料仓清塞控制系统在铜山矿的应用-中国矿业114网 
料仓清塞控制系统在铜山矿的应用
2018-09-21
依据传统的采选矿工艺,矿石原料经破碎研磨后,中间必须经过一个大型的中转料仓储存过渡,最终送至球磨车间。当矿山遇到生产设备故障,临时停产等情况时,就会造成生产送料不连续,矿石原料在料仓中长时间积压,并伴随部分含硫物质的化学反应,容易造成烧结堵料,造成矿料凝附在料仓的四周落不下,牢牢粘住形成挂壁。为了解决这个问题,引入清塞控制系统。
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前言

随着我国经济建设的大力发展,矿山数量和矿山规模也在不断增多增大。当前各类矿山的选厂,都设有矿粉储存仓。矿粉进入料仓后,由于矿石中含水隙、含硫化物,长时间不流动等因素的综合作用,形成物料粘壁堵塞,造成中转仓有料出不来,后续生产无原料的现象;目前常用的办法是:人工在矿仓出料口处手持铁棍捅料、或者局部放炮的方式,十分危险,容易发生人员伤亡事故。我院自主研发的料仓清塞系统,已经在多家矿山公司的现场实地使用,取得了很好的使用效果。

一、系统原理及架构

1、原理

清塞系统是以突然喷出的压缩空气所产生的强大气流(至少5kg以上),直接冲入贮存散装物料的阻塞滞留区域,由气体急剧膨胀所产生的能量克服物料因静摩擦而形成的起拱或粘壁,使仓内物料恢复重力流动或使管道继续起到输送物料的作用,保证生产的连续性。系统通过降低物料同仓壁之间的摩擦力来解决物料粘壁和物料阻塞问题,利用机械振动和气流冲散物料破坏拱的受力平衡。

2、特点

(1)低能耗:清塞系统是间歇工作,每次释放的压缩气总量小。

(2)低噪音:间歇性工作,压缩空气释放的声音几乎被物料全吸收。

(3)大能量:利用贮气罐中的高压气体,以突然爆发所产生的气流冲击力。

(4)高效:针对容易起拱、积料的部位设置,直接作用于物料,清堵效果好。

(5)安全:每次使用的空气量有限,不会对仓壁和管道等构筑物产生共振和冲击。

3、安装

  (1)清塞系统的冲击孔安装在料仓易被阻塞的部位,根据现场实际工况和棚料的情况,分别布设多层气孔(铜山矿目前布设4层,如果效果不理解,可以再增加1层)。整个管道架设分左右结构,分别由左边气源、右边气源控制。左气源控制左侧的一、二、三、四层冲击管路,右气源控制右侧的一、二、三、四层。在每层的同等高度上间隔布设多个孔,孔的深度一直延伸到料仓堆料接触面。将每层同一高度处打的冲击孔,用管道串联起来,集中由该层的蝶阀控制进气总量和进气冲击时间,其它各层的连接方式相同。

  (2)安装时清塞系统排气管(仓内部分)朝下布置,清塞系统喷射管与排气口连接不设置弯头、弯管,直线连接,电磁阀安装在紧靠气缸进口的进气管上。

  (3)清塞系统排水塞朝下,便于排水。单向阀、球阀安装在便于操作的位置,太高太矮都不利于操作检修。 

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 (现场布管和电气原理图)

二、电气控制

1、硬件设备

   每个料仓根据堵塞情况,铺设冲击管的层数区别对待,通常情况下,设左右各四层圈动冲击,堆积严重的仓需要额外增加一层气动冲击点。通常需要八个电磁阀来控制各自的进气点,在左右层的总进气管路上有独立的分控开关,控制导通或关闭。在储气罐的出气管道中安装有压力表,变送给PLC实施监测压力范围正常与否。现场主要设备有空气压缩机、电磁阀门、压力监测仪表、操作箱等。现场操作箱主要支持本地功能,当现场人员需要就地操作时,可以使用手动方式,现场直接按按钮清堵,箱子内部元器件有按钮、继电器、转换开关、转换器、仪表、西门子PLC、西门子触摸屏等。

2、操作方法

下面以铜山矿的使用操作为例作介绍:

首先将220V~工业用电接入到操作箱中,根据远程弱电控强电的原理,将电压转换成24V直流电压,驱动现场的气动阀。操作箱面板上每个按钮对应一路独立的气动阀。

(1)本地操作:直接在操作箱按动相应的按钮,使气路导通,吹击堆积料。

当“手自动切换按钮”置于手动方位时,由本地操作箱控制现场的设备通断。操作顺序是:先将左右控制回路的开关分别打开,使左右路的气源导通,然后根据吹扫需要,不断按下对应管路的启动按钮,由下而上逐个打开气动阀门。左一层至左五层的按钮,右一层至右五层的按钮,输出保持3秒左右的时间,当“手自动切换按钮”置于自动方位时,由远程PLC控制。

(2)远程操作:在远端调度室布置有一块西门子的触摸屏,通过以太网的方式和远端的西门子PLC-200通信。

依照真实的安装情况,画面中分别有独立的按钮和吹扫阀指示,既可以模拟操作箱手动操作,也可以通过画面上的“手自动切换软开关”,实现无人员在场时的自动清塞作业。

当置于自动状态时,这时程序自动打开左右分管路的气阀,让气源流通过来,然后同时打开左右同层的电磁阀,并保持输出状态3秒(时间可调),等该层全部孔冲击结束后,间隔4分钟(时间可调),逐步打开左右同层的电磁阀,以此类推,直至左右五层都冲击完毕,形成一个循环。这时又进入下一个工作循环,重新开始、自下往上的吹扫。

最后一步和开始之间的间隔时间可以在画面上修改,参考条件是:空压机的工作效率和功率大小,以及冲击气孔时对压力高低的要求,保证气压的正常供给。这个设定时间长短需要现场多次试验摸索,才能得出一个比较合理的范围。另外需要将料仓的前给料皮带的电子称重量、料仓的后出料皮带的电子称重量分别通讯到控制室中,先进仪表再反馈给PLC,监测设备工作情况。

 

如果出现前皮带给料正常,后皮带无重量显示,出现断料(认为堵仓),仪表给出开关量信号给PLC识别,程序发出声光报警,通知现场人员去现场核实情况;

‚将该两条皮带的运行信号反馈给PLC识别,监督设备工作状态。在生产过程中如果出现给料皮带工作正常但是出料皮带停止,立即发出声光报警,通知现场人员紧急处理。

多种现场真实模拟量信号采集和设备工作状态的监测,并作出相对应的预警处理方式,大大降低了操作人员和巡检工人的劳动强度,有效的提高了生产过程中的人员机动性,提高效率。

                             

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(远程软件操作界面图)

                                              

 结束语

        料仓类似的清理方法很多,但是马矿院研制的该套清塞系统在内部设计、管路结构和控制方法等多个方面加以整合和改进后,气锤冲击效果明显、下料清堵清结块效果显著。目前该套系统已经在五矿邯邢霍邱诺普矿业公司、通化集团桦甸矿业公司、马钢南山矿业公司的多个料仓成功使用,深受用户欢迎。并成功入选了国家的“金属非金属矿山新型适用安全技术及装备推广目录”(第一批)。

 




作者:陈勇亮 张平等(中钢集团马鞍山矿山研究院等)本文发表于《现代矿业》2018年第7期

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