堆取料机堆料技术总结

1 / 22 堆取料机堆料技术总结 全自动散货堆场堆取方法 来源：广搜网 本站原创 公益为中国网民提供数字化信息 发布日期： 2016-6-12 9:22:07 发明人：王智 1. 一种全自动散货堆场堆取方法，包括以下步骤： 三维激光扫描仪与 PLC 控制器通过 TCP/IP 和现场工控机连接，现场工控机通过三 维激光处理软件整合各个编码器、传感器和三维激光扫描仪的数据，从而建立整个作业区 域的三维空间坐标模型，三维激光处理软件运算出最佳堆取 料初始点，并输入到现场工控 机的数据库； 现场工控机根据存储在数据库中的堆料策略和取料策略生成作业指令、自动堆取 料作业模式和准备进行自动堆取料作业过程控制指令； 现场工控机对自动堆取料作业模式进行选择，并对作业过程控制进行自动或手动 选择，并将选择结果送入 PLC 控制器； PLC 控制器通过总线通讯模式，结合现场的绝对编码器、倾角传感器、执行机构控制 2 / 22 堆取料机的回转机构、俯仰机构、走行机构工作，完成本地作业控制；同时通 过 料堆激光扫 描装置对料场状况进行实时扫描，将料堆信息经工业网络传输至现场工控机； 现场工控机实现堆取料机的堆型扫描数据的处理，生成料堆特性数据、对料堆堆取 优化计算及堆场作业过程监控，并及时将指令发给对应本地堆取料机的 PLC 控制器； 其特征在于，激光扫描装置的数据扫描方法如下： 将大型散货堆划分为多个区域； 在物料堆两侧的斗轮机上各安装一台三维激光扫描仪，并设定料堆子区域的中点延长 线和斗轮机轨道的交点为测 量点； 驾驶斗轮机停止在测量点，打开扫描仪开始做静止测量； 两台斗轮机分别测量该子区域内煤堆的一侧，将两个测量结果集成就可获得该区域内 物料的体积信息及三维轮廓图； 对每个物料子区域进行测量，即可获得每个子区域的物料信息以及整个堆场的总体信 息。 3 / 22 2. 根据权利要求 1 所述的全自动散货堆场堆取方法，其特征在于：所述堆取现场还装 有工业视频监控装置和各类传感设备，采集堆取料机各机构状态和故障信息，将信息送入 现场工 控机和 PLC 控制器；现场工控机接收各堆取料机主要状态、故障信息，并发出过程控 制指令控制各堆取料机和发出相关警示。 3. 根据权利要求 1 所述的全自动散货堆场堆取方法，其特征在于：所述现场工控机还 设有手柄操作盘，在特殊情况下作为手动操作的备用手段，手柄操作盘通过 PLC 控制器控 制本地堆取料机。 4. 根据权利要求 1 所述的全自动散货堆场堆取方法，其特征在于，堆料作业步骤如下： 现场工控机收到各个编码器、传感器和三维激光扫描仪的数据， 运用存放在数据库内 的堆料策略确定堆积方式； 现场工控机根据数据库内料场当前使用状态信息，确定作业机械、堆积地址范围、料堆 堆高，生成作业计划和作业模式； 将堆积方式、作业计划和作业模式作为作业指令通过工业网络传送到 PLC 控制器；同 4 / 22 时地面物料传输皮带流程启动； PLC 控制器收到指令后，送入位置计算程序模块，进行计算，得出合适的悬臂俯仰、悬臂 回转及大车行走的起始位置信息； 自动定位程序，将计算结果与装在堆取 料机的悬臂俯仰机构、悬臂回转机构、大车走行 机构上的绝对值编码器测量出来的位置信息进行比较，根据比较的差值， PLC 控制器按预先 设定好的数据，对相应机构的电机发出旋转方向及速度给定指令，使相应机构以合适的速 度和方向运行，直至编码器测量反馈的实际位置信号与给定位置吻合，电机停止运行，定位 完成； 执行堆料策略，由带式输送机运来的散料经尾车卸至臂架上的带式输送机，从臂架前 端抛卸至料场；通过整机的运行，臂架的回转、俯仰可使料堆形成梯形断 面的整齐形状。 5. 