试论斗轮堆取料机设备工艺流程与常用检测方式

试论斗轮堆取料机设备工艺流程与常用检测方式

周富春

（国家电力公司水电施工设备质量检验测试中心310030）

摘要:本文解读了斗轮堆取料机设备常用的一些设备工艺流程与位置检测方式，分析几种方式的利弊，并解答在不同的应用现场情况下如何进行选择与使用，可为机器设计选型提供必要参考。关于本文论述的堆取料工艺可能存有误差，只希望能为相关工作者带来帮助。

关键词:;斗轮堆取料机;检测

一、悬臂式斗轮堆取料机工艺流程

斗轮堆取料机在散状物料原料场的地面轨道上运行，通过尾车架与沿轨道纵向布置的物料输送带协同工作。主要功能是将地面皮带机送来的物料通过悬臂皮带机排放到料场中，即完成堆料作业;或从轨道两侧料场中的料堆中进行取料，即完成取料作业。在各料场物料运输系统中，斗轮堆取料机的工作通常是整个系统中的起点或终点。

斗轮堆取料机位置检测方法很多，适用的场所也都是不一样的，每种检测方法有自己的优点和缺点，因此在设计选择的时候要综合多方面的因素来选择，本文可为斗轮堆取料机位置检测的开发与应用提供简明的参考，以供借鉴。

二、斗轮堆取料机设备位置检测的主要方式

电缆滑线导轨由轨道、携缆台车、扁平软电缆及悬吊、固定配件组成。该产品的性能广泛地应用于烟草机械、铁路货场、港口等一切移动式行车的输电系统中。它虽然结构简单，但只适合少量电缆间的连接，运行距离要求不能太远。在斗轮堆取料设备上作为短距离的供电与通讯措施，或单独某个活动部件的电缆连接措施。

在斗轮堆取料机上的应用:

1)限位位置检测。主要对各机构的限位位置与特定位置进行检测。

2)俯仰角度位置检测一码盘检测法。制作专用的检测码盘来检测如俯仰角度等信息，根据检码盘的精确度可以将其做成一种较为精确的角度检测;必须有PLC或专用的计数器来进行数据处理，另外因为其容易产生累计误差，也必须设置校正(零)位置接近开关。

3)回转角度位置检测一齿轮检测法(可以看作一种特定形式的码盘)。利用设备自带的齿轮，通过对其齿数进行计数来检测角度位置的变化，比如斗轮堆取料机，门式起重器的回转齿轮检测;必须有PLC或专用的计数器来进行数据处理另外因为其容易产生累计误差，也必须设置校正(零)位置接近开关。

4)大车走行距离位置检测一直线位置检测。通过在行走轮上安装检测轮(斗轮堆取料机主动轮或从动轮)，检测在行走过程产生的脉冲来检测出走行行走距离，必须有PLC或专用的计数器来进行数据处理，另外因为其容易产生累计误差，也必须设置校正(零)位置接近开关。

5)电机速度检测一低转速与低精度的电机转速检测。通过接近开关取一个特定的检测点/盘，通过检测点/盘与电机的同步运动来检测电机的转速;缺点精度低，基本是一圈一个或几个脉冲信号，如果电机转速较快，接近开关的反应速度将无法完整地检测出电机的运行信息。

（一）编码器位置检测

编码器是一种机械检测技术与电子检测技术集合发展而来的精密检测仪器。其通过光电原理或电磁原理，将一个机械的几何位移量转换为电子脉冲信号或数据串的电子信号。再将电子信号连接到控制系统中(比如PLC、计数器、变频等)，控制系统经过逻辑数学计算运行处理最终得到测量所需的数据。

在斗轮堆取料机上的应用:

1)俯仰角度检测。在俯仰中心铰点位置，通过专门的检测连接装置(一般都是各个厂家自制的检测装置，其主要含俯仰同心检测盘、与编码器连接的检测盘、机械连接装置等)，将俯仰位置的变化量通过编码器(一般采用绝对值型编码器送给PLC)，让PLC通过计算变换成实际的俯仰角度或高度。因为机械传输机构的累计误差，一般设置校零点。

2)回转角度检测。在回转大齿圈上，通过专门的检测连接装置(一般都是各个厂家自制的检测装置，其主要含与编码器连接的检测盘、机械连接装置等)，将回转位置的变化量通过编码器(一般采用绝对值型编码器)输送给PLC，让PLC通过计算变换成实际的回转角度。因为机械传输机构的累计误差，一般设置校零点。

