一種散裝硫磺定點定量自動化裝車方法
2023-04-23 17:31:01
專利名稱：一種散裝硫磺定點定量自動化裝車方法
技術領域：
本發明涉及一種散裝貨物的自動化裝車方法，特別涉及一種散裝硫磺的貨櫃多點自動計量快速裝車方法。
背景技術：
硫磺是石油化工、天然氣處理、礦物冶煉、煤化工等生產過程中產生的大量硫化氫氣體經過硫磺回收裝置形成液硫，再經過成型工藝變成塊狀、顆粒或粉狀固體，以便於儲存與運輸。作為上述生產過程中為保護環境回收的副產品，硫磺也是一種重要的化工原料。由於硫磺自身具有的刺激性、易燃易爆、不良導體以及酸化腐蝕等危害，對硫磺的生產、儲存、 裝卸、運輸和使用的安全和環保方面都提出了更高要求。本發明主要針對散裝硫磺的裝車方法。現有的硫磺裝車方法主要分為袋裝裝車和貨櫃或貨船散裝定量裝車的方法。對於袋裝裝車方法，目前常用的方法首先是將固態硫磺從硫磺生產現場或儲存場根據運輸和銷售要求分別計量並用袋子分裝後儲存或自動包裝碼垛；然後根據需要用人工或叉車送到汽車、火車裝車站場或貨船碼頭，再由人工或吊裝設備裝入汽車、火車或貨船; 袋裝硫磺也可以通過人工裝貨櫃後，再由汽車或火車運輸。由於存在自動化程度低，人工操作控制，裝袋計量精度差，裝車速度慢、效率低，勞動強度大，佔用場地大，對環境汙染較為嚴重等問題，因此這種方法目前只是在煉油廠、規模較少的天然氣淨化廠、化工廠等硫磺產量或使用量不大的生產企業採用。對於吞吐量較大的碼頭或轉運點，通常還有一種方法是固態硫磺在儲存場地通過鏟車或鬥輪取料機轉運到皮帶機後轉運到儲料鬥；或由抓斗機直接裝入儲料鬥，再由儲料鬥通過人工裝袋後裝車、裝船外運。但這種方法仍然存在計量精度低、裝車速度慢、自動化程度低、人為影響大、環境汙染嚴重、受天氣影響較大等問題。對於貨櫃散裝定量裝車方法，目前常用的方法是在固態硫磺儲存場地通過鏟車或鬥輪取料機將散裝硫磺轉運到裝料皮帶機，再經儲料鬥直接裝幹散特殊貨櫃，再由汽車將貨櫃倒運至火車裝車站臺裝車後外運或由汽車直接外運至目的地。該方法儘管在碼頭和轉運站常用，但仍然是由人工操作，再通過汽車衡稱重，稱重誤差較大；需要經過多次轉運，裝車速度慢、效率較低，並存在二次汙染等問題。對於貨船散裝定量裝車方法，目前常用的一種方法是在固態硫磺存儲場地通過取料機取料和皮帶機輸送直接裝船或由抓斗機直接裝船，再由貨船運至目的地。該方法一般由皮帶秤或吊鉤秤稱重，誤差較大；且作業環境不封閉，受天氣影響較大，極易造成二次汙染。在國外一些硫磺生產企業和大型天然氣淨化廠，固態硫磺在儲存場地由鏟車取料轉運到皮帶機，經儲料鬥有人工直接裝入火車敞車車皮後運到目的地。該方法由軌道衡稱重，稱重誤差較大、裝車速度慢、自動化程度不高、人為影響大、勞動強度大、佔地面積大、露天作業、環境汙染嚴重、粉塵對生產人員健康影響較大、裝車受天氣影響大等問題
發明內容
