一种用于环保智能化料场堆料的伸缩溜筒系统及控制方法

文档序号:743690 发布日期:2021-04-23 浏览:8次 >En<

阅读说明:本技术 一种用于环保智能化料场堆料的伸缩溜筒系统及控制方法 (Telescopic chute system for environment-friendly intelligent stock yard stockpiling and control method ) 是由 王哲 黎帅 李霞辉 张超 王泽湘 龙浩南 李泉 杨庆 于 2020-12-11 设计创作,主要内容包括:本发明公开一种用于环保智能化料场堆料的伸缩溜筒系统及其控制方法,包括堆料机臂架、堆料机臂架支座、处理器总成、卷扬机、牵引绳、滑轮组、清扫器、销轴组件、挡料板、伸缩料筒、螺旋扣、卸扣、堵料检测开关、防撞开关和低频超声波雷达,通过环形排布的4个低频超声波雷达以及堆料设备的位置编码器、防撞开关、堆料检测开关等实时监测设备运行及故障,由处理器对堆料设备实时状况进行调整,并通过堆料机运动控制系统对设备走行动作、回转动作、俯仰动作及料筒伸缩动作进行动态调整。工作人员通过对中控远程PLC反馈的设备工况远程监控,由HMI操作界面发布合适的中控指令,并通过中控远程PLC实现堆料机运动控制,实现系统的智能化和无人值守功能。(The invention discloses a telescopic chute system for environment-friendly intelligent stock yard stockpiling and a control method thereof. The staff issues a proper central control instruction through the HMI operation interface through the remote monitoring of the equipment working condition fed back by the central control remote PLC, and realizes the movement control of the stacker through the central control remote PLC, thereby realizing the intelligentization and unattended function of the system.)

一种用于环保智能化料场堆料的伸缩溜筒系统及控制方法

技术领域

本发明属于环保智能化堆料场输送系统相关技术领域,具体涉及一种用于环保智能化料场堆料的伸缩溜筒系统及其控制方法。

背景技术

目前,国内煤炭、硫酸渣、粘土及砂岩等散状物料的堆场作业均采用堆料机或皮带机,由于其取运散装物料高效、可连续作业,目前广泛应用于火电厂、煤炭、化工、水泥厂等多个领域。同时随着全球智能化、自动化技术的不断进步,国内电力、冶金等行业不断更新设备。提高生产工艺自动化、智能化程度,建设技术先进、装备一流、生产高效、绿色环保的智能化无人值守料场已然成为发展趋势。

然而,输送堆料设备还是由传统的固定式皮带输送机组成,在运输与卸料的过程中会由于重力、风,冲击等因素影响而使得作业扬尘难以抑制,污染环境,无法达到国家的环保标准。绝大部分设备由人工操作,作业效率和作业安全与司机的技能水平、责任心和精神状况息息相关,易造成料场堆垛波峰过大、缺角、加堆等多种问题,直接导致库容无法充分利用,也存在着较大的安全隐患。部分自动模式的操作中,未对堆料高度进行有效的监测,容易产生堆煤过程单一,堆料机动作姿态测量不准,使得堆型超高或堵塞溜料筒,造成设备损坏,甚至影响人身安全。

针对堆料设备的防尘控制,国内主要采取在卸料口加装挡料板或者防尘防风网的方法;对于湿度不敏感的物料,则在落料处附近增加喷淋降尘系统,通过使矿尘被湿润,增加矿尘本身的质量,从而提高粉尘的沉降速度,减少粉尘在空气中的飘浮时间,使空气中浮尘量减小。

如授权公开号CN209038645U,授权公开日2019年6月28日的专利文献公开了一种用于物料堆料抑尘的装置,通过加装堆料溜道和密封橡胶板,对物料下落过程进行封闭以保证粉尘不外溢;

授权公开号CN210964415U,授权公开号2020年07月10日的专利文献公开了一种堆料机洒水抑尘装置,通过在堆料机机头末端底部的卸料滚筒周围通过支杆连接连接环,并在连接环的外侧通过轴承连接转动环,内设步进电机实现转动环上雾化喷头位姿的调整,使得该装置仅通过四个雾化喷头即可实现大面积雾化喷雾功能,有效的降低了抑尘成本。

然而上述装置仅通过针对性地在卸料口加装封堵实现抑尘,难以实现堆料系统自动化和设备通用性;在皮带机头部加装喷淋设备以降低扬尘的方法仅适合部分对湿度要求不高的物料,雾化过程中只能对料层表面进行加湿,料层内部并未加湿,抗风性差的物料在落料过程中仍会产生扬尘。同时上述方法均难以保证堆料系统的自动化,不利于智能化无人值守料场的建设。

