基于斗轮机与中速磨煤机的煤炭输送系统优化研究

基于斗轮机与中速磨煤机的煤炭输送系统优化研究

任 权

长春发电设备有限责任公司，吉林省 长春  130000

摘要：将斗轮机应用在中速磨煤机煤炭输送系统中，可满足煤炭材料的精准输送要求，提高工作效率，解决了传统人工操作中存在的安全隐患和低效问题，可以有效提高系统运行的质量与可靠性。文章总结了斗轮机种类与结构功能，基于中速磨煤机的运行要求，从系统的组成、系统硬件设计、系统软件设计、卫星定位系统等方面介绍了基于斗轮机与中速磨煤机的煤炭输送系统优化策略。

关键词：煤炭输送系统；中速磨煤机；斗轮机；优化

斗轮机属于一种高效的装卸设备，在钢铁生产、散货码头、火力发电厂、矿山中有广泛使用，可以高效地完成煤矿、铁矿、矿山、化肥等物料的运输，是现代化工业生产中不可或缺的关键设备。制造业是我国经济发展的支柱，随着各个行业的高质量发展与转型，如何提高生产效率、保障生产安全是相关企业关注的重点课题。在中速磨煤机的煤炭输送系统之中，斗轮机是一项重点生产设备，通过引入斗轮机有助于推动整个行业的智能化转型与升级，提高企业的生产质量和生产效率。

1 斗轮机种类与结构功能

斗轮机是支持连续作业的多斗大型集料处理系统，其种类较多，有履带式、轨道式以及轮船式，其中较为常见的就是轨道式，其结构是包括斗轮机构、传送物料装置、回转机构、变幅装置组成。目前支持的取料机取料方式有两者类型，即定点取料与移动取料，其中，定点取料是在某个固定点取料，由大臂回转，车辆并不会移动；移动时取料则大臂回转与车辆会同时移动，但车辆的移动速度较慢。

2 基于斗轮机与中速磨煤机的煤炭输送系统优化

2.1 系统的组成

系统的优化需要满足快速响应，堆料与取料的自动化作业，修正方案也需要做到快捷、简单，使操作人员可根据运行状态来修改系统运行参数，系统可自动定位、生成命令，将命令实时发送至PLC。系统可以准确计算出斗轮机机构具体位置，并利用激光扫描系统获取相关的数据，根据数据精准计算出堆料的相关数据。从具体的功能来看，系统主要包括两个部分组成：一是自动控制系统，包括GPS定位系统、PLC控制器、防撞系统、视频监控系统、激光扫描检测系统等组成，这一系统的主要功能是控制斗轮机的作业，进行逻辑运算，下发操作指令，监控系统的运行状态，发生故障后的报警等。在自动控制系统的运行过程中，可利用光线、有线等方式来传输数据；二是中央控制系统，包括中央处理器、远程操作台、图像处理服务器、视频监控系统客户端组成，其主要功能是自动生成相关的控制指令，完成任务下达，实现对整个操作过程的自动化控制。

2.2 系统硬件设计

系统的硬件包括中控PLC、卫星定位系统、走行机构、回转机构、防过载机构、单机设备PLC、控制单元、通讯处理机构组成。在运行过程中，扫描仪可以采集料堆数据，通过系统之间的协同作业可以满足故障检测、防撞、定位系统的自动化操作。通过采用这一系统，有效降低了硬件成本，当前市场中的三维扫描仪价格高昂，对此，可更改为二维扫描仪，分别安装在不同的斗轮机中，数据是存储于本地服务器，可以有效降低中控网络通讯负担。同时，将卫星定位系统天线以及扫描仪天线设置在同一个支架上，使其可以保持相同的移动姿态，避免设备振动影响扫描精度。为了保障整个作业过程中的安全，还设置了检测传感器，在系统出现异常后会及时发出警报。