為解決目前現有技術散裝硫磺裝車方法普遍存在的稱量精度低、裝車速度慢、自動化程度不高、人為影響大、勞動強度大、佔地面積大、露天作業、環境汙染嚴重、粉塵對生產人員健康影響較大、裝車作業受天氣影響大等問題，本發明提出了一種採用先進的自動化控制、稱重計量以及連續輸送技術的散裝硫磺全封閉、連續輸送、定點定量快速精確裝車方法。本發明的目的是通過以下技術方案來實現的本發明的散裝硫磺定點定量自動化裝車方法，包括皮帶輸送系統、變頻拖動自動定位牽引系統和快速精確裝車系統3，其特徵在於所述的皮帶輸送系統將封閉的圓形料場1、硫磺成型裝置或其它硫磺堆場的散裝硫磺輸送到快速精確裝車系統3 ；所述的變頻拖動自動定位牽引系統牽引硫磺運輸列車準確停在裝車位置；所述的快速精確裝車系統3將來自於皮帶輸送系統的散裝硫磺精確計量並快速定點裝入硫磺運輸列車。在具體實施中，所述的皮帶輸送系統包括皮帶輸送機4、溼式除塵器；在所述的皮帶輸送機下方設置粉塵防爆型的線型感溫電纜，並採用包膠的皮帶滾筒。所述的方法通過可編程邏輯控制器遠程控制圓形料場1內的刮板取料機2運行、 實現自動取料並經皮帶輸送機4將散裝硫磺輸送到快速精確裝車系統3的緩衝料倉6。所述的變頻拖動自動定位牽引系統中，配置電動機和變頻器驅動跨線式鐵牛牽引裝置；配置位置開關對硫磺運輸列車車皮位置進行檢測，配置軸編碼器對硫磺運輸列車車皮行進距離進行校核，通過速度和位置兩種閉環迴路的反饋控制實現精確定位、定點裝車。所述的快速精確裝車系統3包括自上而下設置在鋼結構塔架5內的緩衝倉6、配料閘閥7、定量稱重倉8、卸料閘閥9、可伸縮式負壓裝車溜槽10。所述快速精確裝車系統3中的負壓裝車溜槽10為可伸縮式，當對貨櫃進行裝車作業時，溜槽伸長將貨櫃裝料口罩住，以防止粉塵外溢，並同時使用溼式除塵器進行負壓除塵作業；所述的緩衝倉6入口出口、定量稱重倉8入口出口設置的負壓除塵裝置15和高壓噴霧抑塵裝置14。所述的快速精確裝車系統3通過電氣控制系統和稱重計量系統12對精確配料裝置13進行控制；所述的配料閘閥7、卸料閘閥9通過液壓裝置11驅動。所述的快速精確裝車系統3的稱重計量控制系統12採用了冗餘設計；所述的液壓裝置11設有熱油循環功能和油冷卻功能，配置了輔泵和加熱器，在起動主泵前對液壓油進行均勻加熱，並配有狀態監測和故障診斷功能本發明所述的散裝硫磺定點定量自動化裝車方法包括如下步驟1.所述的快速精確裝車系統3在裝車過程中緩衝倉6接收來自皮帶輸送機4的固態硫磺，達到儲存量後開始計量裝車；首先根據提前輸入計算機的裝車資料庫要求的裝車數據，通過電氣控制系統和稱重計量系統12控制緩衝倉6下的配料間閥7向定量稱重倉8 配料；通過精確配料裝置13對配料精度進行控制；2.當定量稱重倉8配料達到要求的裝車數據後，配料閘閥7關閉，此時在變頻拖動自動定位牽引系統的牽引下，將硫磺運輸列車精確定位在裝車位置，並將硫磺運輸列車上的貨櫃的裝料口準確的與負壓裝車溜槽10對位；可伸縮式負壓裝車溜槽10將溜管伸到貨櫃內等待裝車，並將整個落料空間覆蓋，以控制住裝車過程中產生的粉塵，防止粉塵外洩汙染環境；然後，通過電氣控制系統和稱重計量系統12控制定量稱重倉8下的卸料閘閥 9打開並向貨櫃裝車；3. 一個貨櫃裝車結束後，緩衝倉6下的配料閘閥7再次打開向定量稱重倉8配料，如此反覆進行，完成整列車的快速準確裝車。同時，在散裝硫磺輸送全程中，設置粉塵監測、溫度監測的工業電視監控裝置，實時監視整個快速精確裝車系統的運行情況；所述的快速精確裝車系統3中的溼式除塵器採用抽出溼式除塵法對落料點的粉塵進行收集，在落料點上方的噴霧噴嘴抑制粉塵的產生，並應用圓弧形無死角的落料管對轉運過程中的硫磺進行全程導流；所述的快速精確裝車系統3中的高壓噴霧抑塵系統14使用7MPa的高壓水配合噴霧噴嘴以形成良好的霧化效果，對硫磺粉塵進行抑制。