引言

煤倉倉位作為煤業(yè)公司生產(chǎn)的重要設(shè)備，在煤炭生產(chǎn)過程中發(fā)揮著重要的作用。由于煤的顆粒大小不同、形狀各異、密度不均勻，且含有其他雜質(zhì)，同時(shí)煤倉倉位是動(dòng)態(tài)變化量，且生產(chǎn)環(huán)境復(fù)雜等客觀原因，使得目前各種物位計(jì)在選煤廠的使用情況并不太理想，常常需人工進(jìn)行測量，故基于生產(chǎn)實(shí)踐的需求，公司改進(jìn)研發(fā)了重錘式倉位計(jì)。

 

煤業(yè)公司原煤倉一直采用雷達(dá)式倉位計(jì)進(jìn)行倉位計(jì)量，該設(shè)備采用微波技術(shù)來檢測料位，采用集成電路，利用雷達(dá)原理、數(shù)字信號處理等技術(shù)進(jìn)行工作。該設(shè)備在使用過程中，由于煤倉情況比較復(fù)雜惡劣，容易受到煤塵、水霧、堆煤角度等煤倉內(nèi)各種實(shí)際條件的影響，在不同工況下測量數(shù)值不穩(wěn)定，波動(dòng)沒有規(guī)律可循。在公司的實(shí)際使用中，還存在著與調(diào)度室沒有建立直接的數(shù)據(jù)通信，不能實(shí)時(shí)顯示倉位信息的情況，實(shí)際生產(chǎn)中主要通過皮帶機(jī)司機(jī)、調(diào)度員利用對講機(jī)溝通，由于工作環(huán)境嘈雜，信息不能及時(shí)傳遞，導(dǎo)致調(diào)度室不能掌握倉位實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)的讀取和反饋方面有延時(shí)，不能及時(shí)反映真實(shí)工況，極大地影響了調(diào)度工作效率、生產(chǎn)進(jìn)度安排[1]。因此，公司基于 STC12C5A60S2 芯片設(shè)計(jì)了智能重錘式原煤倉位計(jì)及其配套無線監(jiān)控儀，來解決上述問題。 1 技術(shù)優(yōu)勢及創(chuàng)新點(diǎn)重錘式倉位計(jì)（如圖 1）的工作流程為料位探測過程由控制器發(fā)出的信號來控制，當(dāng)傳感器接到探測命令時(shí)，電機(jī)正轉(zhuǎn)，經(jīng)蝸輪、蝸桿減速后帶動(dòng)齒輪軸和繞線筒轉(zhuǎn)動(dòng)，使鋼絲繩下放，帶動(dòng)重錘由倉頂下降，當(dāng)重錘降至料面被測面托起而失重，鋼絲繩松弛，靈敏杠桿動(dòng)作使微動(dòng)開關(guān)接觸，控制器得到該信號即發(fā)出電機(jī)反轉(zhuǎn)命令，重錘上升返回，直到碰頂開關(guān)電機(jī)停轉(zhuǎn)，重錘回到倉頂原位置完成一次探測過程。此過程中控制器通過檢測繞線筒的圈數(shù)計(jì)算出重錘從倉頂?shù)搅厦娴木嚯x。該料位計(jì)較為適于煤炭的固態(tài)物位測量[2-4]。

1.1 技術(shù)優(yōu)勢

通過分析，對比傳統(tǒng)雷達(dá)式倉位儀重錘式倉位計(jì)具有以下幾方面優(yōu)點(diǎn)：不受煤塵、水霧、堆煤角度等煤倉內(nèi)惡劣條件影響，測量數(shù)值穩(wěn)定，結(jié)果可信度高；調(diào)度室，能夠?qū)崟r(shí)顯示倉位信息；使用國標(biāo)配件，更換方便，維護(hù)費(fèi)用低；所有電路采用模塊化設(shè)計(jì)，擴(kuò)展性能好，維修更換方便（如下頁表 1 所示）。 

1.2 本套設(shè)備的創(chuàng)新點(diǎn) 

1.2.1 倉位計(jì)部分

本裝置采用 STC12C5A60S2 主控，應(yīng)用廣泛的C 語言編程，機(jī)械控制靈活可靠；機(jī)械部件除繞繩滾筒外，全部使用通用國標(biāo)配件，更換方便，維護(hù)費(fèi)用低；所有電路采用模塊化設(shè)計(jì)，擴(kuò)展性能好，維修更換方便；采用直流蝸輪蝸桿電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，繞繩滾筒實(shí)現(xiàn)了機(jī)械閉鎖，防止倒轉(zhuǎn)；滾珠絲杠副作為輔助繞線器，防止鋼絲繩重復(fù)纏繞影響測量精度；使用接近開關(guān)實(shí)現(xiàn)重錘位置檢測，可靠性強(qiáng)；EE- SX671WR光電開關(guān)搭配 50 線不銹鋼碼盤作為距離傳感器，理論精度高；利用特殊設(shè)計(jì)的鋰基脂罐保證了機(jī)械部與煤塵隔離；機(jī)械部分與電子器件分倉安裝，避免粉塵干擾，減少后期維護(hù)成本，大幅提高機(jī)械使用的可靠性[5]。 

