超聲波物位計在礦山生產料倉料位監測中得選擇應用
日期:2020-09-29 來源: 作者:
摘要:針對企業加工中存在的自動化程度低、勞動強度大、效率低等問題,利用電源相線順序的改變來控制具有正反轉功能的電機按不同方向轉動的基本原理,設計并改造了一種適用于礦山生產料倉自動切換裝置。該裝置主要由送料皮帶、電機、物位計、繼電器、接觸器等部件組成,具備自動監測物料位、自動切換料倉的功能,已經在多個企業得到應用,不僅實現了生產自動化、智能化,同時延長了電機的使用壽命。
在礦山生產中,料倉是礦山生產的重要組成部分[1]。長期以來,我國礦山生產都是由傳統料倉進行存料,傳統料倉的自動化程度低,不能自動監測物料位,需要人工實時觀察。隨著社會日新月異的發展,機械設備在不斷被進行自動化升級改造,本文根據礦山企業實際情況設計了一種適用于礦山生產的料倉自動切換裝置。
1料倉進料過程研究與分析
目前,我國很多礦山生產均設置兩個以上料倉,這些料倉均由同一來料輸送帶進行送料,并通過設置在料倉頂部的分料皮帶對料倉進行分料。日常生產中,工人需要實時觀察料倉物位情況,并根據料位手動切換控制電路,讓分料皮帶滾筒電機進行正反轉,皮帶隨即按不同方向進行運轉,從而達到將物料送入不同料倉的目的。
整個倒倉過程需要人工參與,存在以下問題:1)人工控制對工人的責任心要求高,當工人未及時觀察掌握料倉物位時,可能發生料倉缺料或者溢出情況,影響生產的正常運行。2)對料倉的物位把握不準,手動切換的頻次會增加,縮短了皮帶電機的使用壽命。3)生產過程中產生的揚塵會對職工產生職業病危害。4)工人的勞動強度大,且全員勞動生產率較低。
隨著自動化裝備的不斷發展,對料倉進料過程實現自動化控制取代人工控制是一個趨勢。作者根據礦山實際情況,設計出了一套適合礦山生產料倉進料的自動切換裝置,主要實現了自動監控料倉物位,繼電器控制不同接觸器,促使電機自動改變轉動方向實現料倉自動切換進料等功能[2]。
2料倉自動切換裝置結構設計和工作原理
設計的礦山生產料倉自動切換裝置主要由送料皮帶、分料皮帶、皮帶滾筒電機、超聲波物位計、接觸器、繼電器、斷路器等設備及元件組成。其結構示意圖如圖1所示。
該礦山生產料倉自動切換裝置的工作原理為:超聲波物位計[3]測量出料倉的料位,當達到預先設定好的料位時,會產生控制信號并將此控制信號傳輸給繼電器、接觸器、斷路器和皮帶電機組成的程序控制系統,利用電源相線順序的改變來控制皮帶滾筒電機按正反轉動,來帶動分料皮帶正向或者反向轉動,從而達到料倉自動切換的目的。
具體控制過程為:在料倉A5和料倉B7內分別安裝超聲波物位計A4和超聲波物位計B6,超聲波物位計能夠實時探測出各料倉的物位。物位計A4和物位計B6的外部繼電器輸出分別控制繼電器A10和繼電器B11;繼電器A10和繼電器B11控制接觸器A8和接觸器B9互鎖(即:當接觸器A8吸合時,接觸器B9即斷開),進而控制接入的皮帶滾筒電機3的電源ABC相順序,zui終實現皮帶滾筒電機3正轉或者反轉。如圖1所示,皮帶滾筒電機3正轉時物料會被輸送到料倉B7,皮帶滾筒電機3反轉時物料會被輸送到料倉A5。
3裝置主要部件設計及裝置xianjin性
3.1超聲波物位計的選擇
試驗過程中,分別嘗試了自動重錘料位計[4]、雷達物位計[5]和超聲波物位計等3種不同的物位計。
自動重錘料位計由PLC發出信號來控制重錘上升或者下降來測量出物位,但由于物料以一定的速度和重量被輸送到料倉,該物位計容易出現埋錘、斷錘等缺點。
雷達物位計是其探頭發出高頻脈沖信號并沿纜繩傳播,當脈沖信號遇到物料表面時反射回來被接收器接收,并將距離信號轉化為物位信號。但該物位計受物位波動及噪音影響較大,致使測量不準確。超聲波物位計在物位測量過程中,超聲波信號由超聲波探頭發出,經物料表面反射后折回,由同一個探頭接收,測量超聲波的整個運行時間。由超聲波發射至接收所經歷的整個運行時間乘以聲速就可以計算出物位高度,從而得出物位的測量結果。超聲波物位計測量的數據較為準確,受外界環境影響較小,適合礦山料倉物位的測量,因此選擇使用超聲波物位計。
3.2物位計的安裝設計
物位計A4和物位計B6分別設置在距離各自料倉頂部邊沿以下5cm位置處。該設計主要考慮的是:1)降低由于安裝引起的檢測誤差值,增大檢測的準確性。2)在料倉進料過程中料不溢出的情況下,保證料倉的zui大容量,減少分料皮帶的正反轉次數,從而減少操作頻次,延長電機的使用壽命。
3.3分料皮帶的安裝設計
分料皮帶2的兩端分別位于距離料倉A5和料倉B7頂部邊沿以上20cm位置處。設計的主要目的是:1)可通過視頻監控的手段實時觀測到進料是否正常以及進料的多少和粗細情況。2)降低下料位置,減少下料過高而引起的揚塵。3)避免增大送料傳送裝置的安裝空間。
3.4該料倉自動切換裝置的xianjin性
1)能夠自動監測物料位、自動切換料倉,實現生產自動化、智能化。2)消除人工監測物料時存在的各種問題,如出現料倉缺料或溢料而影響生產的問題,需要實時監測導致的職工勞動強度大、工作效率偏低的問題,產生的粉塵導致職工的職業危害問題等。
4應用實踐
2018—2019年,該裝置在寶雞西北有色地質二里河礦業有限公司和陜西震奧鼎盛礦業有限公司得到應用。裝置部分設備技術參數見表1。兩年來,礦山使用效果良好,主要體現在:1)料倉倒倉實現了自動切換控制,選礦廠減少了4名皮帶工,提高了勞動生產率。2)未出現料倉溢料及缺料的情況。
5結語
1)利用電源相線順序的改變來控制具有正反轉功能的電機按不同方向轉動的基本原理,設計并改造的適用于礦山生產料倉自動切換裝置,可實現料倉進料的自動切換及生產的自動化,減少用工數量,提高了全員勞動生產率。
2)超聲波物位計能夠較為準確地測量出料倉的物位,消除了料倉缺料及溢出現象,減少了分料皮帶切換的頻次,延長了電機使用壽命。
3)裝置能夠從實際出發,通過合理的安裝設計,增強了裝置的準確性、有效性,降低了粉塵的產生,應用效果良好,具有較強的實用價值,值得向類似選礦廠推薦使用。
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