具體說來，本發明所述的皮帶輸送系統是將散裝硫磺自封閉的圓形料場或硫磺成型裝置輸送到快速精確裝車系統；變頻拖動自動定位牽引系統在連續裝車過程中牽引整列車運動並根據裝車要求使列車準確停在要求的裝車位置以實現定點裝車；快速精確裝車系統實現對散裝硫磺的精確計量和快速裝車。所述的皮帶輸送系統，通過快速精確裝車系統的PLC集中控制系統遠程控制設置在圓形料場內的刮板輸送機運行，自動取料並轉送至皮帶機，經過裝載將散裝硫磺輸送到快速精確裝車系統的緩衝料倉。在皮帶輸送機下方設置粉塵防爆型的線型感溫電纜，監視硫磺輸送過程中溫度的變化；採用包膠的皮帶滾筒，防止靜電和火花、減少腐蝕，大大延長使用壽命；在皮帶輸送轉運過程中置溼式除塵器、噴霧抑塵裝置、圓弧形落料管等設施，減少和消除粉塵；設置工業電視監控裝置，實時監視刮板機取料和皮帶輸送系統的運行情況。所述的變頻拖動自動定位牽引系統，採用跨線式鐵牛牽引裝置，配置足夠功率的電動機和高可靠性的變頻器以適應裝車過程中整列車質量的變化和反覆啟停的需要；配置位置開關對車皮位置進行檢測，配置軸編碼器對車皮行進距離進行校核，通過速度和位置兩種閉環迴路的反饋控制，實現精確定位、定點裝車。所述的快速精確裝車系統中，所有電氣設備全部採用粉塵防爆型，並對所有與硫磺接觸的設備均採取消除靜電和防腐措施，整個系統全部封閉，作業環境無塵。裝車過程中緩衝倉接收皮帶機輸送來的固態硫磺，達到一定的儲存量後開始計量裝車。首先根據提前輸入計算機的裝車資料庫要求的裝車數據，由程序控制緩衝倉下的配料間閥向定量稱重倉配料；為保證硫磺這種細粒散裝物料的裝車配料精度和配料速度，本發明專門設計了粗、精給料多階段漸次逼近的動態配料控制策略對配料精度進行精確控制，很好地達到了要求的裝車精度和裝車速度；當定量稱重倉配料達到要求的裝車數據後配料間閥完全關閉，此時在變頻拖動自動定位牽引系統的牽引下，待裝車廂精確定位在裝車位置，將平板車上的兩個貨櫃四個裝料口準確的與負壓裝車溜槽對位；可伸縮式負壓裝車溜槽將溜管伸到貨櫃內等待裝車，並將整個落料空間覆蓋，以控制住裝車過程中產生的粉塵，防止粉塵外洩汙染環境；車廂到位後，程序控制定量稱重倉下的卸料間閥打開，通過可伸縮式負壓裝車溜槽的溜管向貨櫃內卸料；卸料完畢後定量稱重倉下的卸料閘閥關閉，同時緩衝倉下的配料閘閥打開，向定量稱重倉再次配料；如此反覆，完成整列車的快速準確裝車。稱重計量系統是整個快速精確裝車系統的核心，高性能的重量傳感器和配料閘閥組成的控制策略使得配料精度達到0. 1 %，配料速度高達1噸/秒；液壓裝置是整個快速精確裝車系統的重要執行機構，為保證系統的安全可靠正常運行，配置了熱油循環功能和油冷卻功能，控制系統採用了冗餘設計，以及必要的狀態監測和故障診斷功能，保證液壓裝置的全天候正常運行；除塵抑塵採用溼式除塵器和高壓噴霧抑塵以及伸縮溜槽負壓除塵等措施，儘可能控制和減少硫磺粉塵對環境的汙染，並在適當部位設置了粉塵監測和安全監測裝置；設置工業電視監測裝置，實時監視整個快速精確裝車系統的運行情況，以便於運行人員在裝車集控室內對快速精確裝車系統進行操作。