王青海 白 龍 宋萬軍

（國家能源集團(tuán)國神集團(tuán)上榆泉煤礦，山西 忻州 036500）

刮板機(jī)作為選煤廠的主要配煤、配篩設(shè)備，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在輸送長(zhǎng)度上可任意點(diǎn)進(jìn)料或卸料，箱體密閉可以防止輸送物料時(shí)粉塵飛揚(yáng)而污染環(huán)境。刮板固定在鏈條上，當(dāng)機(jī)頭傳動(dòng)部啟動(dòng)后，帶動(dòng)機(jī)頭軸上的鏈輪旋轉(zhuǎn)，刮板鏈循環(huán)運(yùn)行帶動(dòng)物料沿著輸送機(jī)箱體底部移動(dòng)。刮板鏈繞過鏈輪作無級(jí)閉合循環(huán)運(yùn)行時(shí)，由于輸送機(jī)箱體結(jié)構(gòu)的特殊性與箱體之間鏈接的特殊性，給刮板輸送機(jī)在稱重計(jì)量方面帶來了一些困難[1-6]。

1 現(xiàn)有稱重技術(shù)

1.1 箱體秤[7-9]

針對(duì)刮板運(yùn)輸機(jī)運(yùn)輸速度慢、載荷不均勻、箱體體積較大的特點(diǎn)，相關(guān)學(xué)者提出了將其中一節(jié)箱體與其他箱體分離出來，在分離出來的箱體與安裝基礎(chǔ)之間安設(shè)稱重傳感器，通過插接的方式實(shí)現(xiàn)箱體之間的間隙要求，既消除了稱重箱體與其他運(yùn)輸箱體之間的硬連接，又能對(duì)箱體之間的接縫進(jìn)行一定程度的密封防止撒煤。運(yùn)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(zhuǎn)化成電信號(hào)后上傳至控制器，與速度傳感器數(shù)據(jù)共同運(yùn)算后計(jì)算出瞬時(shí)量及累積量。

稱重單元是獨(dú)立存在的，它的測(cè)量精度較高，特別是選擇測(cè)量箱體作為測(cè)量單元，距離越長(zhǎng)精度越高。存在的主要問題是獨(dú)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(shí)間后出現(xiàn)磨損情況，夾入物料或側(cè)方位形變后，槽箱出現(xiàn)硬接觸現(xiàn)象，影響測(cè)量的穩(wěn)定性，需要不定期調(diào)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(dòng)態(tài)稱重裝置，是借助大量的物料在通過溜槽時(shí)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(duì)溜槽收到的沖擊力進(jìn)行累積分析，得出過煤量。溜槽秤對(duì)物料的粒度、沖擊速度和角度、過煤量都有嚴(yán)格的要求。粒度范圍太寬，溜槽受到的沖擊力變化區(qū)間太大，傳感器的檢測(cè)精度受影響。小粒度的物料容易對(duì)大顆粒物料的沖擊形成緩沖作用，導(dǎo)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(guān)鍵的技術(shù)指標(biāo)，要求角度一致、速度穩(wěn)定，否則物料在稱重板停留時(shí)間長(zhǎng)，根據(jù)動(dòng)量守恒定律，稱重板受到的沖擊力減少或者不穩(wěn)定，影響溜槽秤的稱重精度。過煤量對(duì)溜槽秤也有較大的影響，主要表現(xiàn)在：過煤量太大，物料來不及沖擊到稱重板，隨著煤流進(jìn)入下一個(gè)環(huán)節(jié)，導(dǎo)致數(shù)據(jù)失真；當(dāng)煤量過小時(shí)，對(duì)稱重板的沖擊力過小，受到稱重板本身質(zhì)量和慣性的影響，檢測(cè)數(shù)據(jù)偏小。煤泥量對(duì)稱重溜槽的主要影響是：（1）煤泥本身質(zhì)量小，對(duì)稱重板的沖擊粒度小，不易測(cè)量；（2）煤泥沖擊到稱重板后，對(duì)大塊物料的沖擊有一定的緩沖作用，導(dǎo)致稱重?cái)?shù)據(jù)偏??；（3）煤泥量的影響往往與水分大的影響伴生，水分越大會(huì)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(yùn)輸機(jī)計(jì)量系統(tǒng)

通過加高刮板運(yùn)輸機(jī)的箱體，借助刮板運(yùn)輸機(jī)上下分層運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)，將刮板運(yùn)輸機(jī)改為雙層運(yùn)輸，對(duì)箱體秤和溜槽秤進(jìn)行了組合優(yōu)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(dòng)至刮板運(yùn)輸機(jī)上層運(yùn)輸槽的底板，上層正對(duì)入料口的位置設(shè)置底板，上層沿著物料運(yùn)輸方向安裝稱重板，實(shí)現(xiàn)了下層運(yùn)輸、上層計(jì)量的功能。

刮板運(yùn)輸機(jī)主要由刮板機(jī)箱體、刮板機(jī)入料溜槽、刮板運(yùn)輸機(jī)出料溜槽、刮板運(yùn)輸機(jī)上層箱體、刮板運(yùn)輸機(jī)鏈條、刮板運(yùn)輸機(jī)上滑道、刮板運(yùn)輸機(jī)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(cè)速系統(tǒng)組成，如圖1。

