潘金茹

（晋能控股煤业大友选煤有限责任公司，山西 大同 037001）

引言

在运输煤炭物料的过程中，需要借助溜槽进行转载，但是在实践中发现经常出现堵塞的现象。高落差转载溜槽是一个物料通道，具有导向性以及缓冲作用，可以保证物料能够在密封的状态下，将输送机带速传递给输送机。由此可以看出，在设计溜槽结构时，通常必须设置合适的转载高度，一般将转载槽的形状设置为“S”形，这样在改变物流运动方向时，保证物料能够表现出的一定的滑行运动。通常情况下，溜槽中的物料是借助惯性以及相应的惯性实现运动的，物料运行的过程中受到溜道角度；表面状态；物料颗粒度；流量等因素影响。

因此，在排堵装置上面设置智能化的控制单元，这样可以保证溜槽连续的运行，有效地优化输送机的工作能力。

1 溜槽堵塞的成因分析

溜槽包括倾斜直线段、弯道单元、缓冲单元，图1表示相应的结构图。

在物料位于溜槽直线段时溜槽将会做直线运动。这时可以选择物料溜槽横截面的任何一个点作为物料支点，对其进行受力分析。图2表示相应的底面物料与溜槽底部相接触的受力分析。

图1 溜槽的结构简图

图2 受力状态

摩擦力小于下滑力时，物料下滑的速度与物料的高度参数之间呈现正相关。

物料达到第二阶段时，图3表示相应的物料的落点分布情况，同时设置为L>H。物料在下滑的过程中会受到侧向力的冲击而产生“紊流”现象。

通常情况下，溜槽的依据截面尺寸确定转载流量，与此同时设置一定的富裕度。通常情况下，由于在弯道位置设置的溜道截面积需要容纳较小比例的流量。假如上游流量存在不稳定的状态则会出现区域淤积的现象。

图4所示第二弯道位置设置有缓冲区域。由于该位置存在物料安息角可以堆积出缓冲三角，物料堆积面粗糙度大于溜槽表面，摩擦力加大物料流速下降，最终导致出现淤积的现象，溜道截面积变小，出现堵塞的现象。

图3 落点位置

图4 缓冲区示意图

经过探究发现，要想改变堵塞的现象，必须改变溜槽的方向。

2 防排堵方法分析

2.1 对淤积进行测定与验证

1）测定方法：当出现淤积现象时，弯道位置体积与重量发生变化，可以借助传感器对其进行监测。为此，从而可以借助传感器进行实时监测，经过探究发现，通常物料传感器不能发挥应有的作用，在抗干扰与抗污染方面表现不理想。通常将称重传感器安置在溜槽外壁，一般不会受到来自其他方面的干扰，同时其检测的灵敏度也相对较高。

2）试验验证：一般选用碎石作为物料借助，密度范围在1.3～1.7 kg/dm3之间。经过实践可以看出，通常物料重量入下几个参数之间表现为线性关系诸如：高度、物料体积等。与此同时，可以在传感器上面设置物料缓冲区，物料从物料口位置快速的进入下游装置。数据分析发现，物料的下落速度与冲击之间的关系并不大，仅仅与物料的高度有关。

2.2 安装排淤装置

一般而言，可以在淤积位置安装相应的排堵装置，当淤积发生后，传感器单元将会感受到信号，将借助排堵设置将其清理。经过实践发现，排堵装置工作响应快、效率高以便于安装与维护。

1）柱塞式：可以在溜槽缓冲位置设置柱塞，其在柱塞的运动下做水平移动，如图5所示。能够缓冲底部位置的物料推动到导料槽内部，降低缓冲区域的高度。依据设置在缓冲位置的安息角，把柱塞移动到相应的缓冲位置，此状态下平台并未发生任何的变化。假如缓冲位置的高度大于设定值时，那么相应的活塞将会向外抽出，缓冲底部位置形成空穴，当物料聚集在物料上方时出现崩坍的现象，保证缓冲区域物料高度保持在合理的范围内。

2）螺旋式：如图6所示，可以在容易发生堵塞的位置设置能够实现伸缩的螺旋转盘。出现淤积现象时，旋转盘将会实现边旋转边推进的动作，在旋转叶片的作用下实现转动，接着轴向推力可以推动物料动作，不仅保证溜槽做直线运动，而且在回程时，旋转叶片能够将后面的物料送至前面。同时由于螺旋转盘体积较小，因此适合将其设置在第一弯道位置。

3 智能防堵溜槽的结构组成

图7表示相应的智能溜槽的结构框图。

1）信号源：主要由称重传感器、压力传感器、位置传感器组成。称重传感器对溜槽状态进行监测。而压力传感器能够监测液压系统。位置传感器可以对执行单元进行控制。数据处理单元可以把物理流量信号转化成为中央处理器能够识别的电子信号。并且把该信号保存在储存器中，经过处理之后将数据呈现在集控单元，当数据超过设定值时将启动信号传输给处理器。

图5 柱塞位置与运动方向

图6 螺旋转盘

图7 智能溜槽的结构框图

2）控制器：假如控制器开始工作时，液压单元电磁阀导通，从而导致液压系统开始工作。

3）液压系统：液压系统不工作时系统关闭。接收到控制信号之后进入工作状态。工作流程为：首先启动油泵电机；其次，实现控制阀转向；最后，推动油缸动作。当负载信号出现问题时，那么系统就会报警。

4）执行机构：如图8所示的柱塞式排堵机构执行单元，由油缸、位置传感器、矩形柱塞、导轨等组成。如图9是螺旋式排堵机构，由螺旋叶轮、主轴、叶轮壳、支撑座、位置传感器、推进油缸、液压马达等组成。实现溜槽智能化设计，由电控单元、液压单元、机械执行单元组成。在单元中都设置有I/U接口，当个执行单元与溜槽通过法兰连接时，可以在溜槽位置加工一个穿孔，这样可以把法兰盘与溜槽进行焊接。

图8 柱塞排堵机构

图9 螺旋排堵机构

4 智能防堵溜槽系统的上位机

4.1 上位机页面

通常情况下，智能溜槽系统中的上位机能够实现工作人员与系统进行信息交互。借助人机交互单元可以实现PLC控制，检测以及调速等操作。工作人员在显示器上面对其进行检测以及修改参数，进而实现人机更好地交互。

在进行软件以及出厂硬件设计的过程中，通常软件是由软件开发商设计界面，输入参数以及实现数字流的锁闭。硬件设置是由厂家进行设计，能够直接投入使用。假如软硬件都设置完好，那么可以将其连入以太网，对软硬件进行调试满足现场需要位置。

4.2 上位机触摸屏

上位机接触屏幕在商业中应用较为广泛，而且在现场交互的过程中也相对广泛。该界面具有外形简约，便于操作的特点。功能如下：

1）监测：工作人员借助控制面板实现相应的控制，不仅可以清晰地查看各个工序，而且随时查阅数据以及保护关键参数。

2）操作：设备存在问题时，工作人员通过操作按钮即可实现参数的调整。

3）报警查询：触摸屏位置操作能够实现组态提示、报警、历史记录等功能。

4）通信：其能够和多种通讯设备进行信息交互，不论是设计人员，还是操作人员都能够与其进行联网操作。

5 结语

由于矿上开采工况条件相对繁琐，物料堵塞溜槽时难以处理，因此需要借助智能化的溜槽系统进行物料堵塞的处理。优化智能化溜槽的设计过程中，部分数据出现一定的采集误差，因此需要进一步优化设计。工作人员在操作该系统时，需要依据传感器、控制单元以及相应的软硬件进行控制，以更好地发挥该系统的作用。