本方法所使用的設備、裝置、系統、方法……，凡是沒有特別說明的，可以參見{1}《運輸機械設計選用手冊》第1版(化學工業出版社袁紐等編2008年3月出版)；{2}《除塵裝置系統及設備設計選用手冊》第1版(化學工業出版社唐敬麟等編 2004年1月出版)；[3]實用新型專利CN2510452Y 「新型快速自動定量裝車裝置」。本發明結合變頻拖動定點控制技術、刮板取料機自動取料和皮帶輸送機連續輸送的優勢，將散裝硫磺採用皮帶輸送機連續輸送和快速精確裝車系統相結合，實現定點定量快速精確裝車，可以帶來如下明顯效果1)計量精度高、裝車速度快、生產系統連續運轉，裝車效率高、車皮周轉快；2)自動化程度高、操作簡便、人為影響小，勞動強度小，生產人員大大減少；3)實現散裝硫磺全封閉、全天候安全作業、達到減少佔地、節省投資的目的；4)高效的除塵抑塵措施，有效控制在取料和裝料過程中粉塵外洩和二次飛揚，有效地改善了工作環境，提高了作業安全性；5)系統工藝布置緊湊、減少設備佔地，場地利用率高，不需要貨櫃堆放場地及汽車迴轉場地；6)實現固態散裝硫磺不經儲存直接裝車外運，減少儲存場地和二次倒運，滿足大規模生產的需要，有效降低了生產和儲存成本；採用本發明的這種方法將使硫磺生產、運輸企業獲得明顯的經濟效益和社會效
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圖1散裝硫磺定點定量自動化裝車流程示意2快速精確裝車系統示意圖
圖3圖2的側視示意圖
具體實施例方式下面結合附圖對本發明作進一步詳細地描述。散裝硫磺定點定量自動化裝車流程如圖1所示。生產的固態硫磺轉入圓形料場1 儲存，當需要裝車時，逆物料方向順序啟動整個刮板取料機2和皮帶輸送機4，將硫磺輸送到快速精確裝車系統3，待裝貨櫃列車在變頻拖動自動定位牽引系統的牽引下由快速精確裝車系統3實現對整列貨櫃的精確計量和快速裝車。快速精確裝車系統3的結構示意如圖2、圖3所示。每次裝車要完成對一個平板車上最多兩個貨櫃的同時裝車，因此所發明的定點定量精確快速自動化裝車系統包括了一套鋼結構塔架5、兩套緩衝倉6、兩套定量稱重倉8、四套配料閘閥7、四套卸料閘閥9、兩套精確配料裝置13、四套可伸縮式負壓裝車溜槽10、一套液壓裝置11、一套電氣控制系統、兩套稱重計量系統12、一套負壓除塵裝置15、一套高壓噴霧抑塵裝置14等。因為貨櫃裝車時只能從兩個落料口裝料，為保證裝車時硫磺較均勻地分布於每個貨櫃內，本發明將整個定量稱重倉8在內部均勻分割成兩部分，並分兩次進行粗、精漸次精確配料。在變頻拖動自動定位牽引系統將列車牽引定位到裝車位置之前，快速精確裝車系統3完成了定量稱重倉8兩側的粗、精漸次精確配料，等待裝車。如此循環往復，直至裝完整列車。以上過程由裝車系統程序控制自動完成，操作人員在集控室下達操作指令和完成輔助工作。最終自動生成並列印出符合要求的裝車單據。如圖1、圖2、圖3所示，這種散裝硫磺定點定量自動化裝車方法，利用快速精確裝車系統具有計量精度高、裝車速度快、自動化程度高、環保性能突出、佔地面積小的特點，結合變頻拖動定點控制技術和刮板機自動取料及皮帶連續輸送物料的優勢，將皮帶連續輸送和快速精確裝車系統有機結合起來，實現散裝硫磺全封閉、全天候運行、連續輸送、定點定量快速精確裝車，同時也達到減少佔地、節省投資的目的。