CN102381569B - 一种散装硫磺定点定量自动化装车方法 - Google Patents

Abstract

本发明为一种散装硫磺定点定量自动化装车方法。本发明的装车方法包括皮带输送系统、变频拖动自动定位牵引系统和快速精确装车系统(3)，其特征在于：所述的皮带输送系统将封闭的圆形料场(1)、硫磺成型装置或其它硫磺堆场的散装硫磺输送到快速精确装车系统(3)；所述的变频拖动自动定位牵引系统牵引硫磺运输列车准确停在装车位置；所述的快速精确装车系统(3)将来自于皮带输送机(4)的散装硫磺精确计量并快速定点装入硫磺运输列车。本发明达到了计量精度高、装车速度快、自动化程度高、占用场地小、环保无尘、全封闭安全作业、全天候自动化连续装车的目的。

Description

一种散装硫磺定点定量自动化装车方法

技术领域

本发明涉及一种散装货物的自动化装车方法，特别涉及一种散装硫磺的集装箱多点自动计量快速装车方法。

背景技术

硫磺是石油化工、天然气处理、矿物冶炼、煤化工等生产过程中产生的大量硫化氢气体经过硫磺回收装置形成液硫，再经过成型工艺变成块状、颗粒或粉状固体，以便于储存与运输。作为上述生产过程中为保护环境回收的副产品，硫磺也是一种重要的化工原料。由于硫磺自身具有的刺激性、易燃易爆、不良导体以及酸化腐蚀等危害，对硫磺的生产、储存、装卸、运输和使用的安全和环保方面都提出了更高要求。

本发明主要针对散装硫磺的装车方法。现有的硫磺装车方法主要分为袋装装车和集装箱或货船散装定量装车的方法。

对于袋装装车方法，目前常用的方法首先是将固态硫磺从硫磺生产现场或储存场根据运输和销售要求分别计量并用袋子分装后储存或自动包装码垛；然后根据需要用人工或叉车送到汽车、火车装车站场或货船码头，再由人工或吊装设备装入汽车、火车或货船；袋装硫磺也可以通过人工装集装箱后，再由汽车或火车运输。由于存在自动化程度低，人工操作控制，装袋计量精度差，装车速度慢、效率低，劳动强度大，占用场地大，对环境污染较为严重等问题，因此这种方法目前只是在炼油厂、规模较少的天然气净化厂、化工厂等硫磺产量或使用量不大的生产企业采用。对于吞吐量较大的码头或转运点，通常还有一种方法是固态硫磺在储存场地通过铲车或斗轮取料机转运到皮带机后转运到储料斗；或由抓斗机直接装入储料斗，再由储料斗通过人工装袋后装车、装船外运。但这种方法仍然存在计量精度低、装车速度慢、自动化程度低、人为影响大、环境污染严重、受天气影响较大等问题。

对于集装箱散装定量装车方法，目前常用的方法是在固态硫磺储存场地通过铲车或斗轮取料机将散装硫磺转运到装料皮带机，再经储料斗直接装干散特殊集装箱，再由汽车将集装箱倒运至火车装车站台装车后外运或由汽车直接外运至目的地。该方法尽管在码头和转运站常用，但仍然是由人工操作，再通过汽车衡称重，称重误差较大；需要经过多次转运，装车速度慢、效率较低，并存在二次污染等问题。对于货船散装定量装车方法，目前常用的一种方法是在固态硫磺存储场地通过取料机取料和皮带机输送直接装船或由抓斗机直接装船，再由货船运至目的地。该方法一般由皮带秤或吊钩秤称重，误差较大；且作业环境不封闭，受天气影响较大，极易造成二次污染。在国外一些硫磺生产企业和大型天然气净化厂，固态硫磺在储存场地由铲车取料转运到皮带机，经储料斗有人工直接装入火车敞车车皮后运到目的地。该方法由轨道衡称重，称重误差较大、装车速度慢、自动化程度不高、人为影响大、劳动强度大、占地面积大、露天作业、环境污染严重、粉尘对生产人员健康影响较大、装车受天气影响大等问题。

发明内容

为解决目前现有技术散装硫磺装车方法普遍存在的称量精度低、装车速度慢、自动化程度不高、人为影响大、劳动强度大、占地面积大、露天作业、环境污染严重、粉尘对生产人员健康影响较大、装车作业受天气影响大等问题，本发明提出了一种采用先进的自动化控制、称重计量以及连续输送技术的散装硫磺全封闭、连续输送、定点定量快速精确装车方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明的散装硫磺定点定量自动化装车方法，包括皮带输送系统、变频拖动自动定位牵引系统和快速精确装车系统3，其特征在于：