授权公开号CN109319518A,授权公开日期2019年2月12号的专利文献公开了堆料机和取料机全自动堆取料协同控制系统,通过设置一个主站系统和若干从站系统,利用位置监测、双无线通讯、多种传感器、图像处理等技术实现堆取料机协同控制和智能化控制;

授权公开号CN110047140A,授权公开号2019年7月23号的专利文献公开了一种料场的无人值守系统和智能料场监控系统,该系统通过三维激光扫描仪获取料堆的实时点云数据,再通过自动堆取料机系统对堆取料机进行智能化控制,从而实现无人值守操作。

然而上述方法处理复杂,投入成本高,且料堆识别方式和通讯方法受料场环境、位置及天气影响较大,极易由于外界条件改变而造成对设备控制不精准,造成作业效率低及控制系统故障等一系列问题,另外现有智能化无人值守控制技术对扬尘处理方法鲜有研究。因此,在进行扬尘控制和实现智能化无人值守系统中仍然存在很多问题亟需解决。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于环保智能化料场堆料的伸缩溜筒系统及其控制方法,以解决上述背景技术中提出的抑尘效果较差、非自动化堆料效率低与自动化成本高以及抗外界环境干扰能力与不利于实现自动化的问题。

为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种用于环保智能化料场堆料的伸缩溜筒系统,包括堆料机臂架、堆料机臂架支座、销轴组件和伸缩料筒,所述伸缩料筒通过销轴组件转动安装在堆料机臂架上,所述堆料机臂架的外壁上固定装设有处理器总成,所述堆料机臂架的前端固定装设有清扫器,所述清扫器内部固定装设有滑轮组,所述清扫器后侧的堆料机臂架上固定装设有卷扬机,所述卷扬机上固定卷绕有牵引绳,所述牵引绳的另一端穿过滑轮组、清扫器与螺旋扣固定连接,所述伸缩料筒的上、下部均设有吊耳,所述螺旋扣的下端扣接有卸扣,所述卸扣的下端与伸缩料筒下部吊耳固定扣接,所述伸缩料筒的上部为进料口,所述伸缩料筒的下部为卸料口,所述进料口处固定连接有挡料板,所述伸缩料筒上部吊耳通过销轴组件与堆料机臂架支座转动连接,所述伸缩料筒卸料口的内壁上固定装设有堵料检测开关,所述伸缩料筒的底部装设有防撞开关,所述防撞开关一侧的伸缩料筒底部装设有低频超声波雷达。

优选的,所述伸缩料筒包括由内到外依次套装的进料筒、第一中间筒、第二中间筒与卸料筒,所述进料筒外侧的上部分与下部分分别设有上限位环与下限位环,所述第一中间筒与第二中间筒的内外两面均设有上限位环与下限位环,所述卸料筒内侧上下处分别设有限位环,所述卸料筒外侧的上部设有限位环,所述卸料筒的底部设有外挡圈,所述伸缩料筒上相邻节点内外侧的限位环相互抵接,并在抵接位置安装有橡胶圈,减缓料筒间接触时的冲击,同时也可以减少抵接面的接触不均,消除间隙。

所述牵引绳穿过清扫器和滑轮组,通过滑轮组改变牵引绳的牵引方向,所述清扫器内设有压紧的压缩弹簧及滚筒刷,通过弹簧压紧力使得滚筒刷紧贴牵引绳,在牵引绳移动的过程中能保证绳面基本清洁,所述牵引绳的一端与卷扬机连接,另一端通过卸扣、螺旋扣与卸料筒连接,便于所述牵引绳拆卸更换及位置调整。

优选的,所述伸缩料筒的上部通过销轴组件与堆料机臂架支座活动连接,在堆料机进行上下俯仰时能保证所述伸缩料筒保持垂直于地面的位姿。

优选的,所述伸缩料筒内侧安装有耐磨衬板,减缓物料对料筒内壁的冲击,有效抵抗物料等物品的磨损与腐蚀,提高料筒使用寿命,所述伸缩料筒的筒壁通过不等厚钢板焊接而成,减轻料筒整体质量。

优选的,所述堵料检测开关安装在伸缩料筒的内壁上,所述堵料检测开关的输出端与处理器总成输入端电连接。当伸缩溜筒内发生堵塞时,能够将堵料电信号传输至所述处理器总成,进而驱使堆料机PLC控制系统发出停止信号,使得输料系统急停,保护设备。