3)电机转速检测。通过与电机输出轴的连接，可以高效可靠地检测电机的旋转速度，而且可以提供多种接口与PLC、变频器等进行连接。

（二）倾角传感器检测

倾角传感器是一种专用检测开关，用来测量相对于水平面产生倾角变化量。其理论依据是牛顿第二定律，根据此原理在一个运动系统中当速度无法测量时，可以测量其加速度;所以当初速度己知，就可以通过积分计算出线速度，进而可以计算出直线位移。其实倾角传感器是运用惯性原理的一种加速度传感器。一般可分为:单轴倾角传感器和双轴倾角传感器。

在斗轮堆取料机上的应用:在斗轮堆取料机中，主要是用来检测俯仰机构的角度变化与自调式司机室水平位置变化的检测，因为俯仰机构与司机室机构具有变化角度小(其角度变化范围一般是在一15度至+15度之间)、变化速度慢等特点，所以非常适合采用倾角传感器。

（三）旋转变压器角度位置检测

旋转变压器本质是一种输出电压与角位移量成连续函数关系的感应式微型电机。旋转变压器主要由由1个铁心、2个定子绕组和2个转子绕组组成，其原、副绕组分别放置在定子、转子上，原、副绕组之间的电磁祸合程度与转子的转角成一定的数学函数关系。旋转变压器的位移传感器中线性可变差动变压器和旋转可变差动变压器传感器能够提供高稳定性、高可靠性的位置检测，其具有无限分辨率、多通道输出匹配的独特功能。

在斗轮堆取料机上的应用:旋转变压器主要是用于斗轮堆取料机的角度位置变化检测。

（四）激光与红外测距

激光与红外测距的检测原理是:在光速固定不变的前提下，利用激光传输时间来测量距离，即通过测量激光往返目标所需时间来确定目标距离，它是一种连续的非接触式位置检测。在斗轮堆取料机上的应用:主要是用在走行距离位置的检测，以及同轨道设备之间的防碰撞保护。

（五）料位料高检测

在斗轮堆取料机应用中料位料高检测主要是采用超声波料位计与雷达料位计两种方式;超声波和雷达因为其测量原理的不同，所以其应用场合有一定的区别。雷达波是一种电磁波，不需要传播媒介，与被测物质的介电常数有关;而超声波是一种机械波，需要传播媒介，与被测物质的密度有关。对于它们的使用选择，被测物体介质方面，对于介电常数很低的物质，雷达的测量效果一般很差，所以固体物质一般用超声波，但对于机械波有吸收的物体，却只能够选择雷达。

（六）其他新型检测方法

除了以上应用较广的检测技术外，其他最新发展的检测技术主要有:

1)数字式刻度编码位置检测系统，它是利用RFID无线射频识别技术来进行非接触式数据通信，从而达到识别目标，并进行数据交换的目的;

2)电力线式现场总线定位技术，它是利用编码技术与总线技术来检测不同位置的检测技术;

3)GPS定位技术，利用在斗轮堆取料机固定位置中心点、运动悬臂端点安装GPS定位装置，实现斗轮堆取料机在料场的定位。

三、结语

总的来说，传感器检测技术在斗轮堆取料机等移动设备中有着不可替代的地位，传感器检测并提供给斗轮堆取料机进行数据处理和运行指示所必需的原始位置信息，很大程度上影响和决定着斗轮堆取料机设备的整体性能的好坏。斗轮机结合限位开关与接近开关的检测、大车位置定位技术、料高检测技术、斗轮机旋转角度、悬臂俯仰角度及悬臂臂长计算出斗轮准确位置，中控室采得斗轮机斗轮地址，动态显示散货堆场每台斗轮机在料线上的准确位置及工作状态，斗轮地址结合每条料线上进口的皮带秤或者每台斗轮机上的皮带秤，动态统计每台斗轮机在用户指定位置或者划定区域中堆/取料的准确数量，便于管理。另外结合盘煤仪、视频监控与自动控制技术可以实现斗轮堆取料机的无人化料场控制。

参考文献

[1]何恩江，闻德轩.变频调速在斗轮堆取料机行走控制系统中的应用[J]哈尔滨轴承，2006(02):23-25.

[2]李园园.斗轮机位置环优化系统的研究[D].秦皇岛:燕山大学，2012.

[3]任志刚，张亮.臂式斗轮堆取料机俯仰角度的检测装置[J].起重运输机械，2014（5).