根据权利要求 1 所述的全自动散货堆场堆取方法，其特征在于，取料作业步 现场工控机收到各个编码器、传感器和三维激光扫描仪的数据，对堆取料机编排取料 作业指令； 5 / 22 现场工控机产生以下堆取料机取料初始控制信息：现场工控机根据数据库内料场当前 料堆堆型状态确定第一次取料切入点，即堆取料机初始走行位置、悬臂初始回转角度、俯仰 角度； 将以上信息传送到 PLC 控制器，同时启动地面物料传输皮带流程； PLC 控制器收到信息后，将其中走行、回转、俯仰机构的初始作业位置信息送入自动定 位程序，完成各机构的自动定位；使得斗轮以合适的角度和深度切入料堆，作业准备就绪， 取料开始； 斗轮堆取料机利用悬臂回转、斗轮旋转对料堆进行分层取料：将活动梁置于堆料上方， 大车开至料堆端部，系统处于取料工况，滚轮旋转，调整活动梁的高度，使取料斗吃料厚度 逐步加到预定位，滚轮小车开始行走；当从一端行至另一端时，大车步进，继续取 料，直至取完第一层物料，然后以料堆另一 端为起点重复上述取料过程，以分层取料方式完 成取料任务。 全自动散货堆场堆取方法 6 / 22 技术领域 0001 本发明涉及一种自动化控制堆取方法，特别涉及一种应用于大型的港口码头、货 车车站、露天仓库的，还可以广泛应用于各类大型的矿山堆场、钢铁企业等的原 动散货堆场堆取方法。 背景技术 0002 斗轮机，是现代化工业中连续装卸散状物料的一种重要设备，主要用于港口、码 头、冶金、水泥、钢铁厂、焦化厂、储煤厂 、发电厂等大宗散料，如矿石、煤、焦炭、砂石等在存 储料场的堆放、提取作业。利用斗轮连续取料，用机上的带式输送机连续堆料的有轨式装卸 机械。它是散状物料 储料场内的专用机械，是在斗轮挖掘机的基础上演变而来的， 可与卸车 机、带式输送机、装船 机组成储料场运输机械化系统，生产能力每小 时可达 1 万多吨。斗轮堆取料机的作业有很强的规律性，易实现自动化。控制方式有手动、 半自动和自动等。 0003 大型的散货 堆料场主要遍布于矿山、能源仓储 7 / 22 库、码头、货车车站等，尤其对于分布在仓储库、码头的矿石、煤炭等散货料场，其作业工艺 流程模式完全依赖人工进行信息传递、计划、处理、操作、堆取策略、管理等。高大的堆取料 机设备在广阔的散货料堆场里起的作用只是充当了人工锹铲或一台抓斗、铲车等装卸“工 具，一切控制和操作过程都离不开入。堆取料机操作司机根据作业计划单或口头任务指 令，移动堆取料机至指定料堆，根据个人的经验设定堆或取的控制策略。作业完成后，再等 待下一个指令。由于散矿料的堆 场往往都是露天作业，受各种情况影响在作业时 1 主题内容与适用范围 本标准规定了斗轮堆取料机的设计、制造、安装、维护、使用与管理等方面的安全要求。本标准适用于有固定轨道行走的悬臂式斗轮堆取料机、门式斗轮堆取料机、桥式斗轮取料机以及其他型式的斗轮取料机、堆料机。 2 引用标准 GB 1102 圆股钢丝绳 GB T 1228 钢结构用高强度大六角头螺栓 GB T 1229 钢结构用高强度大六角螺母 GB T 1230 钢结构用高强度垫圈 GB T 1231 钢结构 用高强度大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈技术条件 GB 2893 安8 / 22 全色 GB 3323 钢熔化焊对接接头射线照相和质量分级 GB 3632 钢结构用扭剪型高强度螺栓连接副型式尺寸 GB 3633 钢结构用扭剪型高强度螺栓连接副技术条件 GB 4053 1 固定式钢直梯 GB 4053 2 固定式钢斜梯 GB 4053 3 工业固定式防护栏杆 GB 4053 4 工业固定式钢平台 GB 5972 起重机械用钢丝绳检验和报废实用规范 GBJ 232 电气装置安装工程施工及验收规范 JB 4149 臂式斗轮堆取料 机技术条件 3 设计与制造 3 1 基本要求 3 1 1 应保证堆取料机在正常工作条件下整机的强度、刚度和稳定性。 3 1 2 无论是工作状态或非工作状态，堆取料机在规定的俯仰范围内所处的各种位置上，整机均应处于稳定状态。 3 1 3 悬臂在规定俯仰范围内不允许有影响整机稳定性的震动。 3 1 4 在堆取料机输送线路上，特别是在取料、卸料和转运点必须保证物流顺畅，在取、卸料峰值能力时不应有物料溢出或堵塞现象。 