翻车机卸煤防堵系统的设计与优化

张炜

大唐吉林发电有限公司长春第三热电分公司

摘要：随着工业化进程的加快和能源需求的增长，翻车机卸煤过程中的堵塞问题日益突出。本文以翻车机卸煤防堵系统的设计与优化为目标，通过综合运用控制理论和技术，提出了一种新颖高效的系统方案。该系统具有自动筛分、自动破碎解决堵塞问题的能力，提高了卸煤效率和工作安全性。本文详细描述了系统的设计与优化过程，并展望了未来的研究方向。研究结果表明，该系统在解决翻车机卸煤过程中的堵塞问题方面具有较好的应用前景。

关键词：翻车机；卸煤；防堵系统；设计；优化

引言

翻车机是煤矿生产和电力生产中常用的装卸设备之一，其卸煤过程中常常会遇到堵塞的问题，严重影响工作效率和安全性。为此，设计一种高效、可靠的翻车机卸煤防堵系统具有重要意义。本文旨在利用现代控制理论和技术，对翻车机卸煤过程进行深入分析和优化，设计出一种能够自动筛分、破碎解决堵塞问题的系统。通过本文的研究，可以有效地提高翻车机卸煤的效率和安全性，为煤矿生产、电力生产提供有力的支持。

1.研究背景

随着全球工业化进程的加速和能源需求的不断增长，煤炭作为主要能源资源之一在全球范围内的使用仍然非常广泛。翻车机作为煤炭生产过程中重要的装卸设备，其卸煤过程中由于煤炭本身影响常出现堵塞问题，导致工作效率低下和安全隐患增加。因此，设计一种高效可靠的翻车机卸煤防堵系统具有重要意义。本研究旨在利用现代控制理论与技术，对翻车机卸煤过程进行深入分析和优化，提出一种能够自动筛分、感应堵塞和自动破碎来解决堵塞问题的系统。通过该研究，将进一步提高翻车机卸煤的效率和安全性，为煤炭和电力生产提供技术支持和解决方案。

2.翻车机卸煤过程分析

2.1翻车机卸煤原理

翻车机卸煤是一种常用的煤炭装卸方式。其原理是通过翻车机将装满煤炭的煤车进行翻转，使煤炭自动倾倒到指定的卸煤区域。具体过程如下：煤车进入卸煤区域后停车，然后翻车机将煤车的底滚道与翻滚平台锁定，同时煤车顶部与固定滚轮相接。通过电动机的驱动，翻车机开始翻转，使得煤车随之倾倒。在翻转的过程中，倾倒角度和速度可以根据需要进行调节。最后煤炭顺势倾倒至卸煤区域，完成卸煤流程。翻车机卸煤原理的优势在于高效、自动化，能够快速完成大量煤炭的卸载工作，提高煤炭装卸效率。

2.2堵塞问题分析

翻车机卸煤过程中，常常会遇到堵塞问题，严重影响工作效率和安全性。堵塞问题的主要原因有多个方面：煤炭本身存在一定的颗粒度差异，导致在卸煤过程中易发生堆积和堵塞；煤炭湿度高、含水量大，容易形成湿团，增加了堵塞的风险；北方冬季煤炭存在大量的冻块也会造成堵塞，此外，设备故障或操作不当也可能引发堵塞。堵塞问题的后果包括停机、产能下降或甚至设备损坏。因此，针对堵塞问题进行分析，并设计相应的防堵系统可以有效提高卸煤效率和安全性。

3.翻车机卸煤防堵系统设计

3.1系统结构设计

翻车机卸煤防堵系统的结构设计主要包括以下几个组成部分：首先是传感器模块，用于实时监测翻车机卸煤过程中的状态参数，如煤炭流量、湿度等；接下来是信号处理模块，对传感器采集到的数据进行处理和分析，并判断是否存在堵塞风险；然后是称重模块，通过卸煤区域筛板是否超重来判断煤炭堵塞情况，将数据传输到控制模块。然后是控制模块，根据信号处理结果，通过振打器和筛分篦子等控制装置对翻车机的卸煤区域筛板进行自动调节，以避免堵塞的发生；如果遇有大的冻块，可以不用人工清理，远程启动破碎装置，实现赌煤处理。此外，还包括人机界面模块，用于操作员监控和控制系统运行状态，并提供必要的报警和提示信息。各个模块之间通过数据传输和控制信号交流，形成完整的翻车机卸煤防堵系统。