所述的皮带输送系统将封闭的圆形料场1、硫磺成型装置或其它硫磺堆场的散装硫磺输送到快速精确装车系统3；

所述的变频拖动自动定位牵引系统牵引硫磺运输列车准确停在装车位置；

所述的快速精确装车系统3将来自于皮带输送系统的散装硫磺精确计量并快速定点装入硫磺运输列车。

在具体实施中，

所述的皮带输送系统包括皮带输送机4、湿式除尘器；

在所述的皮带输送机下方设置粉尘防爆型的线型感温电缆，并采用包胶的皮带滚筒。

所述的方法通过可编程逻辑控制器远程控制圆形料场1内的刮板取料机2运行、实现自动取料并经皮带输送机4将散装硫磺输送到快速精确装车系统3的缓冲料仓6。

所述的变频拖动自动定位牵引系统中，

配置电动机和变频器驱动跨线式铁牛牵引装置；

配置位置开关对硫磺运输列车车皮位置进行检测，配置轴编码器对硫磺运输列车车皮行进距离进行校核，通过速度和位置两种闭环回路的反馈控制实现精确定位、定点装车。

所述的快速精确装车系统3包括自上而下设置在钢结构塔架5内的缓冲仓6、配料闸阀7、定量称重仓8、卸料闸阀9、可伸缩式负压装车溜槽10。

所述快速精确装车系统3中的负压装车溜槽10为可伸缩式，当对集装箱进行装车作业时，溜槽伸长将集装箱装料口罩住，以防止粉尘外溢，并同时使用湿式除尘器进行负压除尘作业；

所述的缓冲仓6入口出口、定量称重仓8入口出口设置的负压除尘装置15和高压喷雾抑尘装置14。

所述的快速精确装车系统3通过电气控制系统和称重计量系统12对精确配料装置13进行控制；

所述的配料闸阀7、卸料闸阀9通过液压装置11驱动。

所述的快速精确装车系统3的称重计量控制系统12采用了冗余设计；

所述的液压装置11设有热油循环功能和油冷却功能，配置了辅泵和加热器，在起动主泵前对液压油进行均匀加热，并配有状态监测和故障诊断功能

本发明所述的散装硫磺定点定量自动化装车方法包括如下步骤：

1.所述的快速精确装车系统3在装车过程中缓冲仓6接收来自皮带输送机4的固态硫磺，达到储存量后开始计量装车；首先根据提前输入计算机的装车数据库要求的装车数据，通过电气控制系统和称重计量系统12控制缓冲仓6下的配料闸阀7向定量称重仓8配料；通过精确配料装置13对配料精度进行控制；

2.当定量称重仓8配料达到要求的装车数据后，配料闸阀7关闭，此时在变频拖动自动定位牵引系统的牵引下，将硫磺运输列车精确定位在装车位置，并将硫磺运输列车上的集装箱的装料口准确的与负压装车溜槽10对位；可伸缩式负压装车溜槽10将溜管伸到集装箱内等待装车，并将整个落料空间覆盖，以控制住装车过程中产生的粉尘，防止粉尘外泄污染环境；然后，通过电气控制系统和称重计量系统12控制定量称重仓8下的卸料闸阀9打开并向集装箱装车；

3.一个集装箱装车结束后，缓冲仓6下的配料闸阀7再次打开向定量称重仓8配料，如此反复进行，完成整列车的快速准确装车。

同时，在散装硫磺输送全程中，设置粉尘监测、温度监测的工业电视监控装置，实时监视整个快速精确装车系统的运行情况；

所述的快速精确装车系统3中的湿式除尘器采用抽出湿式除尘法对落料点的粉尘进行收集，在落料点上方的喷雾喷嘴抑制粉尘的产生，并应用圆弧形无死角的落料管对转运过程中的硫磺进行全程导流；

所述的快速精确装车系统3中的高压喷雾抑尘系统14使用7MPa的高压水配合喷雾喷嘴以形成良好的雾化效果，对硫磺粉尘进行抑制。

具体说来，本发明所述的皮带输送系统是将散装硫磺自封闭的圆形料场或硫磺成型装置输送到快速精确装车系统；变频拖动自动定位牵引系统在连续装车过程中牵引整列车运动并根据装车要求使列车准确停在要求的装车位置以实现定点装车；快速精确装车系统实现对散装硫磺的精确计量和快速装车。

