粉料、固体物料快速定量装车系统在太原煤矿厂的应用
摘要：太原选煤厂通过对精煤装车系统的改造，采用先进的快速定量装车系统，取代了以前的手动装车系统，实现了精煤装车系统全自动运行，提高了精煤的装载能力，降低了职工的劳动强度，提高了经济效益。
西山煤电股份公司太原选煤厂是20世纪50年代建成的老厂，年设计处理能力为200万t，属于中央型选煤厂。经过多次改扩建，尤其是近年来重介一、二期系统改造后投入使用，使该厂原煤处理能力大大增强，现年处理能力已达到600万t/年，主要洗选杜儿坪矿、西铭矿原煤。洗后精煤和中煤主要通过火车运往国内各地。
太原选煤厂原煤装车系统改造前采用手动拉杆多点装车系统，每个仓位对应2套手动拉杆，有2股精煤作业区域，分别是8、10道，总共有30个精煤仓。近年来，随着入洗原煤数量的增加，原有精煤装车系统已不能满足生产发展的需要，与现代化选煤厂的发展极不适应。如何有效地加大装车的数量、提高生产率是当前生产管理工作中迫切需要解决的问题。
为了解决这一难题，太原选煤厂经过设备选型，通过考察论证，选用快速定量装车系统取代了原有手动装车系统，控制系统采用的是美国Rockwell公司Control Logix系统系列的PLC对设备进行控制，并于2005年对该装车系统进行了改造。
1 原装车系统改造前存在的问题和现状
太原选煤厂原装车系统是建厂初期使用的手动拉杆系统。该系统每个仓位对应2套手动拉杆，4个溜槽。装车时，先把车皮调运到装煤仓下，需要装几号仓就由运销公司职工在几号仓下通过手动拉环向下拉动，煤随机通过溜槽装入车皮内。如此拉动手动杆煤不断装入车皮内，直到仓内煤装完为止，如仓内煤湿下煤困难，还需要一边捣仓、一边拉杆，这样装一个仓需要2个人密切配合，一般装完一个车皮大约需要5～8min。
装完车后，还需要由机车牵引到磅房过磅，每个车皮装入数量须严格遵守车辆装载要求。达不到要求需要由抓斗添加或抓出精煤，经平车器平整后，才能达到铁路方和用户对于精煤数量的要求。由于人为的原因，装车过程往往会出现偏载现象，这种现象发生时，需要进行人工平车，由于人工装车，过衡时，存在人为干扰因素比较多，产品质量很难达到要求，经常出现亏涨吨现象，因涨吨造成铁路方罚款，亏吨形成客户商务纠纷。
这样的装车速度严重制约了太原选煤厂小时处理量，达不到铁路方对太原选煤厂车辆使用的时间要求；铁路方对于每个延时车辆都会增加车辆延时使用费，大大增加了洗煤生产成本核算费用。
2 快速定量装车系统的采用
快速定量装车系统采用一个定量仓和几个运输系统组成。运输系统（8、10道）通过轮叶给煤机向下输送精煤，然后经过皮带运输机417、418或者419、421、418到达快速定量仓内，该装置称重采用4个传感器支撑，该系统采用ZKD快速定量装车控制系统，每个车皮装载数量根据车型不同而定，并且装车、平车、过衡自动完成，减少了许多人为因素。
2.1 快速定量装车系统综述
Control Logix是一种被称为混合控制系统的新概念控制器，为DCS系统提供了解决方案，它具有开放、集成和分布的特性，是实现目前���进工艺要求的*佳选择。Control Net网络使整个系统控制方案更加灵活、结构更加简单。Control Logix目标就在于*大限度地提高用户生产效率，降低维护时间和费用，按照用户的意愿提高控制水平。
网络组态软件RS NetworX允许对Control Net网络上的任一模块或框架或控制站进行组态，对模块的组态达到点级。
2.2快速定量装车系统的组成
ZKD快速定量装车控制系统由以下部分组成：
PLC柜、MCC柜、操作台、现场操作箱、上位机及打印机现场仪表。
称量仓的煤量是由拉姆齐MT2000静态重量指示仪来测量并通过通讯接口发给PLC控制系统，由PLC来控制缓冲仓的4个闸板。操作员在控制室通过微机可了解列车的装车情况并进行相关的操作，也可通过操作台对列车进行加媒。现场操作箱主要是用户检修时可在现场操作设备。
2.3该系统的特点
