刘晓亮
中煤新集一矿选煤厂 淮南 邮编：232171
摘 要：阐述传统手动开关喷雾和目前一些厂家生产的自动控制装置的缺点，介绍了一种新式的控制方法，通过对运输设备带量的实时检测控制喷雾开停，实现喷雾自动控制。避免人工控制和市场上一些控制装置的缺点。
关键词：喷雾；自动控制；带量；检测；信号；PLC
The device for spraying automatic control
Abstract: The disadvantages of traditional manual switch spray and automatic control devices produced by some manufacturers are described，A new control method is introduced.Spray start and stop can be controlled by real-time detection of transport equipment.So we can ealize automatic spray control and avoid the drawbacks of manual controls and some of the devices on the market
Key words: spray; automatic control; load; test; signal; PLC
1.概述
随着环保和作业环境的要求不断提高，生产现场必须采取有效的降尘措施。选煤厂主要运输设备为胶带输送机，具有运输距离长、带量大、粉尘量大的特点。生产现场对胶带输送机区域采取的主要降尘措施是喷雾降尘，现有单孔喷头、多孔喷头以及新式的纳米工艺喷头，雾化效果有了明显提高，但在控制方式上，仍以岗位工手动开闭为主。岗位工手动开闭存在开闭不及时、遗忘、个人不重视职业健康整个班次都不开启喷雾的情况；或者皮带还未带料就开启喷雾，带量较小、粉尘较少或停车后不关闭喷雾，造成输送带带面跑水、粘煤，或者产品带水、降低筛分效果，甚至皮带打滑等各种不良后果，给生产管理带来不利影响[1]。近一个月原煤231#胶带输送机喷雾手动控制误差统计如下，由表可知人工控制喷雾几乎每天都有开/关不及时的情况发生。
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2.自动控制原理
有的喷雾装置生产厂家虽然也配套了自动控制，如在胶带输送机机头或机尾滚筒处安装一个接近开关，检测到滚筒转动的信号即发出指令开启喷雾管路阀门，否则关闭。此控制方式缺点是检测的是间接信息，如果设备带量较小或者矿井生产间歇、皮带空载运行，喷雾仍持续开启，会造成带面跑水，这是不符合实际要求的，故此种方式仅能用在生产连续稳定的大型选煤厂。相较于检测设备运转与否，直接检测设备的实时带量，当带量达到某一限值发出开启喷雾指令，更直观准确[2]。
3.自动控制方式与装置构成
通过设备带量控制喷雾开关有多种方式，主要在于如何获取设备带量信息，不同控制方式的装置构成和使用有较大区别。
3.1 机械自控及其主要结构
在输送带带面上设置一条摆臂，有较多物料前进时物料堆高增加，触及摆臂，拖动摆臂下端使其倾斜一定角度至位置2，上端同步后倾，脱离探测装置（如图），探测装置测到无遮挡信号后，发出开启喷雾指令。
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图1 探测装置图
具体方法是沿胶带输送机架横断面架设一高约400mm的框架A，其横架中部为圆柱形（φ10-20mm为宜），取一段长为500mm的角铁或方钢B，头部向下200mm处打孔，使其套在圆柱横框上并能灵活摆动，下端打2个M14孔，用螺栓固定两块200*100mm的胶皮，便于接触带面物料和后期磨损更换。在角铁转轴处外侧焊接1个20*200mm的立耳用于固定探测头E，立耳相对于探测头紧固螺栓的位置处开槽，使探测头的高度任意可调，当喷雾开启的条件由带量600t/h改为400t/h时可将探头位置升高，以放大摆臂相对探头的动作幅度，实际应用时可对照设备在线计量设施进行现场调校，确定探头高度。
该方法除框架外主要使用到一个接近开关、一个继电器和一个电磁阀门，接近开关的信号传输给电磁阀门，水源和高压风混合后再接入电磁阀门。相同原理，除以上使用接近开关外，还可使用行程开关等多种方式传递摆臂位置信息，但要注意该开关的探头使用中要能长期稳定。其原理从本质上讲与接近开关控制的方式相同，但不需要摆臂机构。要注意的是应在水气混合管路和电磁阀门之间加一个手动阀门，以应对带负荷停车和带量大、水分大、粉尘量少的特殊情况。