2.3 系统软件设计

系统的软件包括服务器控制程序、信息反馈模块、通讯接口程序、操作画面系统、中央控制系统、三维点云数据处理模块、自动化控制器处理系统等组成。服务器控制程序可对全流程进行自动化管理，在接收到任务之后，服务器首先会对任务进行检查，确认任务无误之后即可生成命令转换，如果发现命令有误，系统会发出警报，提示人员进行处理；借助信息反馈模块，可以实时反映出斗轮机机构的具体位置；通讯接口程序是通过PLC与各个模块连接起来，能够使位置、运行、任务计划、图形等数据可完成交换；操作画面系统可以提供作业管理、扫描仪管理、任务管理、系统管理、设备参数管理等画面，其中，作业管理画面的内容包括远程干预、控制命令、作业过程监控等。借助于操作画面系统，可满足人机实时交互要求，确保回转角度、开层高度等各类数据的精确无误，可与作业现场的数据进行匹配，使现场人员可以第一时间了解设备的运行情况；三维点云数据处理模块可以实时接收相关的点云数据，生成仿真图像，得出其中的关键物性数据，为系统的操作控制与自动定位提供数据支持；利用自动化控制器处理系统，可对系统派发的任务做出解析，通过控制斗轮机的回转角度等实现流量的自动调整、自动换层等功能。

2.4 卫星定位系统

卫星定位系统可以应用在各类恶劣的工作场景中，在煤炭料场中也十分适用，卫星定位系统的成本并不高，在具体的应用上可以使用双移动站，配备双天线卫星定位系统，实时检测斗轮机的回转角度、车辆位置、作业位置等。卫星定位系统中需要设置高品质双频多系统测向型板卡，可支持多系统信号，如果在某个时间受到外部因素的干扰导致信号强度降低，此时也可以调整为其他卫星系统，可有效确保信号的传输稳定。卫星定位系统是利用无线电台信号发送数据，在卫星设备接收到数据之后即可实现RTK高精度的定位，根据定位数据分析出斗轮机的姿态、位置，将其发送至服务器后，可以生成三维点云数据，将数据发送至PLC之后，系统会发出位置矫正信息，在这一过程中，系统编码器会与卫星定位系统之间进行相互校验。

2.5 三维成像系统

在整个系统之中，三维成像系统是满足系统自动化运行的关键所在，需要使用到当前常用的激光扫描技术，对斗轮机的运行情况以及物料装载情况进行实时扫描，根据具体的坐标、位置变化来生成三维点云数据，将数据传输至服务器，生成三维仿真图像处理模块。

2.6 自动化系统功能

通过上述模块的搭配组合，使系统具有几个重要功能：一是满足业务的实时接收、管理要求，能够利用通信接口模块接收计划，还支持进行修改、删除、添加等，从而满足自动定位、自动堆料、自动取料等任务；二是作业指令自动生成，可以根据斗轮机的运行状态调用专家系统，选择对应的操作模式，将其转化为可控制命令，操作人员也可以根据斗轮机的现场运行情况以及中速磨煤机的运行来调整参数，科学设定工作任务。系统中配备了数据库，能够通过分析数据库内容选择出适合的工作策略，实时显示组态画面；三是监控功能：所有的操作和运行都会显示于CMS屏幕上，操作人员通过观察屏幕可以获取到斗轮机的故障与运行情况，如果发现系统存在异常，还可以进行人工控制；四是远程人工干预：为了确保设备可以时刻处于正常的运行状态，系统还提供了远程人员干预功能，如果发现系统运行出现问题，可借助远程人员干预进行纠正。同时，系统设置了防碰撞模块，如果检测到系统可能会出现碰撞，就会自动降速、停止运行。

3 结语

基于斗轮机与中速磨煤机的煤炭输送系统的优化满足了工业4.0的发展要求，系统优化设计结合了三维激光扫描、自动化流程控制、三维仿真设计等功能于一体，有效解决了传统输送系统中的各类常见问题，这是实现企业高质量发展的一项重要措施。

参考文献：

[1]黄锦燕. 基于煤场斗轮机智能集控技术的配煤掺烧专家系统的研究[J]. 自动化应用,2023,64(20):162-165.

[2]黄锦燕. 基于煤场斗轮机智能集控技术的配煤掺烧专家系统的研究[J]. 自动化应用,2023,64(20):162-165.

[3]鲁纯，刘有源.DQL1500/1800·30型斗轮机斗轮驱动系统动力分析与技术改造[J]. 机械制造,2010,48(2):30-32.