所述的皮带输送系统，通过快速精确装车系统的PLC集中控制系统远程控制设置在圆形料场内的刮板输送机运行，自动取料并转送至皮带机，经过装载将散装硫磺输送到快速精确装车系统的缓冲料仓。在皮带输送机下方设置粉尘防爆型的线型感温电缆，监视硫磺输送过程中温度的变化；采用包胶的皮带滚筒，防止静电和火花、减少腐蚀，大大延长使用寿命；在皮带输送转运过程中置湿式除尘器、喷雾抑尘装置、圆弧形落料管等设施，减少和消除粉尘；设置工业电视监控装置，实时监视刮板机取料和皮带输送系统的运行情况。

所述的变频拖动自动定位牵引系统，采用跨线式铁牛牵引装置，配置足够功率的电动机和高可靠性的变频器以适应装车过程中整列车质量的变化和反复启停的需要；配置位置开关对车皮位置进行检测，配置轴编码器对车皮行进距离进行校核，通过速度和位置两种闭环回路的反馈控制，实现精确定位、定点装车。

所述的快速精确装车系统中，所有电气设备全部采用粉尘防爆型，并对所有与硫磺接触的设备均采取消除静电和防腐措施，整个系统全部封闭，作业环境无尘。装车过程中缓冲仓接收皮带机输送来的固态硫磺，达到一定的储存量后开始计量装车。首先根据提前输入计算机的装车数据库要求的装车数据，由程序控制缓冲仓下的配料闸阀向定量称重仓配料；为保证硫磺这种细粒散装物料的装车配料精度和配料速度，本发明专门设计了粗、精给料多阶段渐次逼近的动态配料控制策略对配料精度进行精确控制，很好地达到了要求的装车精度和装车速度；当定量称重仓配料达到要求的装车数据后配料闸阀完全关闭，此时在变频拖动自动定位牵引系统的牵引下，待装车厢精确定位在装车位置，将平板车上的两个集装箱四个装料口准确的与负压装车溜槽对位；可伸缩式负压装车溜槽将溜管伸到集装箱内等待装车，并将整个落料空间覆盖，以控制住装车过程中产生的粉尘，防止粉尘外泄污染环境；车厢到位后，程序控制定量称重仓下的卸料闸阀打开，通过可伸缩式负压装车溜槽的溜管向集装箱内卸料；卸料完毕后定量称重仓下的卸料闸阀关闭，同时缓冲仓下的配料闸阀打开，向定量称重仓再次配料；如此反复，完成整列车的快速准确装车。

称重计量系统是整个快速精确装车系统的核心，高性能的重量传感器和配料闸阀组成的控制策略使得配料精度达到0.1％，配料速度高达1吨/秒；

液压装置是整个快速精确装车系统的重要执行机构，为保证系统的安全可靠正常运行，配置了热油循环功能和油冷却功能，控制系统采用了冗余设计，以及必要的状态监测和故障诊断功能，保证液压装置的全天候正常运行；

除尘抑尘采用湿式除尘器和高压喷雾抑尘以及伸缩溜槽负压除尘等措施，尽可能控制和减少硫磺粉尘对环境的污染，并在适当部位设置了粉尘监测和安全监测装置；设置工业电视监测装置，实时监视整个快速精确装车系统的运行情况，以便于运行人员在装车集控室内对快速精确装车系统进行操作。

本方法所使用的设备、装置、系统、方法……，凡是没有特别说明的，可以参见：

{1}《运输机械设计选用手册》第1版(化学工业出版社袁纽等编2008年3月出版)；

{2}《除尘装置系统及设备设计选用手册》第1版(化学工业出版社唐敬麟等编2004年1月出版)；

[3]实用新型专利CN2510452Y“新型快速自动定量装车装置”。

本发明结合变频拖动定点控制技术、刮板取料机自动取料和皮带输送机连续输送的优势，将散装硫磺采用皮带输送机连续输送和快速精确装车系统相结合，实现定点定量快速精确装车，可以带来如下明显效果：

1)计量精度高、装车速度快、生产系统连续运转，装车效率高、车皮周转快；

2)自动化程度高、操作简便、人为影响小，劳动强度小，生产人员大大减少；

3)实现散装硫磺全封闭、全天候安全作业、达到减少占地、节省投资的目的；

4)高效的除尘抑尘措施，有效控制在取料和装料过程中粉尘外泄和二次飞扬，有效地改善了工作环境，提高了作业安全性；

5)系统工艺布置紧凑、减少设备占地，场地利用率高，不需要集装箱堆放场地及汽车回转场地；

6)实现固态散装硫磺不经储存直接装车外运，减少储存场地和二次倒运，满足大规模生产的需要，有效降低了生产和储存成本；

采用本发明的这种方法将使硫磺生产、运输企业获得明显的经济效益和社会效益。

附图说明

图1散装硫磺定点定量自动化装车流程示意图

图2快速精确装车系统示意图

图3图2的侧视示意图

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细地描述。

散装硫磺定点定量自动化装车流程如图1所示。生产的固态硫磺转入圆形料场1储存，当需要装车时，逆物料方向顺序启动整个刮板取料机2和皮带输送机4，将硫磺输送到快速精确装车系统3，待装集装箱列车在变频拖动自动定位牵引系统的牵引下由快速精确装车系统3实现对整列集装箱的精确计量和快速装车。