优选的,所述防撞开关与低频超声波雷达呈环形均匀安装在伸缩料筒底部外挡圈上,低频超声波雷达通过超声信号采集/发射模块发射超声波并接收经障碍物反射回来的超声波,根据超声波反射接收的时间差和其他回波特征,由所述处理器总成计算出距离、堆形等信息。低频率的超声波也具备穿透力强及检测距离远等优点,且能减少小块飞溅物料和粉尘颗粒引起的探头误测。环形排布的多探头,也大大的提升了检测的范围和检测的精准度。当低频超声波雷达检测功能失效或接触到其他异物进入时,防撞开关压杆偏移动作而发出警告或停机信号。排除故障后,活动压杆在压簧作用下自动复位。

一种用于环保智能化料场堆料的伸缩溜筒系统的控制方法,包括以下步骤:

S1:位置编码器、防撞开关、堵料检测开关等实时监测设备位置、进料等信息,并对堆料机PLC控制系统发出监测数据,以辅助堆料机PLC控制系统对设备动作进行微调;

S2:若出现驱动卡阻、料筒与料堆碰撞、堵料等危险时,向驱使堆料机PLC控制系统发出急停信号,使得输料系统停止运转,保护设备;

S3:中控远程PLC与堆料机PLC控制系统实时保持通讯,通过获取的堆料机设备状态信息和中控监控,向料场堆料设备发送中控指令,通过HMI界面将指令传输至中控远程PLC,并进一步将信号传输至堆料机PLC控制系统,实现系统的人工远程控制;

S4:若设备运行到料场指定位置时,输送带及地面限位开关联动,电信号可传输至中控室或堆料机PLC控制系统,以实现堆料机和整个输送系统的启停,完善整个料场输送设备的自动化无人值守功能。

与现有技术相比,本发明提供了一种用于环保智能化料场堆料的伸缩溜筒系统,具备以下有益效果:

本发明通过环形排布的4个低频超声波雷达通过超声信号采集/发射模块向料堆不断发送声波信号,将采集的超声信号倒入处理器总成中的超声信号处理模块进行料堆高度实时计算与监控,并将计算与监控信号传输至处理器总成中堆料机PLC控制系统,同时,堆料设备的位置编码器、防撞开关、堆料检测开关等实时将设备运行及故障信息传输至堆料机PLC控制系统,处理器总成综合分析料堆高度变化、设备运行及故障信息对堆料设备实时状况进行调整,并通过堆料机运动控制系统对设备走行动作、回转动作、俯仰动作及料筒伸缩动作进行动态调整,以保证设备在最优工况下运行。同时,堆料机PLC控制系统与位于中控室的中控远程PLC相连,工作人员通过对中控远程PLC反馈的设备工况参数远程监控,由HMI操作界面发布合适的中控指令,并通过中控远程PLC实现堆料机运动控制。通过处理器总成的自动控制和中控室的中控指令,实现系统的智能化和无人值守功能。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与本发明的实施例一起用于解释本发明,并不构成对本发明的限制,在附图中:

图1为本发明提出的整体缩回状态正视结构示意图;

图2为本发明提出的清扫器结构示意图;

图3为图1中的A-A结构示意图;

图4为图3中局部B处放大结构示意图;

图5为本发明提出的整体伸展状态左视结构示意图;

图6为图5中C处剖面放大示意图;

图7为本发明提出的智能化和无人值守功能系统架构图;