1）系统连锁。系统连锁是**、连续地进行生产，实现工艺要求的必要保证。系统连锁包括：
a)**连锁；b）工艺连锁；c）开机连锁；e）停机连锁；f）故障连锁；g）可在任一操作员站上实现连锁投入/解除的在线切换；h）提供系统连锁的清单，并通过醒目的色彩变换显示系统的连锁状态。
2）系统容错能力。Control Net网络通讯不受节点个数的影响。CPU、智能I/O模块作为网络的单个节点，某些模块的故障并不会影响整个系统其他部分的正常运行。
3）手动和自动。本系统是一个由很多设备组合起来的复杂的生产过程，根据设备的运行状况和操作者的熟练程度，可以在线实现手/自动切换，提高系统的容错能力，使生产得以连续进行，不致因个别设备的次要故障而影响整个生产过程。手/自动切换既可针对整个生产过程，也可针对一个车间，一个工段或一个回路。
4）系统质量。
a）程控系统达到*大程度的可用性、可靠性、可运行性和可维护性。b）控制系统是具有手动控制和试验能力的完整的集成自动系统，并能可靠、高效率和**运行，并提供系统运行必须的联锁、调节控制、运行程序、监控和报警。c）主要功能控制、报警、监控和保护应按功能和实际情况进行*大限度的分隔，以保证一个功能的故障不能导致其他功能的故障。应注意保护系统的独立性以保证人身和设备的**。d）对系统的主设备和他们的辅助设施应建立功能组控制等级，以便允许运行人员在某些传感器元件、元件或设备故障时，能选择较低的自动化程度，避免整个过程控制的丧失。e）控制系统的电源来自不停电电源以避免电源突然丧失。电源的布置应使任何单一故障都不会中断2个电源，并在电源切断时，不会引起控制系统误动作。
3改造前后效果对比
1）快速装车系统的优势。改造后的装车系统采用全自动电脑操作，所有程序全部使用PLC模块管理控制，降低了工人的劳动强度，同时也节省了装车时间，减少了工作程序，如平车、来回取送车辆如添加精煤、取出精煤的时间，间接提高了洗煤生产的有效时间。快速定量装车与原有手动装车系统比较，见表1。
表1 快速定量装车系统与原有手动装车系统比较
项 目 | 原手动装车系统 | 现装车系统 |
作业时间/装一个车时间 | 420s左右/车 | 50s左右/车 |
作业人员 | 12～15人/班 | 5人/班 |
**性能比较 | **性能差 | 自身有**保护装置，**可靠 |
装车量比较 | 少，不能满足生产需要 | 大，能够满足生产需要 |
手工作业量比较 | 大 | 少 |
是否来回取送车辆 | 需要 | 不需要 |
是否需要平车 | 需要 | 不需要 |
是否需要来回添加精煤和取出精煤 | 需要 | 不需要 |
作业股道数 | 两道、多点作业 | 单道、单点作业 |
从表1可以看出：使用快速定量装车系统缩短作业和车辆滞留时间，提高车辆使用率；机械化程度加强，能够达到减员提效功效，降低工人的劳动强度。
2）装车系统改造前后的经济效益核算表
项目名称 | 改造前的手动装车系统 | 改造后的装车系统 |
每班支出的工资报酬 | 13*70=910元 | 5*70=350元 |
车辆延时使用费（超4h后计算） | 2.5*100*6=1500 | 无 |
改造前后每个班的经济效益差值 | 2060元 |
每天创造的经济效益比较 | 4120元 |
每年创经济效益约： | 150万元 |
每班工作时间以12h计算，每个工人每个班支付的工资以70元计算，每个班装车数量为100个车数，延时车辆使用费：为每车在厂内停留期限超过4h后，每小时多收2.5元计算，从表2可以看出，改造后的全自动装车系统比以前的手动装车系统每天多创造经济效益4120元；每年多创造的经济效益为150万元。
3 结束语
实���证明：使用快速定量装车系统具有装车能力大，自动化程度高，职工省时省力，工作程序简便。在**管理方面，新设备强调了**技术对策，注重突出本质**，做到**为先，保护了职工的利益，节约了人力、物力和相应的财力。该系统顺利投产解决了制约太原选煤厂在装车环节中的瓶颈问题，取得了显著的经济效益和社会效益。