PLC智能化跟踪混装车炸药配比.pdf

第6 l 卷第3 期 20 O9 年8 月 有色金属 N o n f e r r o u sM e t a l s V 0 1 ．6 1 ．N o ．3 A u g ． 2O 09 P L C 智能化跟踪混装车炸药配比 温群明 江西铜业集团公司德兴铜矿，江西德兴3 3 4 2 2 4 摘要德兴铜矿混装车原有计量控制系统无法对炸药的组分水相、油相接流量配比系数进行制药过程控制，炸药的质量不 稳定，直接影响爆破效果，为此采用P L c 智能跟踪配比，从技术改造方面解决这个难题。 关键词爆破工程；乳化混装车；P L c 智能跟踪；炸药质量；爆破效果 中图分类号T D 2 3 5 文献标识码A文章编号l o o l 0 2 l l 2 0 0 9 0 3 一0 1 3 5 一0 3 1 混装车采用智能跟踪配比的背景 德兴铜矿自1 9 8 6 年底引进美国埃利克化学工 业公司第1 台P P 乳化混装车以来，爆破生产实现了 由人工装药向机械化装药的过渡，由于乳化炸药具 有良好抗水性和稳定性，混装车逐步得以推广使用， 极大地促进了矿山爆破能力提升。P P 混装车是集 炸药的混制、泵送、运输于一体的移动式炸药加工 厂，所有料仓 水相罐、油相罐、发泡剂罐等 ，制药 设备 水相泵、油相泵，乳化器、混合器、浆状泵等 都组装在上盘箱体内。上盘制药设备均由液压马达 驱动，液压流控阀无级调速，炸药组分油相、水相流 量靠手动调节标定，装入孔内的炸药量由计数器和 脉冲发生器组成控制电路延时控制。 到2 1 世纪初期，P P 混装车大部分仍是美国2 0 世纪8 0 年代的产品和技术，在炸药质量控制方面暴 露出诸多缺陷。其一是无法对油相、水相两组分的 配比进行过程控制自动调节，当水相或油相管路出 现堵塞时，炸药配比就改变，如操作工责任心，液压 系统等因素影响，油相、水相的流量是不稳定的，人 工校准，调整的流量值只是瞬时值，参照值，并不是 恒定值，真实值。其二是下孔装药量的控制，由脉冲 时间来控制。这些缺陷直接影响了炸药质量、果爆 破效果。为此，必须对混装车计量控制系统进行 P L C 智能化改造。 2 P L C 智能跟踪配比技术方案 选用能真实反映其流量的电磁流量计及旋转活 收稿日期2 0 0 8 一1 2 2 5 作者简介温群明 1 9 6 6 一 ，男，江西宁都县人，工程师，硕士，主要 从事混装炸药车及装药设备等方面的研究。 塞流量计取代原有的玻璃转子流量计，采用P L c 电液比例阀组成的闭环控制系统，实现油相自动跟 踪水相流量的变化。系统原理见图l 。 图1智能跟踪配比系统原理图4 F i g ．1I n t e l l i g e n tt r a c k i n gs y s t e m8 c h e m a t i cr a t i o 项目实施方案主要包括以下内容。 1 流量计 的选型。水相流量计，因水相溶液具有较好导电性 能，其流量计采用美国E H 公司的电磁流量计，型 号为5 0 P 4 0 一E A O A I A A O A B A A ，通径为西1 1 ／2 。 乳化油相流量计，选用旋转活塞流量计L s 一2 5 A 上 海九仪厂生产，通径1 “。 2 P L c 采用德国西门子 S 7 2 0 0 型，带扩展模块。 3 电液比例阀及比例放 大器采用意大利a t o s 公司的产品，根据测定的水相 泵、油相泵的工作转速，乘以马达排量得出阀的额定 流量，水相的比例阀采用4 5 L ／m i n ，油相比例阀采用 4 5 L ／m i n 。 4 为了加强炸药生产质量管理，整个控 制系统对核心参数授权加密，操作人员只能修改每 个炮孑L 的装药量，关键参数的修改由专业人员完成。 5 根据炸药车现场工作的要求，把每车装药过程 分为初始化、正常装药及清洗工况。 6 增设自动 报警停机系统，当水相或油相堵塞较严重，实际流量 低于规定值的6 0 ％时，系统自动报警停机，防止不 万方数据 1 3 6 有色金属第6 l 卷 合格炸药进入炮孔。 7 人性化设计，操作简单明 了，控制箱面板上共有4 个常用按钮，2 个指示灯， 分别是系统运行指示灯 绿 、系统状态指示灯 红 、系统启动按钮、系统停止按钮。控制系统有 F 1 ～F 8 功能键，完成分别各自的功能。 图l 中P L C 输出0 ～2 0 m A D C 电流，带扩展模 块。比例放大器输出0 ～3 A 电流，控制电液比例阀 阀芯的开启度，来决定水相、油相液压马达的转速， P L C 采用梯形图语言编程。 图中水相流量计为整体式电磁流量计，美国E H 公司产品，其测量流量的原理是测量管里流体 所受科氏力的反作用力会引起管子变形产生进口和 出口的相位差。电磁流量计流量信号E x 与流体体 积流量Q 之间成线性关系。调试前，须解密才能进 入系统，显示屏会弹出编程矩阵，依次输入所需的参 数，设定1 个脉冲宽度等于0 ．0 1 L 的体积流量。电 磁流量计垂直安装，要求进口端直管段长度为6 ～ 1 0 倍通径，出口端为2 ～4 倍通径。油相流量计选 用旋转活塞式流量计，1 6 0 ～1 6 0 0 L ／h 其转数输出 轴上设有联接口，装有脉冲转换器，输出4 ～2 0 m A 直流电流 ，为保证测量精度，安装流量计时连接法 兰处密封可靠不得进空气，传感器装到位应在实际 温度和压力下进行零点校正，比例放大器装后也相 应作增益和校零检测。为了提高控制柜减振性能， 在控制柜固定底脚加装了减振块，为了防止水汽等 侵入控制箱内，箱体盖板加装了密封装置。人性化 的设计还体现在便于设备管理方面上，比如要了解 动态显示数据，输入密码术木术水，按下F 2 键，通过 菜单上、下翻屏输入即可，详见图2 。其他数据调 试，如比例阀开度按F 3 进入，投料设定按F 1 进入。 口亟垂塑口 垂夏 、堡垦坠 按下F 1 键山 r ’。。’’’’