图中:1、处理器总成;2、卷扬机;3、牵引绳;4、滑轮组;5、清扫器;6、销轴组件;7、挡料板;8、伸缩料筒;9、螺旋扣;10、卸扣;11、堵料检测开关;12、防撞开关;13、低频超声波雷达;51、机架;52、压缩弹簧;53、滚筒刷;81、进料筒;82、第一中间筒;83、第二中间筒;84、卸料筒;811、沉头螺钉;812、耐磨衬板;813、进料筒上外限位环;814、第一橡胶圈;815、进料筒下外限位环;816、进料筒加强环;821、第一中间筒上内限位环;822、第一中间筒上外限位环;823、第一中间筒下外限位环;824、第一中间筒加强环;825、第二橡胶圈;826、第三橡胶圈;831、第二中间筒上内限位环;832、第二中间筒上外限位环;833、第二中间筒下外限位环;834、第二中间筒加强环;835、第四橡胶圈;836、第五橡胶圈;841、卸料筒上内限位环;842、卸料筒上外限位环;843、外挡圈;844、第六橡胶圈。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-7,本发明提供一种技术方案:一种用于环保智能化料场堆料的伸缩溜筒系统,包括堆料机臂架、堆料机臂架支座、销轴组件6和伸缩料筒8,伸缩料筒8通过销轴组件6转动安装在堆料机臂架上,堆料机臂架的外壁上固定装设有处理器总成1,堆料机臂架的前端固定装设有清扫器5,清扫器5内部固定装设有滑轮组4,清扫器5后侧的堆料机臂架上固定装设有卷扬机2,卷扬机2上固定卷绕有牵引绳3,牵引绳3的另一端穿过滑轮组4、清扫器5与螺旋扣9固定连接,伸缩料筒8的上、下部均设有吊耳,螺旋扣9的下端扣接有卸扣10,卸扣10的下端与伸缩料筒8下部吊耳固定扣接,伸缩料筒8的上部为进料口,伸缩料筒8的下部为卸料口,进料口处固定连接有挡料板7,伸缩料筒8上部吊耳通过销轴组件6与堆料机臂架支座转动连接,伸缩料筒8卸料口的内壁上固定装设有堵料检测开关11,伸缩料筒8的底部装设有防撞开关12,防撞开关12一侧的伸缩料筒8底部装设有低频超声波雷达13。

进一步,如图2所示,清扫器5包括机架51、压缩弹簧52与滚筒刷53,机架51的左右两端对称开设有导轨槽,导轨槽的顶部与滚筒刷53的轴侧均设有凸台,压缩弹簧52的一端与导轨槽顶部凸台卡紧安装,压缩弹簧52的另一端与滚筒刷53轴侧凸台卡紧安装,通过压缩弹簧52的压紧力使得上下滚筒刷53保持紧密接触,滚筒刷53对侧机架51的端面上开设有圆孔,且另一面开设有卸料孔,牵引绳3穿过机架51上的圆孔和滚筒刷53,在牵引绳3移动的过程中能保证绳面基本清洁,同时清洁后的物料通过卸料孔排出机架51外,防止出现物料积压引起的机架51堵塞及滑轮组4上牵引绳3的跑偏出轨。

更进一步,如图3与图4所示,伸缩料筒8包括由内到外依次嵌套安装的进料筒81、第一中间筒82、第二中间筒83与卸料筒84;

其中进料筒81包括沉头螺钉811、耐磨衬板812、进料筒上外限位环813、第一橡胶圈814与进料筒下外限位环815以及进料筒加强环816,耐磨衬板812通过沉头螺钉811依次固定在进料筒81的内壁上,通过加装耐磨衬板812,能减缓物料对料筒内壁的冲击,有效抵抗物料等物品的磨损与腐蚀,提高料筒使用寿命,进料筒上外限位环813焊接安装于进料筒81的外壁上部,进料筒下外限位环815焊接安装于进料筒81的外壁下部,进料筒加强环816焊接安装于进料筒81的外壁末端,用于对进料筒81整体结构进行加强,第一橡胶圈814通过沉头螺钉811固定在进料筒上外限位环813的底部;

另外第一中间筒82包括沉头螺钉811、第一中间筒上内限位环821、第一中间筒上外限位环822、第一中间筒下外限位环823、第一中间筒加强环824与第二橡胶圈825以及第三橡胶圈826,第一中间筒上内限位环821焊接安装在第一中间筒82筒壁内侧的上部,第一中间筒上外限位环822、第一中间筒下外限位环823、第一中间筒加强环824分别焊接安装在第一中间筒82筒壁外侧的上部、下部及末端,第二橡胶圈825与第三橡胶圈826用沉头螺钉811分别固定在第一中间筒上内限位环821与第一中间筒上外限位环822的底部;

另外第二中间筒83包括沉头螺钉811、第二中间筒上内限位环831、第二中间筒上外限位环832、第二中间筒下外限位环833、第二中间筒加强环834、第四橡胶圈835及第五橡胶圈836,第二中间筒上内限位环831焊接安装在第二中间筒83筒壁内侧的上部,第二中间筒上外限位环832、第二中间筒下外限位环833、第二中间筒加强环834分别焊接安装在第二中间筒83筒壁外侧的上部、下部及末端;第四橡胶圈835与第五橡胶圈836用沉头螺钉811分别固定在第二中间筒上内限位环831与第二中间筒上外限位环832的底部;