快速精确装车系统3的结构示意如图2、图3所示。每次装车要完成对一个平板车上最多两个集装箱的同时装车，因此所发明的定点定量精确快速自动化装车系统包括了一套钢结构塔架5、两套缓冲仓6、两套定量称重仓8、四套配料闸阀7、四套卸料闸阀9、两套精确配料装置13、四套可伸缩式负压装车溜槽10、一套液压装置11、一套电气控制系统、两套称重计量系统12、一套负压除尘装置15、一套高压喷雾抑尘装置14等。

因为集装箱装车时只能从两个落料口装料，为保证装车时硫磺较均匀地分布于每个集装箱内，本发明将整个定量称重仓8在内部均匀分割成两部分，并分两次进行粗、精渐次精确配料。在变频拖动自动定位牵引系统将列车牵引定位到装车位置之前，快速精确装车系统3完成了定量称重仓8两侧的粗、精渐次精确配料，等待装车。如此循环往复，直至装完整列车。以上过程由装车系统程序控制自动完成，操作人员在集控室下达操作指令和完成辅助工作。最终自动生成并打印出符合要求的装车单据。

如图1、图2、图3所示，这种散装硫磺定点定量自动化装车方法，利用快速精确装车系统具有计量精度高、装车速度快、自动化程度高、环保性能突出、占地面积小的特点，结合变频拖动定点控制技术和刮板机自动取料及皮带连续输送物料的优势，将皮带连续输送和快速精确装车系统有机结合起来，实现散装硫磺全封闭、全天候运行、连续输送、定点定量快速精确装车，同时也达到减少占地、节省投资的目的。

实施例：

某天然气净化厂全年硫磺产量约300万吨，每天产量约8640吨，这么大硫磺产量如何储存、装车外运以确保硫磺生产销售各环节协调运转都是需要解决的关键问题。

如果采用袋装装车的方法，不管是自硫磺仓库装车，还是自硫磺成型自动包装码垛直接装车，按一分钟每人搬一袋计算，需要现场搬运人员每班大约250人，且搬运人员劳动强度很大。这种方法不仅是装车精度不能保证，同时要多次倒运，装车速度慢、装车效率低，不能适应大规模生产的需要；大量的搬运人员，对净化厂的安全运行存在隐患；同时如此大规模的生产需要建设多条包装线和占用很大的场地，因此该方案不适用本工程。

如果散装硫磺采用目前常用的集装箱装车外运的方法，不仅是装车精度不能保证，而且需要大量的备用集装箱和很大的集装箱堆放站台及汽车回转场地，约16350平方米；集装箱的装卸时间较长，装车效率不高，每班需要作业人员约30人左右。同时需要较大的堆取料露天作业场地，天气对装车有很大影响且会对环境造成污染。该方案一次性投资高且存在污染问题。

采用本发明提出的圆形料场密封储存，刮板取料机自动取料、皮带输送机连续输送和快速精确装车系统定点定量自动化装车的方法，一方面是装车精度高、装车速度快，装车精度达到0.1％，6分钟之内完成从牵引定位、开盖、配料、计量、装完一个平板车两个集装箱54吨硫磺的作业；一方面节省了大量的硫磺存储场地，这种方案工艺设备布置紧凑、占用场地较小，不再需要集装箱堆放场地和汽车回转场地，也不必备用集装箱，实现了列车随到随装，装车外运能力和车皮周转率大大提高，很好地满足了大规模硫磺生产各环节协调运转的需要；一方面由于自动化程度高，装车计量过程中的人为因素被彻底排除，劳动强度大大降低，作业人员大大减少，每套装车系统每班仅需操作和维护人员6人左右；另一方面，由于采用全封闭的除尘抑尘措施，作业环境条件大大改善，环境污染得到有效控制；这些都对硫磺的安全、高效生产提供了有力的保障。

Claims (5)

