一種新型機(jī)械式礦倉料位裝置的研究與應(yīng)用

游皓明，劉紅亮，艾昔文

（江西銅業(yè)股份有限公司武山銅礦，江西 瑞昌 332204）

1 引言

礦石成品倉是井下礦石轉(zhuǎn)運(yùn)的“中轉(zhuǎn)站”，是礦山溜破系統(tǒng)中極為重要的組成部分。武山銅礦選礦車間井下溜破系統(tǒng)有3 個(gè)礦石成品倉，其中，-510 m 中段礦倉表面設(shè)有顎式破碎機(jī)、重型板式給料機(jī)以及皮帶卸礦溜槽等設(shè)備設(shè)施。然而在以往的給礦過程當(dāng)中，主要依靠操作人員觀察礦倉料位情況來開停設(shè)備，同時(shí)由于操作人員操作勞動(dòng)強(qiáng)度大，很難做到在第一時(shí)間內(nèi)辨明礦倉存礦高度而停止供礦。這也使得給礦過程中時(shí)常會(huì)因礦倉料位情況掌握不及時(shí)，從而導(dǎo)致礦倉礦石滿溢，造成礦倉表面上的設(shè)備設(shè)施不同程度上受損，如破碎機(jī)地腳螺栓斷裂、礦倉平臺(tái)垮塌等。為此，以該問題為研究課題，設(shè)計(jì)制作一種適用于井下工礦環(huán)境的料位裝置，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用意義。

2 故障影響及技術(shù)分析

2.1 故障影響統(tǒng)計(jì)

因礦倉滿溢，曾間接導(dǎo)致-510 m 中段破碎機(jī)多根地腳螺栓斷裂，檢修全線停產(chǎn)7 d。無獨(dú)有偶，在-410 m 中段，也曾因礦倉料位控制不當(dāng)，導(dǎo)致礦倉滿溢壓垮作業(yè)平臺(tái)，致使卸載站工期延長。統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表1 所示。由此可見，礦倉滿溢事故，不僅嚴(yán)重影響到礦倉表面設(shè)備設(shè)施的安全運(yùn)行，而且給正常的生產(chǎn)組織帶來極大的被動(dòng)。因此，依靠傳統(tǒng)人為觀察礦倉的存礦高度來控制設(shè)備的開停，存在很大的弊端和不足［1］。

表1 礦倉滿溢問題影響

2.2 技術(shù)需求與目的

隨著生產(chǎn)工藝及自動(dòng)化技術(shù)的突飛猛進(jìn)，料位檢測技術(shù)在現(xiàn)代化工業(yè)過程控制中的地位愈發(fā)突出，逐漸受到研究人員的重視［2］。本課題擬根據(jù)礦倉料位情況，研制出一種新型礦倉料位裝置，以通過技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)設(shè)備關(guān)停的自動(dòng)控制，并提示或通知操作人員［3］。

2.3 技術(shù)可行性分析

通過實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的雷達(dá)料位計(jì)+數(shù)字顯示+聲光報(bào)警裝置，可實(shí)現(xiàn)礦倉料位的檢測，并且通過相應(yīng)技術(shù)手段，還可以實(shí)時(shí)顯示礦倉的存礦高度等相關(guān)技術(shù)參數(shù)指標(biāo)。但由于安裝條件、物料下落等現(xiàn)場環(huán)境因素的影響，在給礦時(shí)，前端所用的雷達(dá)料位計(jì)經(jīng)常出現(xiàn)實(shí)時(shí)顯示料位與實(shí)際料位偏差較大和顯示結(jié)果波動(dòng)的現(xiàn)象，導(dǎo)致操作人員無法根據(jù)顯示料位來調(diào)節(jié)生產(chǎn)，降低了生產(chǎn)效率且不能保證生產(chǎn)線流程穩(wěn)定運(yùn)行［4］。

因此，在滿足現(xiàn)場環(huán)境的需求下，通過設(shè)計(jì)連桿機(jī)構(gòu)，利用磁力開關(guān)或者水銀開關(guān)連接上游給礦設(shè)備，即可在實(shí)現(xiàn)礦倉料位的控制的基礎(chǔ)上，滿足課題技術(shù)需求。

