斗輪取料機(jī)實(shí)時(shí)取料流量檢測(cè)方法分析

牛 杰

（秦皇島港股份有限公司第九港務(wù)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(qū)以東約10公里的秦皇島港東港區(qū)，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(gè)區(qū)域。該工程投資40 億元，年通過能力5000 萬噸，新建5 萬噸級(jí)2 個(gè)、10 萬噸級(jí)和15 萬噸級(jí)泊位各1 個(gè)，新建堆場(chǎng)77 萬平米，新建配套的裝卸機(jī)械、供電、控制、除塵、灑水、消防、污水處理等設(shè)備和相關(guān)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(shè)計(jì)配置了10 臺(tái)軌道移動(dòng)式的懸臂斗輪取料機(jī)，設(shè)備編號(hào)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(jī)的操作方式主要是通過PLC 即LOGXI5000 進(jìn)行控制，這樣做不僅穩(wěn)固了取料機(jī)的作業(yè)效率，同時(shí)也提升了取料流量的穩(wěn)定性。港口散物料取裝作業(yè)流程中，作業(yè)平均流量的是決定生產(chǎn)效率高低的一個(gè)重要的因素。平均流量過低不利于節(jié)能降耗，還會(huì)延長(zhǎng)生產(chǎn)作業(yè)周期；平均流量過高容易造成作業(yè)沿線灑落物料，同時(shí)也給設(shè)備造成很大沖擊，影響設(shè)備使用壽命。

1 獲取取料流量反饋數(shù)值的幾種方法對(duì)比

閉環(huán)控制為流量控制的高精度提供了重要保障，而閉環(huán)控制中的反饋信號(hào)即實(shí)時(shí)取料流量的獲得，通常是取料流量控制中的一項(xiàng)難點(diǎn)。

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(jīng)過皮帶秤通常需要耗費(fèi)10 秒的時(shí)間，如果以皮帶秤為取料流量信號(hào)，中間就存在很長(zhǎng)的延遲，等系統(tǒng)做出反應(yīng)時(shí)，實(shí)際情況已經(jīng)發(fā)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(jié)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(duì)皮帶上煤流的體積進(jìn)行估算，具體煤種的密度尚未可知，而密度對(duì)流量估算的準(zhǔn)確性有著很大的影響。

第三種方式，根據(jù)取料過程中斗輪響應(yīng)的變化來估算取料流量。通過斗輪來獲取實(shí)時(shí)取料流量通常有兩種途徑，一種是通過斗輪驅(qū)動(dòng)，另一種是在斗輪上安裝傳感器。前一種方法，根據(jù)斗輪驅(qū)動(dòng)形式不同，液壓驅(qū)動(dòng)斗輪是測(cè)量馬達(dá)入口壓力，電機(jī)驅(qū)動(dòng)斗輪是測(cè)量電機(jī)電流，最后通過公式計(jì)算結(jié)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(nèi)容

斗輪驅(qū)動(dòng)中使用的液壓泵多為柱塞泵，因此在斗輪的實(shí)際旋轉(zhuǎn)過程中，即使斗輪空轉(zhuǎn)也會(huì)導(dǎo)致斗輪壓力存在小范圍的波動(dòng)。面對(duì)大流量取料時(shí)，在泵本身的壓力波動(dòng)加上取料中的正常壓力波動(dòng)雙重作用下，會(huì)引起更大的壓力波動(dòng)。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(shí)際過程中，陷波濾波器在調(diào)試中發(fā)現(xiàn)濾波系數(shù)整定存在誤差，會(huì)引起較大的壓力延遲。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，通常會(huì)采用低通濾波器的方法來處理斗輪壓力。

在對(duì)斗輪壓力進(jìn)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(guān)系。一般認(rèn)為，斗輪壓力和實(shí)時(shí)取料流量直接存在線性關(guān)聯(lián)，即公式為：F=（Pr-Pn） ×K（F為實(shí)時(shí)取料流量，Pr 為實(shí)時(shí)斗輪壓力，Pn 為斗輪空載壓力，K 為壓力與流量間的轉(zhuǎn)換系數(shù)值）?？梢詮墓街锌闯觯凑展焦浪銓?shí)時(shí)取料流量的話，K 是公式中很重要的一個(gè)系數(shù)，但是在實(shí)際的應(yīng)用環(huán)境中，由于斗輪取料過程存在物理特性，導(dǎo)致系數(shù)K 是按規(guī)律不斷變化的，鑒于此，我們需要從以下幾點(diǎn)來進(jìn)行細(xì)化處理[3]。

細(xì)化處理的內(nèi)容主要包括三點(diǎn)：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(zhuǎn)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(dòng)性要強(qiáng)于粉煤，導(dǎo)致塊煤的取料過程中很多煤流到斗輪之外，因此需要根據(jù)煤種的不同，需要一個(gè)補(bǔ)充系數(shù)KB；其次，取料量的增大，斗輪的阻力也會(huì)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(jù)斗輪壓力的帶下，來增設(shè)系數(shù)K 的補(bǔ)充系數(shù)KF；最后，安裝在取料機(jī)上的斗輪與臂架存在夾角，取料時(shí)的壓力在兩個(gè)方向會(huì)有所不同，導(dǎo)致臂架在左轉(zhuǎn)或者右轉(zhuǎn)時(shí)對(duì)應(yīng)的系數(shù)K 發(fā)生變化[4]。

3 結(jié)語

總之，實(shí)時(shí)取料流量的檢測(cè)，對(duì)全自動(dòng)取料機(jī)的流量控制起著十分重要的作用。選取最有效的獲取實(shí)時(shí)取料流量的方法，以及如何在不同環(huán)境條件下估算出實(shí)時(shí)取料流量，對(duì)實(shí)時(shí)取料流量檢測(cè)有著重要的戰(zhàn)略意義。