以上控制方式较为简单，构件也简单可调，一般检修班组都可以自行制作安装，具有投入低、易操作维护的优点。控制电路如图2所示。
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图2 机械控制电路图
3.2 电气化自控及其电路设计
相对于机械式自动控制，还可以采用投入略高、更为精确、便于调整操作的电气化控制。仍以检测输送带实时带量为基础依据，但不需要在带面设置机械机构和接近开关，而是利用皮带秤等这种在线称重装置。皮带秤是一种可实时测量皮带带量的装置，大部分胶带输送机都配套有这种装置，我们将其测得的带量信号引用过来，设置一个判断程序，如当实时带量大于600t/h开启喷雾，否则不开启。
经咨询皮带秤厂家，其称量信号可引用，但能直接引用的只是称重电信号（如 10mA），显示和现场设置喷雾开启的阈值时不直观。做一个下位机放置于现场（不接集控、不设上位机），采用触摸屏+带模拟量模块的PLC模组，编入判断、控制程序[4]，操作及显示上，皮带秤的电信号对应成实时带量，运行时达到预设带量，喷雾开启。
触摸屏功能画面如图3所示，第一排为运行状况显示。皮带运行状态监测可实现特殊情况下，带负荷停车时停止喷雾；洒水启动/关闭延时设置为30秒，起到带量取均值的作用，可防止30秒内带量频繁波动，喷雾无必要地频繁开闭，影响喷雾效果和使用寿命；左下方为参数设置区，可设置、更改喷雾启闭对应的带量阀值和连续判断延时；手动、自动切换功能可实现特殊情况时人工控制喷雾开闭，如煤量大但井下出煤含水大，不需开喷雾。
图3 触摸屏操控画面
PLC判断程序设计思路：皮带秤电信号4-20mA，假设对应量程0-2000t/h，将电信号对应成PLC能识别的数值0-27468，设置当电信号达某一值时PLC输出开启电磁阀的指令。其电气原理如图4所示，各项功能程序如图5、6、7、8所示（皮带负荷停车情况较少，检测皮带运行与否的程序未列入）。
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图4 复杂控制电气原理图
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图5 手动/自动切换程序梯形图
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图6 皮带秤模拟信号转换程序梯形图
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图7 喷雾开启判断程序梯形图
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图8 喷雾开启判断程序梯形图
4.应用拓展
使用机械式自动控制时，应注意设置的喷雾开闭阀值留有余地，即在探头高度的设置上留有余地，避开设备实时带量的主要波动范围，以免在临界值处，阀门开闭时机不正确，影响使用效果和设施寿命；电气化控制虽有延时设计，但最好也在具体数值的设置上留有余地，即当皮带带量经常在500-600t/h时，设置喷雾开启的判断值应在300t/h左右。
电气化控制可以在PLC输出端预留较多接口，使多条皮带或无皮带秤的上下游皮带共用一个触屏-PLC模组，大幅减少投入费用，也可以预留接口作其他控制功能备用。
另外还有多种方式可实现喷雾控制，仍以实时带量为判断依据，如某些企业用激光测物料厚度，也可用来反馈带量信号；或者直接安装一个粉尘浓度传感器，最为直观，浓度达到限值即开启发出指令喷雾，但其安装的位置、车间风向对粉尘浓度测量影响很大，实际使用时要多次调试才能达到预期效果。
5.结语
生产过程自动化可避免人为因素的影响，喷雾自动控制有助于降低现场粉尘浓度、避免产品带水、输送带粘煤、筛分效率下降等，相较于一般场所，井下这种运煤线长、环境封闭、粉尘量大的场所应用价值更明显。上述控制方法仅说明了在喷雾降尘上的应用，利用设备带量变化信息，还可以应用于其他方面，如自制半自动采样器、调整加药节奏等，具有进一步研究的空间。
参考文献
[1] 杨春虎，《皮带转载点自动可调控喷雾洒水装置》，煤炭与化工，2020，第43卷第2期，55
[2] 王曙勋，《转载点气控自动喷雾装置的研制》，铁法科技，2014，第2期，29-30
[3] 胡胜玉，《自动喷雾降尘装置在皮带机巷的应用》，工程及工程技术，42
[4] 裴亮等，《基于PLC的喷杆喷雾机变量喷雾自动控制系统》，农机化研究，2018，第4期，130
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作者简介
刘晓亮，男，1993年--，助理工程师，2016年毕业于华北科技学院矿物加工工程专业。现任中煤新集一矿选煤厂工艺技术员。