實施例某天然氣淨化廠全年硫磺產量約300萬噸，每天產量約8640噸，這麼大硫磺產量如何儲存、裝車外運以確保硫磺生產銷售各環節協調運轉都是需要解決的關鍵問題。如果採用袋裝裝車的方法，不管是自硫磺倉庫裝車，還是自硫磺成型自動包裝碼垛直接裝車，按一分鐘每人搬一袋計算，需要現場搬運人員每班大約250人，且搬運人員勞動強度很大。這種方法不僅是裝車精度不能保證，同時要多次倒運，裝車速度慢、裝車效率低，不能適應大規模生產的需要；大量的搬運人員，對淨化廠的安全運行存在隱患；同時如此大規模的生產需要建設多條包裝線和佔用很大的場地，因此該方案不適用本工程。如果散裝硫磺採用目前常用的貨櫃裝車外運的方法，不僅是裝車精度不能保證，而且需要大量的備用貨櫃和很大的貨櫃堆放站臺及汽車迴轉場地，約16350平方米；貨櫃的裝卸時間較長，裝車效率不高，每班需要作業人員約30人左右。同時需要較大的堆取料露天作業場地，天氣對裝車有很大影響且會對環境造成汙染。該方案一次性投資高且存在汙染問題。採用本發明提出的圓形料場密封儲存，刮板取料機自動取料、皮帶輸送機連續輸送和快速精確裝車系統定點定量自動化裝車的方法，一方面是裝車精度高、裝車速度快，裝車精度達到0. 1%，6分鐘之內完成從牽引定位、開蓋、配料、計量、裝完一個平板車兩個貨櫃M噸硫磺的作業；一方面節省了大量的硫磺存儲場地，這種方案工藝設備布置緊湊、 佔用場地較小，不再需要貨櫃堆放場地和汽車迴轉場地，也不必備用貨櫃，實現了列車隨到隨裝，裝車外運能力和車皮周轉率大大提高，很好地滿足了大規模硫磺生產各環節協調運轉的需要；一方面由於自動化程度高，裝車計量過程中的人為因素被徹底排除，勞動強度大大降低，作業人員大大減少，每套裝車系統每班僅需操作和維護人員6人左右；另一方面，由於採用全封閉的除塵抑塵措施，作業環境條件大大改善，環境汙染得到有效控制；這些都對硫磺的安全、高效生產提供了有力的保障。
權利要求
1.一種散裝硫磺定點定量自動化裝車方法，包括皮帶輸送系統、變頻拖動自動定位牽引系統和快速精確裝車系統(3)，其特徵在於所述的皮帶輸送系統將封閉的圓形料場(1)、硫磺成型裝置或其它硫磺堆場的散裝硫磺輸送到快速精確裝車系統(3)；所述的變頻拖動自動定位牽引系統牽引硫磺運輸列車準確停在裝車位置；所述的快速精確裝車系統(3)將來自於皮帶輸送系統的散裝硫磺精確計量並快速定點裝入硫磺運輸列車。
2.如權利要求1所述的散裝硫磺定點定量自動化裝車方法，其特徵在於所述的皮帶輸送系統包括皮帶輸送機(4)、溼式除塵器；在所述的皮帶輸送機下方設置粉塵防爆型的線型感溫電纜，並採用包膠的皮帶滾筒。
3.如權利要求2所述的散裝硫磺定點定量自動化裝車方法，其特徵在於所述的方法通過可編程邏輯控制器遠程控制圓形料場(1)內的刮板取料機( 運行、 實現自動取料並經皮帶輸送機(4)將散裝硫磺輸送到快速精確裝車系統(3)的緩衝料倉 (6)。
4.如權利要求3所述的散裝硫磺定點定量自動化裝車方法，其特徵在於所述的變頻拖動自動定位牽引系統中，配置電動機和變頻器驅動跨線式鐵牛牽引裝置；配置位置開關對硫磺運輸列車車皮位置進行檢測，配置軸編碼器對硫磺運輸列車車皮行進距離進行校核，通過速度和位置兩種閉環迴路的反饋控制實現精確定位、定點裝車。