3 實(shí)驗(yàn)部分

3.1 設(shè)計(jì)連桿擺動(dòng)裝置

根據(jù)礦倉高度，選擇5 m 長的鍍鋅管作為長軸。長軸的一端連接受礦推力板，另一端焊接連桿。在該連桿的端部裝有磁力開關(guān)的磁鐵。如圖1 所示。

圖1 連桿裝置

3.2 設(shè)計(jì)機(jī)械連桿擺動(dòng)裝置

在礦倉表面破碎機(jī)尾部原有的橫梁上，焊接設(shè)置固定支架。在支架上裝有懸掛軸，并將長軸（設(shè)孔）按照1∶4 的比例懸掛在固定支架軸上，采用間隙配合。懸掛軸穿過長軸軸孔，只發(fā)生相對旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)［5］，可自由擺動(dòng)。如圖2 所示。

圖2 連桿擺動(dòng)裝置

3.3 磁力探頭定位

在連桿裝置左側(cè)的立柱上（即下礦方向側(cè)）安裝、設(shè)置磁力探頭。當(dāng)?shù)V石滿上來后，推動(dòng)推力板，使磁鐵與磁力探頭重合［6］，連鎖作用于鐵板機(jī)，并確保礦倉物料距破碎機(jī)高度為1 m 左右?，F(xiàn)場通過多次試驗(yàn)，調(diào)整確定了磁鐵與磁力探頭的位置，即當(dāng)水平距離為150 mm、垂直距離為50 mm、礦石距破碎機(jī)底部距離為1 m 左右時(shí)，達(dá)到技術(shù)要求。具體情形如圖3、圖4 所示。

圖3 磁力探頭與磁鐵分離

圖4 磁力探頭與磁鐵重合

3.4 三維圖表示

對機(jī)械式連桿擺動(dòng)裝置設(shè)計(jì)、制作、安裝后，效果分析如下：當(dāng)?shù)V石低于主軸末端時(shí)，連桿裝置因自身重力因素，呈垂直狀態(tài)［7］，此時(shí)磁力探頭與磁鐵分開，即可使電路斷開，如圖5 所示；而當(dāng)?shù)V石滿上來后，擠壓連桿推力板時(shí)，連桿裝置磁力探頭與磁鐵產(chǎn)生作用，使電路閉合，即可達(dá)到聯(lián)鎖控制鐵板機(jī)開停的目的，如圖6 所示。

圖5 磁力開關(guān)與磁鐵分開圖

圖6 磁力開關(guān)與磁鐵閉合示意圖

3.5 繪制電氣原理圖，設(shè)置警示燈

在有效料位監(jiān)控的基礎(chǔ)上，再加一道高位料位的報(bào)警保險(xiǎn)（即安裝聲光報(bào)警裝置），同時(shí)設(shè)置高位料位開關(guān)與上游給礦設(shè)備的連鎖功能，進(jìn)行報(bào)警和進(jìn)料緊急控制［8］。即當(dāng)磁力探頭發(fā)生作用閉合時(shí)，使串聯(lián)電路1 形成閉合回路，電氣原理圖圖7 中的2 和3 的中繼電器KA2開啟，指示燈6 滅，鐵板機(jī)停止工作。當(dāng)?shù)V倉內(nèi)的礦石轉(zhuǎn)移至下一道工序，主軸因其自身重量，回歸原位，1 中的磁力開關(guān)斷開，2 和3 中的繼電器KA2閉合，指示燈亮起，上游設(shè)備恢復(fù)為可啟動(dòng)狀態(tài)［9］。

圖7 電氣原理圖

4 總結(jié)

通過對礦倉料位裝置設(shè)計(jì)研究成果的應(yīng)用，證明自制簡易的機(jī)械式料位計(jì)的課題研究取得了成功。該課題研究不僅有效地解決了現(xiàn)場礦倉滿溢的問題，而且所設(shè)計(jì)的裝置造價(jià)低、實(shí)用性強(qiáng)［10］；同時(shí)不受現(xiàn)場環(huán)境因素影響，最大限度避免了誤報(bào)、誤?，F(xiàn)象的發(fā)生。為同類型井下礦山的礦倉料位安全精準(zhǔn)控制提供了經(jīng)驗(yàn)借鑒。