另外卸料筒84包括沉头螺钉811、卸料筒上内限位环841、卸料筒上外限位环842、外挡圈843及第六橡胶圈844,卸料筒上内限位环841和卸料筒上外限位环842分别焊接固定于卸料筒84内外壁的上部,外挡圈843安装于卸料筒84外壁下部,第六橡胶圈844通过沉头螺钉811固定于卸料筒上内限位环841底部。在伸缩溜筒开始缩回时,卸料筒84最先动作;当卸料筒84中的卸料筒上内限位环841上平面抵接到第五橡胶圈836时,第二中间筒83与卸料筒84联动缩回;接着,当第二中间筒83中的第二中间筒上内限位环831抵接到第三橡胶圈826时,第一中间筒82与第二中间筒83、卸料筒84联动缩回;最后,当第一中间筒82中的第一中间筒上内限位环821与第一橡胶圈814抵接时,进料筒81与第一中间筒82、第二中间筒83、卸料筒84联动缩回,伸缩料筒8实现整体缩回。抵接位置安装橡胶圈,减缓料筒间接触时的冲击,同时也可以减少抵接面的接触不均,消除间隙。

需要留意的是,如图5与图6所示,牵引绳3一端连接卷扬机2,另一端通过螺旋扣9与卸扣10连接伸缩料筒8下部吊耳,采用螺旋扣9与卸扣10配合的连接方式能便于拆装、调整起吊位姿及防止牵引绳3扭绕。当接收到料筒伸展信号时,卷扬机2通过转轴的转动将牵引绳3伸长,在重力的作用下伸缩料筒8开始伸展,当位于第一中间筒82中第一中间筒上内限位环821底部的第二橡胶圈825与进料筒81中的进料筒下外限位环815抵接时,第一中间筒82与进料筒81位置将固定,不再继续伸展,此时第二中间筒83开始伸展,当第二中间筒上内限位环831底部的第四橡胶圈835与第一中间筒82的第一中间筒下外限位环823抵接时,第二中间筒83位置将固定,卸料筒84开始伸展,至卸料筒上内限位环841中第六橡胶圈844与第二中间筒83中的第二中间筒下外限位环833抵接,卸料筒84位置固定,伸缩料筒8完成伸展过程。整个伸缩过程料筒保持连接不分离,避免输送物料时物料的外漏,提高作业效率的同时也大大地减少现场扬尘。

值得注意的是,如图7所示,所有模块和控制系统均集成于处理器总成1中,处理器总成1中的超声信号采集/发射模块用于发射激励信号,驱使四个环形分布的低频超声波雷达13按要求发射低频超声波,同时实时接收回波,通过超声信号处理模块对回波达到时间、幅值、波形等信息进行分析处理,位置编码器、防撞开关12、堵料检测开关11等部件用于实施监测整体设备的运行作业状态及故障信息,并对设备提供多方位地保护。堆料机PLC控制系统用于对设备状态进行跟踪反馈,并根据现场作业需求和设备状态对堆料机运动控制系统传输信号,精准控制设备走行、回转、俯仰及料筒伸缩动作。中控室包含中控监控、中控指令、HMI操作界面及中控远程PLC四大板块,用于对堆料机PLC控制系统双向进行通讯及联控。

本发明实现智能化无人值守的过程:通过四个环形分布的低频超声波雷达13超声信号采集/发射模块发射超声信号,同时接收反射回波,超声信号处理模块对回波信息进行提取处理,获取料堆与雷达距离、料堆实时高度,堆形等数据信息,并传输至堆料机PLC控制系统。为使料堆与雷达探头距离、堆料高度持续保持合适的范围,系统通过分析数据信息将进行动态调整,将电信号传输至堆料机运动控制系统,堆料机运动控制系统向各驱动部件发出控制信号,设备走行、回转、俯仰及料筒伸缩得到调整,最终能使得堆料高度达到设定范围。位置编码器、防撞开关12、堵料检测开关11等实时监测设备位置、进料等信息,并对堆料机PLC控制系统发出监测数据,以辅助堆料机PLC控制系统对设备动作进行微调。若出现驱动卡阻、料筒与料堆碰撞、堵料等危险时,该保护开关动作,向驱使堆料机PLC控制系统发出急停信号,使得输料系统停止运转,保护设备。中控远程PLC与堆料机PLC控制系统实时保持通讯,通过获取的堆料机设备状态信息和中控监控,向料场堆料设备发送中控指令,通过HMI界面将指令传输至中控远程PLC,并进一步将信号传输至堆料机PLC控制系统,实现系统的人工远程控制。进一步的,若设备运行到料场指定位置时,输送带及地面限位开关联动,电信号可传输至中控室或堆料机PLC控制系统,以实现堆料机和整个输送系统的启停,完善整个料场输送设备的自动化无人值守功能。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

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