。’1 厂] } 曼j 凄藩曩薹l 堡王坠堡．J [ F 2 】瞬时流量| ．J 苎￡竺j 墅1 1 按下F 1 键L _ 厂一按F 2 键 ◆水相累计口L I ◆水相瞬时流量口口L 抽i n ◆油相累计口L I ◆油相瞬时流量口口u m i n 按下翻按上翻 l ◆水相累计口口k g I l ◆油相累计口口k l 按下翻l千按上翻 广土L I 水相分钟流量l 口口I √m { n 图2自动控制操作菜单 F i g ．2 A u t o m a t i cc o n t m lo p e r a t i o nm e n u 3实施智能跟踪方案后的效果 2 0 0 4 年元月份该项目立项，经过3 个月的技术 认证，2 0 0 4 年6 月在1 号炸药车上开始实施，7 月份 正式投入现场使用，通过一系列调试爆破取样检测， 取得了改造的第一手资料，见表l 。 表11 。车改造后运行技术参数 T a b l e1 0 p e r a t i n gt e c h n i c a lp a r a m e t e r so f 孟o d i f i e d1 4 c a r 改造前，水相油相流量精度3 ％以上，且不稳 定，经改造，油相流量自动跟踪水相流量变化精度在 0 ．5 ％以内，密度在1 ．1 4 ～1 ．2 k g ／d m 3 。乳化效果 较好，未出现破乳现象，爆速在4 8 0 0 m ／s 以上，较原 来3 8 0 0 m ／s 有大幅度提高，大块率控制在0 ．5 ％～ 0 ．6 ％、根底率控制在0 ．7 ％～0 ．8 5 ％左右，均有 1 0 ％以上的降幅。 综合平均，得出炸药性能指标，密度1 ．1 4 ～ 1 ．2 k g ／d m 3 ，地表爆速P V C 管4 8 0 0 ～5 0 0 0 m ／s ，为提 高系整个控制系统经历了高温酷暑和严寒天气的考 验，做到了无故障运行，装药效率由原来的2 0 0 k g ／ m i n 上升到3 0 0 k g ／m i n ，爆破质量有较大提高。如改 造车大块率比未改造车降低1 0 ％，根底率降低 1 3 ％，之后对其他机台分期分批进行了改造，建立了 技术改造数据库，见表2 。 万方数据 第3 期 温群明P L c 智能化跟踪混装车炸药配比 1 3 7 改造前7 。，6 。，5 8 水相油相流量精度3 ％以上， 且不稳定，经改造，油相流量自动跟踪水相流量变化 精度在0 ．7 ％以内，密度在1 ．1 4 1 ．2 0 k g ／d m 3 之 间。乳化效果未出现破乳现象，爆速在4 8 0 0 m ／s 以 上，较原来3 8 0 0 m ／s 有大幅度提高，大块率控制在 0 ．5 ％～0 ．6 ％、根底率控制在0 ．7 ％一0 ．8 5 ％左右， 均有1 0 ％以上的降幅。 改造后的车辆炸药质量稳定，性能优越，达到了 改造前的预期效果。 随着矿山开采不断下移，岩石硬度不断加大，对 炸药质量要求越来越高，采用智能化跟踪配比能从 根本上确保炸药各组份配比正确，保证炸药质量，建 议在国内其他炸药车上推广应用。 A p p U c a t i o no fP L CI n t e U i g e n tR a t i oT r a c k i n gS y s t e mt oE x p l o s i V e sM i x e dV e h i c I e 形E ⅣQ Ⅱ凡一m i 昭 D e 并西z gC o i P p e r 肼i 凡e ，．，i Ⅱn g 茁ic o p p e rC o 甲o ，’Ⅱt i o n ，D e z i n g ，3 3 4 2 2 4 ，“Ⅱn g z i ，c i 凡口 A b s t r a c t T h eo r i g i n a ln e a s u r e m e n ts y s t e mo fh y b r i dc a r si nD e x i n gC o p p e rM i n ei su n a b l et oc o n t r o lt h ec o e f 珏c i e n t so f w a t e rp h a s ea n do i lp h a s ev o l u m er a t i oo ft h ee x p l o s i V e sc o m p o s i t i o na c c o r d i n gt ot h ep h a r m a c e u t i c a lp r o c e s s e o n t r o l ，s ot h eq u a l i t yo ft h ee x p l o s i v e sp r o d u c ti su n s t a b l e ，b l a s t i n gr e s u l ti sd i r e c t l yi n n u e n c e d ． T h ea p p l i c a t i o no f t h ei n t e l l i g e n tP L Ct ot r a c k i n gr a t i oo ft h ee x p l o s i v e sc o m p o s i t i o n ，t h i sp r o b l e mi ss 0 1 V e df ●o mt h et e c h n i c a la s p e c t ． K e y w o r d s b l a s t i n ge n g i n e e r i n g ； e m u l s i o nm i x e dc a r ；P L Ci n t e l l i g e n tt r a c k i n g ；e x p l o s i V eq u a l i t y ； b l a s t i n g P ￡f e c t 万方数据