3 1 5 在 正常工作条件下，输送机的倾角和承载件结构必须防止被输送物料的打滑或意外掉落。 9 / 22 3 1 6 在平台和通道上，凡能触及到的旋转和移动件都应设置防护栅或防护罩。对于因露天而影响使用性能的机、电器件应设防雨罩，必要时还应设有检视孔。 3 1 7 高压电器应保证具有规定的安全距离。有人员通过处应装设安全栏栅。 3 1 8 根据堆、取物料的不同特点，应在取料及物料转载等扬尘处采取防尘措施。司机室内粉尘含量应小于10mg m3，设备粉尘排放量应小于 150mg m3。 3 1 9 司机室内噪声应小于 70 dB。 3 1 10 堆取料机上禁止人们触动的部位、紧急停止按钮、消防设备以及防护栏杆等均应按 GB 2893 的规定涂安全色。 3 1 11 堆取料机必须有标牌，注明主要性能参数、制造厂、制造日期、产品型号及出厂 编号等内容。 标牌及安全色应保持颜色鲜明、清晰持久。 3 2 安全保护及检测装置 所有的安全保护及检测装置应防尘、防水，腐蚀环境下的耐腐蚀要求应按合同规定执行。 3 2 1 安全保护装置 3 2 1 1 斗轮取料 机构应设有机械式安全保护装置。 10 / 22 3 2 1 2 回转机构应设有安全联轴器。 3 2 1 3 俯仰机构应有防止悬臂超速下降的保护措施以及过载保护装置。 3 2 1 4 电缆卷筒应设有过张力保护装置。 3 2 1 5 在堆取料机输送线路“逆物流”前方应设置物流量过载保护装置。 3 2 1 6 转载料斗应装设堵塞报警装置。 3 2 1 7 堆取料机应具有防臂架与料堆相碰撞的装置。同一轨道及不同轨道上多台堆取料机根据料场防碰撞要求，应能向系统提 供本机空间座标参数。 3 2 2 限位开关 限位开关应安全可靠，确保机器在正常工作状态下的安全运行。在回转机构、俯仰机构及行走机构运行的极限位置均应设两级终端限位开关。 3 2 3 制动器 3 2 3 1 钢丝绳卷扬的俯仰机构以及行走机构和回转机构都应装设常闭式制动器。 悬臂在俯仰范围内应能平稳、准确地停止在需要的任意位置。为了安全可靠，一般采用两套制动器，一套先制动，另一套延时制动。 行走机构制动器应满足在 250Pa 工作风压下顺风行走 时的制动要求。 11 / 22 回转机构制动器应满足在 250Pa 工作风压下顺风回转时的制动要求。 3 2 3 2 臂架输送机可按需要设置制动器或逆止器。 3 2 4 联锁 3 2 4 1 当堆取料机进行堆料或取料作业时，各部分工作机构应按工艺流程要求联锁。 3 2 4 2 为确保设备安全运行，堆取料机应设有下列各机构间的联锁： a 只有当夹轨器或锚定装置松开时，行走机构才能动作； b 只有当电缆卷筒制动器松闸后，行走机构才能启动。只有当行走机构停车 后，电缆卷筒才能进行制动，保证电缆不被拉断、不松散。 3 2 5 夹轨器 3 2 5 1 在堆取料机工作时断电或不工作时，夹轨器应能抵御 250Pa 的风压。 3 2 5 2 夹轨器应有夹紧、放松二位置限位保护，以防夹轨电机过载。 3 2 5 3 司机室应设置表示夹轨器工作状态的指示灯。 3 2 6 锚定装置及防风系紧装置 3 2 6 1 当堆取料机使用地区的风压大于 250Pa时，应设置锚定装置。 12 / 22 锚定装 置应能承受非工作状态下的基本风压，使堆取料机不被强风吹动。 3 2 6 2 堆取料机在有台风出现的地区还应在料场采取防风系紧措施。 3 2 7 安全检测装置 为了保证安全生产及自动控制需要，堆取料机应设有必要的安全检测装置，一旦发现问题，应立即停车或采取相应措施。在设计中可根据具体情况选用： a 输送带打滑检测器； b 输送带跑偏检测器； c 输送带纵向撕裂检测装置； d 料堆高度探测器； e 俯仰位置指示器； f 回转角度指示器； g 走行位置检测装置。 3 2 8 其他安全装置 3 2 8 1 走行台车应装有清轨器。 3 2 8 2 在轨道的两终端应装设两个台车行移终端挡块。 