1.一种散装硫磺定点定量自动化装车方法，包括皮带输送系统、变频拖动自动定位牵引系统和快速精确装车系统（3），其特征在于：

所述的皮带输送系统将封闭的圆形料场（1）、硫磺成型装置或其它硫磺堆场的散装硫磺输送到快速精确装车系统（3）；

所述的变频拖动自动定位牵引系统牵引硫磺运输列车准确停在装车位置；

所述的快速精确装车系统（3）将来自于皮带输送系统的散装硫磺精确计量并快速定点装入硫磺运输列车；

所述的皮带输送系统包括皮带输送机（4）、湿式除尘器；

在所述的皮带输送机下方设置粉尘防爆型的线型感温电缆，并采用包胶的皮带滚筒；

所述的方法通过可编程逻辑控制器远程控制圆形料场（1）内的刮板取料机（2）运行、实现自动取料并经皮带输送机（4）将散装硫磺输送到快速精确装车系统（3）的缓冲料仓（6）；

所述的变频拖动自动定位牵引系统中，

配置电动机和变频器驱动跨线式铁牛牵引装置；

配置位置开关对硫磺运输列车车皮位置进行检测，配置轴编码器对硫磺运输列车车皮行进距离进行校核，通过速度和位置两种闭环回路的反馈控制实现精确定位、定点装车；

所述的快速精确装车系统（3）包括自上而下设置在钢结构塔架（5）内的缓冲仓（6）、配料闸阀（7）、定量称重仓（8）、卸料闸阀（9）、可伸缩式负压装车溜槽（10）；

所述快速精确装车系统（3）中的负压装车溜槽（10）为可伸缩式，当对集装箱进行装车作业时，溜槽伸长将集装箱装料口罩住，以防止粉尘外溢，并同时使用湿式除尘器进行负压除尘作业；

所述的缓冲仓（6）入口出口、定量称重仓（8）入口出口设置的负压除尘装置（15）和高压喷雾抑尘装置（14）。

2.如权利要求1所述的散装硫磺定点定量自动化装车方法，其特征在于：

所述的快速精确装车系统（3）通过电气控制系统和称重计量系统（12）对精确配料装置（13）进行控制；

所述的配料闸阀（7）、卸料闸阀（9）通过液压装置（11）驱动。

3.如权利要求2所述的散装硫磺定点定量自动化装车方法，其特征在于：

所述的快速精确装车系统（3）的称重计量控制系统（12）采用了冗余设计；

所述的液压装置（11）设有热油循环功能和油冷却功能，配置了辅泵和加热器，在起动主泵前对液压油进行均匀加热，并配有状态监测和故障诊断功能。

4.如权利要求3所述的散装硫磺定点定量自动化装车方法，其特征在于，所述的方法包括如下步骤：

1）所述的快速精确装车系统（3）在装车过程中缓冲仓（6）接收来自皮带输送机（4）的固态硫磺，达到储存量后开始计量装车；首先根据提前输入计算机的装车数据库要求的装车数据，通过电气控制系统和称重计量系统（12）控制缓冲仓（6）下的配料闸阀（7）向定量称重仓（8）配料；通过精确配料装置（13）对配料精度进行控制；

2）当定量称重仓（8）配料达到要求的装车数据后，配料闸阀（7）关闭，此时在变频拖动自动定位牵引系统的牵引下，将硫磺运输列车精确定位在装车位置，并将硫磺运输列车上的集装箱的装料口准确的与负压装车溜槽（10）对位；可伸缩式负压装车溜槽（10）将溜管伸到集装箱内等待装车，并将整个落料空间覆盖，以控制住装车过程中产生的粉尘，防止粉尘外泄污染环境；然后，通过电气控制系统和称重计量系统（12）控制定量称重仓（8）下的卸料闸阀（9）打开并向集装箱装车；

3）一个集装箱装车结束后，缓冲仓（6）下的配料闸阀（7）再次打开向定量称重仓（8）配料，如此反复进行，完成整列车的快速准确装车。

5.如权利要求4所述的散装硫磺定点定量自动化装车方法，其特征在于：

在散装硫磺输送全程中，设置粉尘监测、温度监测的工业电视监控装置，实时监视整个快速精确装车系统的运行情况；

所述的快速精确装车系统（3）中的湿式除尘器采用抽出湿式除尘法对落料点的粉尘进行收集，在落料点上方的喷雾喷嘴抑制粉尘的产生，并应用圆弧形无死角的落料管对转运过程中的硫磺进行全程导流；

所述的快速精确装车系统（3）中的高压喷雾抑尘系统（14）使用7MPa的高压水配合喷雾喷嘴以形成良好的雾化效果，对硫磺粉尘进行抑制。

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