圖1 刮板運(yùn)輸機(jī)組成部分示意圖

（1）主要結(jié)構(gòu)。第一緩沖板9 為耐磨鋼板切割焊接而成，安裝在刮板運(yùn)輸機(jī)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(yùn)輸機(jī)下層底板7，在鏈條5 和刮板8 的作用下，實(shí)現(xiàn)上層物料運(yùn)輸功能。稱重板11 為耐磨鋼板切割焊接而成，寬度較刮板運(yùn)輸機(jī)箱體1 窄，兩側(cè)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(shí)現(xiàn)了兩側(cè)獨(dú)立，同時(shí)方便煤粉透過縫隙進(jìn)入下層箱體，防止物料卡阻導(dǎo)致測(cè)量精度變差；前后兩側(cè)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(shí)現(xiàn)了前后側(cè)獨(dú)立，同時(shí)方便煤粉透過縫隙進(jìn)入下層箱體，防止物料卡阻導(dǎo)致測(cè)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(yùn)輸機(jī)箱體1 連接，主要作用是通過稱重傳感器13將經(jīng)過稱重板11 的物料的質(zhì)量信息轉(zhuǎn)換為壓力信號(hào)，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(yùn)輸機(jī)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(fā)生移動(dòng)、傾斜、側(cè)翻、掉落等故障，同時(shí)防止物料從刮板運(yùn)輸機(jī)上層落入下層的時(shí)候?qū)ΨQ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(jīng)過刮板運(yùn)輸機(jī)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(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了自清理功能，防止物料堆積，提高了測(cè)量精確度。測(cè)量過程中稱重板受到?jīng)_擊會(huì)發(fā)生輕微的振動(dòng)，進(jìn)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(yùn)輸機(jī)箱體1之間的煤粉振落。為了保證測(cè)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(yùn)輸機(jī)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(yùn)輸機(jī)箱體1的內(nèi)部?jī)蓚?cè)靠上位置，可以設(shè)置4 個(gè)或者多個(gè)，主要用于上部安裝傳感器底座12，要求上表面務(wù)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(diào)整高度，用于支撐稱重傳感器13 和調(diào)整多個(gè)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(duì)稱重板11 進(jìn)行支撐和測(cè)量，將經(jīng)過稱重板11 的物料質(zhì)量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)傳入處理器15 進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得到瞬時(shí)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(jìn)入間隙導(dǎo)致測(cè)量精度變差，同時(shí)對(duì)稱重板的輕微移動(dòng)進(jìn)行有效緩沖，提高測(cè)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(jìn)入間隙導(dǎo)致測(cè)量精度變差，同時(shí)對(duì)稱重板的輕微移動(dòng)進(jìn)行有效緩沖，提高測(cè)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(xiàn)傾斜。

（2）工作原理。當(dāng)物料隨著刮板移動(dòng)經(jīng)過板式稱重傳感器后，物料會(huì)對(duì)板式稱重傳感器產(chǎn)生向下的壓力，此時(shí)稱重傳感器內(nèi)的彈性體產(chǎn)生形變，引起電阻應(yīng)變計(jì)產(chǎn)生相應(yīng)的模擬量信號(hào)，并實(shí)時(shí)向處理器傳送；測(cè)速傳感器在同一時(shí)間點(diǎn)采集到的速度信號(hào)也傳輸?shù)教幚砥?。處理器同時(shí)收到二路信號(hào)時(shí)，表示此時(shí)設(shè)備正常運(yùn)行且有物料經(jīng)過板式稱重傳感器，處理器內(nèi)的A/D 轉(zhuǎn)換器根據(jù)公式：瞬時(shí)流量P=物料重量M÷有效稱量段L×速度V×3600對(duì)這二路信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換、運(yùn)算、處理，得出瞬時(shí)流量值、4～20 mA 等信息。控制主板上的CPU 根據(jù)公式：累積量D=瞬時(shí)流量P×?xí)r間T對(duì)瞬時(shí)流量值進(jìn)行再次計(jì)算、轉(zhuǎn)換，最終得到累積量。

3 結(jié)語

新型的刮板運(yùn)輸機(jī)計(jì)量系統(tǒng)解決了刮板運(yùn)輸機(jī)的計(jì)量裝置精度差不能滿足計(jì)量要求的問題，有助于穩(wěn)定入洗煤量從而保證商品煤的煤質(zhì)指標(biāo)；精確計(jì)量避免了煤量過大造成的設(shè)備故障，配篩量不均勻造成的系統(tǒng)低效運(yùn)行等問題；解決了箱體秤獨(dú)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(shí)間后出現(xiàn)磨損情況，夾入物料或側(cè)方位形變后，槽箱出現(xiàn)硬接觸現(xiàn)象，影響測(cè)量的穩(wěn)定性，需經(jīng)常調(diào)整；解決了溜槽秤安裝、使用條件過于苛刻，并且計(jì)量誤差大的問題；避免了光波秤對(duì)煤炭的密度較為敏感，當(dāng)密度變化過大時(shí)計(jì)量不精確的問題；安裝在上層刮板運(yùn)輸機(jī)，稱重板與箱體之間的撒煤自重落入下層刮板運(yùn)輸機(jī)進(jìn)入下一個(gè)環(huán)節(jié)，解決稱重板與箱體之間的撒煤難以處理的問題。結(jié)合溜槽秤的工作原理，將稱重板平鋪在刮板運(yùn)輸機(jī)的入料口，實(shí)現(xiàn)全部物料經(jīng)過稱重板的目的；結(jié)合運(yùn)輸機(jī)的工作原理，刮板運(yùn)輸機(jī)的刮板實(shí)現(xiàn)稱重板的清理功能。