3.2系统控制设计

翻车机卸煤防堵系统的控制设计主要包括以下几个方面：通过传感器采集到的煤炭流量、湿度等数据，利用控制算法进行实时分析和处理。根据分析结果，系统可以自动调节翻车机卸煤的速度和角度，从而避免堵塞的发生。此外，针对可能出现的故障情况，系统应具备相应的保护功能，如报警、紧急停车等。系统需要考虑满足安全性和稳定性的要求，通过合理的控制策略，确保翻车机在卸煤过程中的平稳运行。人机界面模块为操作员提供监控和控制界面，使其能够实时了解系统状态，并进行必要的手动干预，通过人机联动，清除卸煤区域筛板上的赌煤，以确保系统的正常运行。通过合理的系统控制设计，翻车机卸煤防堵系统可以高效、稳定地完成卸煤任务，提高工作效率和安全性。

4.翻车机卸煤防堵系统优化

4.1优化目标与指标

翻车机卸煤防堵系统的优化目标是提高卸煤效率和工作安全性。为实现这一目标，可以根据实际情况制定以下指标进行系统优化：首先是卸煤效率，包括卸煤速度和装卸周期等，通过优化控制策略，提高翻车机卸煤的速度和稳定性，减少装卸周期，从而提高卸煤效率；其次是防堵能力，即及时称重检测和解决堵塞问题的能力，通过引入合理的传感器和控制算法，实现及时发现、预防和处理堵塞情况，减少工作中断和设备损坏的风险；最后是安全性，包括设备运行的稳定性、操作人员的安全等方面的指标，通过优化系统控制和人机联动等保护功能，确保翻车机卸煤过程中的安全性。通过优化上述指标，可以提高翻车机卸煤防堵系统的整体性能和效益。

4.2优化逻辑与方法。

为实现翻车机卸煤防堵系统的优化，可以采用以下逻辑和方法：可以应用机器人系统和激光雷达系统判断赌煤厚度和区域，同时配合称重数据估算出处理赌煤的时间。进行数据分析和建模，通过对历史数据的统计和预测，实现对卸煤过程中可能出现的堵塞风险的预警和预测。可以利用优化数据，粒子群算法等，对翻车机卸煤的参数进行优化上传，减缓卸煤速度，以最大程度地提高卸煤效率和防堵能力。此外，可以运用模型预测控制（MPC）算法，以系统动态模型为基础，实时优化控制策略，平衡卸煤速度和设备稳定性，提高整体系统性能。引入人工智能技术，如深度学习和强化学习等，通过训练模型和智能决策，提升系统的自适应性和应变能力。通过合理运用以上逻辑和方法，可以得到一个更高效、更可靠的翻车机卸煤防堵系统。

5.未来研究方向

未来的研究方向可以集中在以下几个方面：可以进一步优化翻车机卸煤防堵系统的设计与控制算法，提高卸煤效率和防堵能力。可以探索采用更先进的传感器技术和数据处理方法，实现对煤炭流量、湿度等参数的更精确监测和反馈，进一步提升系统的自动化水平。可以将赌煤重点放在卸煤区域及相关设备上，只要卸煤区域不赌，翻车就会顺畅。此外，可以结合人工智能技术，开发出具有自主学习和决策能力的翻车机卸煤系统，使其能够根据不同条件和环境自适应地调整工作策略。此外，还可以探索翻车机卸煤过程的连续性使能耗优化，通过节能技术和智能控制方法，降低翻车、输煤系统的综合能耗和环境影响。可以借鉴其他领域的先进技术和理念，如物联网、大数据等，将其应用于翻车机卸煤防堵系统的研究和实践中，为系统的进一步发展提供更广阔的空间。

结束语

翻车机卸煤防堵系统的设计与优化对于提高卸煤效率和工作安全性具有重要意义。通过本研究，深入分析了翻车机卸煤过程中的堵塞问题，并提出了一种新颖高效的系统方案。未来，可以进一步优化系统设计、控制算法和传感器技术，提升系统的自动化水平和防堵能力。同时，结合人工智能和能耗优化等先进技术，实现系统的自学习、自适应和节能减排等特性。通过持续的研究和创新，相信翻车机卸煤防堵系统将在煤炭行业发挥更重要的作用，为提高生产效率和保障工作安全做出贡献。

参考文献

[1]曾兵,方欣,罗宇东等.翻车机下卸煤设备选择研究[J].南方能源建设,2022,9(S2):53-58.

[2]邵明亮.卯时，大型“翻车”卸煤超千吨[N].四川日报,2022-11-14(001).

[3]邹红玉.翻车机系统问题分析及改进[J].齐鲁石油化工,2021,49(04):306-308.

[4]马晓龙,赵秀娟,田润平等.燃煤电厂翻车机系统入厂端布置研究[J].电力勘测设计,2021(06):12-15+25.

[5]肖建超.翻车机敞车智能余煤清理系统研究与实现[D].曲阜师范大学,2022.