3 2 8 3 在走行台车前后应设置缓冲器。 3 2 8 4 在司机室操纵台、物料转载点、门座支腿两侧及悬臂架两侧均应设置紧急停止开关。 紧急停止开关的形状应有别于一般开关。紧急停止开关应能保证方便迅速而无危险地触及到。 3 3 金属结构 13 / 22 3 3 1 一般要求 3 3 1 1 各种承载构件均应满足强度和稳定性要求；使用中需控制变形的构件，应满足刚度要求；承受频繁载荷的构件还应满足疲劳强度的要求。在有腐蚀性环境中工作的主要承载构件，还应按合同规定考虑适当的富裕安全强度。 3 3 1 2 悬臂结构的自振频率应避开斗轮或其他振源所产生的振动频率，防止发生共振。 3 3 1 3 轮体、门座、门柱、悬臂架、桥架、门架、尾车、平衡架、回转钢结构，走行台车等主要构件的主要焊缝不得低于 GB 3323 中级质量要求。 3 3 1 4 钢结构件设计时应 考虑设置起吊位置及吊耳。 3 3 1 5 各主要承载构件采用的材料必须具有产品合格证。 3 3 1 6 高强度螺栓连接副 高强度螺栓、螺母和垫圈应符合 GB T 1228 1231及 GB 3632 3633 的规定，并用专用工具拧紧。 高强度螺栓接头连接区的处理、螺栓孔的加工及产品的运输必须严格按照工艺规程要求。 3 3 2 司机室 3 3 2 1 司机室必须安全可靠，司机室与悬挂或支承部分的连接必须牢固。 14 / 22 3 3 2 2 司机室在所有工作 状态与位置下都应保持水平，并应尽量隔绝和缓冲由于设备运动所造成的振动和摇摆。 3 3 2 3 司机室的构造与布置应使操作人员对机器的工作范围有良好的视野，便于操作与维修，并确保在运行和检修时工作人员的人身安全。 3 3 2 4 司机室的屋顶应能承受 kPa 的静载荷。 3 3 2 5 司机室应设有安全可靠的防寒降温设施，室内温度应为 16 30。 3 3 2 6 座椅设计应符合人体工程学原理，可以转动，其高度及靠背均应舒适可调。 3 3 2 7 窗户的布置应使所 有的窗玻璃均能安全地擦拭。 3 3 2 8 司机室应设有门锁、灭火装置、通讯联络及事故报警装置。 3 3 2 9 在事故状态下应保证司机能安全地撤离。 3 3 3 平台、通道、栏杆与梯子 3 3 3 1 所有的平台应当平整，不应有变形。 3 3 3 2 高于地面 1 500mm 以上的平台、地板或类似结构物应设有固定的通道，通道走台的最小宽度为600mm，他们的开口侧面应有防护栏杆。 平台应符合 GB 4053 4 的要求。 防护栏 杆应符合 GB 4053 3 的要求。 15 / 22 3 3 3 3 攀登高度超过 2 000mm 的直梯应设护笼及扶手。 直梯、护笼及扶手应符合 GB 4053 1 的要求。 3 3 3 4 斜梯及扶手应符合 GB 4053 2 的要求。 3 3 3 5 走台、平台及梯子踏板应有防滑性能。 3 4 主要零部件 3 4 1 钢丝绳 3 4 1 1 堆取料机用钢丝绳应符合 GB 1102 的要求并且必须有产品检验合格证。 3 4 1 2 当悬臂处于工作位置最低点 时，钢丝绳在卷筒上的缠绕除固定绳尾的圈数外，不得少于 2 圈。 3 4 1 3 钢丝绳附件应能承受钢丝绳的设计拉力。 3 4 2 滑轮 3 4 2 1 滑轮均应有简单、有效的导向装置。 3 4 2 2 滑轮槽应光洁平滑，不得有损伤钢丝绳的缺陷。 3 4 2 3 滑轮的安装位置应考虑使钢丝绳的疲劳和磨损减少到最低限度。在任何工作位置，钢丝绳不应与金属结构相接触。 3 4 3 液压系统 3 4 3 1 液压系统应有防止过载和冲击的安 全装置。 16 / 22 3 4 3 2 液压系统应无泄漏，所有元件或管路应安装牢固，并使之不受振动影响。 3 4 3 3 液压系统应有防范发生爆裂的措施。 3 4 3 4 全部液压动力装置均应置于保护罩之中。保护罩应防雨、防尘。 3 4 3 5 所有管路和其他元件都应彻底清洗干净，在发运前，所有的管路开口处都应装有金属或塑料堵塞。 