 

1.2.2 無線監(jiān)控部分

采用 SX1278 無線通訊模塊，結(jié)構(gòu)簡單實(shí)用，傳輸距離遠(yuǎn)，信號穩(wěn)定其意義在于：實(shí)現(xiàn)了雙向信號通訊，可以定時(shí)更新倉位數(shù)據(jù)；實(shí)現(xiàn)對倉位計(jì)的遠(yuǎn)距離無線遙控，測得即時(shí)數(shù)據(jù)；自動(dòng)計(jì)算滿倉時(shí)間點(diǎn)，并在滿倉前進(jìn)行報(bào)警；根據(jù)煤位情況，智能計(jì)算測量間隔時(shí)間，接近空倉時(shí)，大幅延長測量間隔時(shí)間，延長了使用壽命。 

 

2 應(yīng)用情況及經(jīng)濟(jì)效益

2.1 應(yīng)用情況

本套設(shè)備采用機(jī)械式測量，抗干擾能力強(qiáng)，不受煤塵等影響，不受介質(zhì)濕度、溫度、電導(dǎo)率等的影響。采用單片機(jī)控制，無線模塊傳輸，原理簡單結(jié)構(gòu)可靠。此套設(shè)備實(shí)際使用情況良好，測量數(shù)據(jù)可信度高，使用幾個(gè)月來，未出現(xiàn)重大故障，日常維護(hù)保養(yǎng)簡單，電控部分由于采用模塊化設(shè)計(jì)，模塊更換方便，出現(xiàn)的小故障便于維修。

 

使用過程中針對出現(xiàn)的問題進(jìn)行了部分改進(jìn)。改變錘頭的形狀，由原來的十字形錘頭更換為柱狀錘頭，降低對錘頭的沖擊力；在倉位計(jì)下部下料方側(cè)面加裝擋板，減少煤炭對錘頭的沖擊，減少掉錘；使用鋼絲繩與錘頭連接，減少線纜卡滯現(xiàn)象；在錘頭上部加裝橡皮墊，既起到除塵作用，也減小了錘頭上行到頂部時(shí)的沖擊力，保障設(shè)備正常運(yùn)行。安裝此套設(shè)備后，保證了調(diào)度室掌握實(shí)時(shí)原煤倉倉位數(shù)據(jù)，從而能夠準(zhǔn)確地布置綜采、機(jī)掘當(dāng)班生產(chǎn)任務(wù)量，提高了生產(chǎn)效率。 

 

2.2 經(jīng)濟(jì)效益

截止目前，公司設(shè)計(jì)的重錘式原煤倉位計(jì)及其無線監(jiān)控儀運(yùn)行平穩(wěn)，測量數(shù)據(jù)可靠。該套設(shè)備由我單位自主設(shè)計(jì)研發(fā)，除機(jī)箱結(jié)構(gòu)件、繞繩滾筒為委托加工外，其余 43 部配件全部通過網(wǎng)絡(luò)采購，自主拼裝，共花費(fèi) 8000 余元，對比進(jìn)口雷達(dá)式倉位計(jì)，成本僅為其 1/10。使用 5 個(gè)月以來，除調(diào)試階段外，未出現(xiàn)故障。該套測量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)合理，運(yùn)行可靠，除為我礦節(jié)約 7 萬余元設(shè)備采購費(fèi)外，也節(jié)省了大筆維護(hù)、調(diào)試費(fèi)用，保證了調(diào)度室掌握實(shí)時(shí)原煤倉倉位數(shù)據(jù)，從而能夠準(zhǔn)確的布置綜采、機(jī)掘當(dāng)班生產(chǎn)任務(wù)量，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。 

 

3 結(jié)語

針對公司雷達(dá)式原煤倉倉位計(jì)測量數(shù)值漂移，測量結(jié)果可信度低等問題，發(fā)的這套基于STC12C5A60S2 芯片的智能重錘式原煤倉倉位計(jì)及其無線監(jiān)控儀，解決了實(shí)際運(yùn)行中出現(xiàn)的干擾因素和問題，為調(diào)度室提供了準(zhǔn)確可靠的實(shí)時(shí)原煤倉倉位數(shù)據(jù)，對相關(guān)測量設(shè)備的使用和改進(jìn)有借鑒作用。