帶的糾偏方案

(一)唐山港礦石碼頭卸船機(jī)給料輸送皮帶跑偏的原因分析。由于該碼頭卸船機(jī)給料輸送皮帶裝有防跑偏托輥，通過一些機(jī)械結(jié)構(gòu)的調(diào)整，對于水分小、粘度低的礦粉，皮帶跑偏的現(xiàn)象一般可自動消除。但對水分大、粘度高的礦粉，跑偏現(xiàn)象若不及時人工干預(yù)手動調(diào)整，皮帶會一直跑偏直至觸碰跑偏限位開關(guān)造成停機(jī)。此時查看卸船機(jī)分叉漏斗就會發(fā)現(xiàn)調(diào)料板上積有較多礦粉，造成皮帶落料點(diǎn)偏移，引起皮帶跑偏。

(二)唐山港礦石碼頭卸船機(jī)給料輸送皮帶跑偏的手動糾正。卸船機(jī)分叉漏斗內(nèi)有調(diào)料板，通過改變調(diào)料板角度，對卸船機(jī)漏斗落料點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整。有如下調(diào)整皮帶跑偏流程:中控室工控機(jī)發(fā)現(xiàn)皮帶跑偏→聯(lián)系皮帶巡視查看確認(rèn)→確認(rèn)引起跑偏的卸船機(jī)→中控發(fā)出調(diào)整命令→巡視現(xiàn)場手動調(diào)節(jié)調(diào)料板→皮帶恢復(fù)正常。

(三)唐山港礦石碼頭卸船機(jī)給料輸送皮帶跑偏的自動糾正。在皮帶上加裝皮帶跑偏檢測裝置，皮帶跑偏的檢測裝置選用磁感應(yīng)傳感器，保護(hù)裝置選用兩級跑偏開關(guān)，皮帶跑偏時碰到跑偏觸桿，使觸桿偏轉(zhuǎn)，發(fā)出跑偏信號。當(dāng)跑偏觸桿偏轉(zhuǎn)15°時，開關(guān)發(fā)出一級跑偏信號;當(dāng)跑偏觸桿偏轉(zhuǎn)至30°時，開關(guān)發(fā)出二級跑偏信號報(bào)警。當(dāng)皮帶跑偏時，檢測裝置把跑偏信號發(fā)送到中控室，中控計(jì)算機(jī)運(yùn)行算法程序作出判斷，發(fā)出控制信號給卸船機(jī)調(diào)料板驅(qū)動電機(jī)，調(diào)料板改變角度，卸船機(jī)落料點(diǎn)調(diào)正，皮帶恢復(fù)正常。

采用自動控制方式將手動調(diào)偏過程自動化，檢測與控制，關(guān)鍵在檢測，重點(diǎn)在控制，困難是跑偏調(diào)整具有時滯性，跑偏控制的一些優(yōu)化算法。如何針對皮帶跑偏量，給出調(diào)料板角度動作多大的變化量，是解決這一跑偏問題的難點(diǎn)和關(guān)鍵所在，為此引入模糊控制的方法解決這一問題。

模糊控制的控制精度較差，將模糊控制與PID 控制相結(jié)合，構(gòu)成模糊PID 的開關(guān)切換控制。當(dāng)偏差較大時，用模糊控制調(diào)整;偏差較小時，用傳統(tǒng)的PID 控制調(diào)整。給大小偏差的臨界值設(shè)定一個閥值，實(shí)現(xiàn)兩種控制模式的轉(zhuǎn)換。與單一的PID 控制和模糊控制相比較，模糊PID 的開關(guān)控制方式有更快的動態(tài)響應(yīng)和更小的超調(diào)，而且還有更好的穩(wěn)態(tài)性能。設(shè)計(jì)模糊控制規(guī)則時，采用以下兩點(diǎn)原則:第一，當(dāng)偏差和偏差變化量的積大于零時，要增大控制量，減小系統(tǒng)偏差。第二，當(dāng)偏差和偏差變化量的積小于零時，此時的系統(tǒng)有減小偏差量的趨勢，所以應(yīng)該取較小的控制量，在保證不超調(diào)的情況下，盡快地消除偏差?？傊?，控制量選擇原則為:偏差較大，則要快速消除誤差;偏差較小，則要防止超調(diào)，重點(diǎn)保障系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

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