3 5 电气设备 3 5 1 一般要求 3 5 1 1 堆取料机的电气设备必须保证传动性能和控制性能要求，且准确可靠。在 紧急情况下能切断电源安全停车。 3 5 1 2 堆取料机应由专用馈电线路供电。对于交流 380V 电源，当采用软电缆供电时，宜备有一根专用芯线做接地线；当采用滑线供电时，对安全要求高的场合也应备有一根专用接地滑线。 凡电压为 500V 以上的电源应符合高压供电有关规定。 3 5 1 3 堆取料机专用馈电线进线端应设总断路器。 总断路器的出线端不应连接与斗轮堆取料机无关的其他设备。 17 / 22 3 5 1 4 供电主滑线应在非导电接触面按规定颜色涂漆，并在适当的位置装置 安全标志，或表示带电的指示灯。 3 5 2 电线及电缆 3 5 2 1 在有机械力损伤的场合、有油脂的地方及司机室内照明线路，导线要敷设于电缆槽或金属管中，不便敷设的地方应设于金属软管中，司机室内的电线管应敷设在壁内。电缆槽或金属管必须有良好的防雨及防腐性。 3 5 2 2 动力电缆不得有中间接头。 3 5 2 3 交流电和直流电及不同电压等级的导线不得敷设在同一保护管内。 3 5 2 4 管内导线不得有中间接头。 3 5 3 接地 3 5 3 1 堆取料机应设置完整可靠的接地系统，包括工作接地、保护接地、管道及设备的防静电措施。 3 5 3 2 严禁用接地线作载流零线。 3 5 3 3 对地电压超过 36 V 时，正常不带电的金属外壳和安全照明变压器低压侧应作保护接地。 3 5 3 4 严禁通过回转轴承来实现回转机构上部电气设备的接地。 3 5 3 5 整机的接地可通过轨道来实现，轨道需多处重复接地，接地电阻应小于 4。 18 / 22 3 5 3 6 当堆取料机电器有接地故障时，应有接地指示信号，以便及时排除。 3 5 4 绝缘 3 5 4 1 高压电气设备应有高压产品合格证并在机上作高压耐压及冲击试验，以保证高压绝缘。 3 5 4 2 主回路与控制回路的电源电压不大于 500V时，回路的对地绝缘电阻一般不小于 2M。 3 5 4 3 司机室及电气室地面应设绝缘垫。 3 5 5 各种保护 3 5 5 1 堆取料机各机构的电机，按不同运行工作状态必须设有短路、缺相、过流、失压和手柄操作机构零位等常规保护。 3 5 5 2 直流电机应设失磁保护。 3 5 6 照明与灯标 3 5 6 1 司机室、电气室、走道及各工作部位等均应装设合适的照明。 司机室内照明照度不应低于 50lx，电气室 40lx，斗轮装置 30lx，人员巡视经常去的部位 15lx，其余处 10 lx。 3 5 6 2 照明应设专用电路，当动力电源切断时，照明不应断电。各种照明应设短路保护。 3 5 6 3 堆取料机上应装设示动标志灯，快速行走时亮灯并伴有音响。 4 安装与维护 19 / 22 4 1 安装 4 1 1 钢丝绳 4 1 1 1 领取钢丝绳时，必须检查该钢丝绳的检验合格证，以保证其规格及性能符合设计要求。 4 1 1 2 在放绳安装过程中，应采取必要措施防止钢丝绳打环、扭结、弯折或粘上杂物。 4 1， 1 3 新更换的钢丝绳一般应与原设计的钢丝绳型号相同，如采用不同型号的，用户应保证新钢丝绳的各项性能均不低于原设计，并与卷筒和滑轮上的槽形相适应。 4 1 1 4 钢丝绳应按GB 5972 的规定进行检验与报废。 4 1 2 液压系统 4 1 2 1 各种自动控制仪表及联锁或锁紧装置，安装前应进行校验、调节和标定。 4 1 2 2 当系统发生故障或事故时，禁止在工作条件下进行检查和调整。 高压系统内即使发生微小或局部的喷泄现象，应停机修理，不能用手直接去堵塞。 4 1 2 3 在进行系统试验时，不允许靠近高压管道。 4 1 3 电气设备 4 1 3 1 斗轮堆取料机的电气设备安装必须符合GBJ 232 的有关规定。 4 1 3 2 在安装、维护、调整和使用中不得任意改变电气设备的设计电路。 20 / 22 4 1 3 3 在安装前应对高压