5.如權利要求4所述的散裝硫磺定點定量自動化裝車方法，其特徵在於所述的快速精確裝車系統(3)包括自上而下設置在鋼結構塔架(5)內的緩衝倉(6)、配料閘閥(7)、定量稱重倉(8)、卸料閘閥(9)、可伸縮式負壓裝車溜槽(10)。
6.如權利要求5所述的散裝硫磺定點定量自動化裝車方法，其特徵在於所述快速精確裝車系統C3)中的負壓裝車溜槽(10)為可伸縮式，當對貨櫃進行裝車作業時，溜槽伸長將貨櫃裝料口罩住，以防止粉塵外溢，並同時使用溼式除塵器進行負壓除塵作業；所述的緩衝倉(6)入口出口、定量稱重倉(8)入口出口設置的負壓除塵裝置(1 和高壓噴霧抑塵裝置(14)。
7.如權利要求6所述的散裝硫磺定點定量自動化裝車方法，其特徵在於所述的快速精確裝車系統C3)通過電氣控制系統和稱重計量系統(1 對精確配料裝置(13)進行控制；所述的配料閘閥(7)、卸料閘閥(9)通過液壓裝置(11)驅動。
8.如權利要求7所述的散裝硫磺定點定量自動化裝車方法，其特徵在於所述的快速精確裝車系統(3)的稱重計量控制系統(1 採用了冗餘設計；所述的液壓裝置(11)設有熱油循環功能和油冷卻功能，配置了輔泵和加熱器，在起動主泵前對液壓油進行均勻加熱，並配有狀態監測和故障診斷功能。
9.如權利要求8所述的散裝硫磺定點定量自動化裝車方法，其特徵在於，所述的方法包括如下步驟1)所述的快速精確裝車系統C3)在裝車過程中緩衝倉(6)接收來自皮帶輸送機(4)的固態硫磺，達到儲存量後開始計量裝車；首先根據提前輸入計算機的裝車資料庫要求的裝車數據，通過電氣控制系統和稱重計量系統(1 控制緩衝倉(6)下的配料閘閥(7)向定量稱重倉(8)配料；通過精確配料裝置(1 對配料精度進行控制；2)當定量稱重倉(8)配料達到要求的裝車數據後，配料閘閥(7)關閉，此時在變頻拖動自動定位牽引系統的牽引下，將硫磺運輸列車精確定位在裝車位置，並將硫磺運輸列車上的貨櫃的裝料口準確的與負壓裝車溜槽(10)對位；可伸縮式負壓裝車溜槽(10)將溜管伸到貨櫃內等待裝車，並將整個落料空間覆蓋，以控制住裝車過程中產生的粉塵，防止粉塵外洩汙染環境；然後，通過電氣控制系統和稱重計量系統(1 控制定量稱重倉(8)下的卸料閘閥(9)打開並向貨櫃裝車；3)一個貨櫃裝車結束後，緩衝倉(6)下的配料閘閥(7)再次打開向定量稱重倉(8) 配料，如此反覆進行，完成整列車的快速準確裝車。
10.如權利要求9所述的散裝硫磺定點定量自動化裝車方法，其特徵在於 在散裝硫磺輸送全程中，設置粉塵監測、溫度監測的工業電視監控裝置，實時監視整個快速精確裝車系統的運行情況；所述的快速精確裝車系統(3)中的溼式除塵器採用抽出溼式除塵法對落料點的粉塵進行收集，在落料點上方的噴霧噴嘴抑制粉塵的產生，並應用圓弧形無死角的落料管對轉運過程中的硫磺進行全程導流；所述的快速精確裝車系統(3)中的高壓噴霧抑塵系統(14)使用的高壓水配合噴霧噴嘴以形成良好的霧化效果，對硫磺粉塵進行抑制。
全文摘要
本發明為一種散裝硫磺定點定量自動化裝車方法。本發明的裝車方法包括皮帶輸送系統、變頻拖動自動定位牽引系統和快速精確裝車系統(3)，其特徵在於所述的皮帶輸送系統將封閉的圓形料場(1)、硫磺成型裝置或其它硫磺堆場的散裝硫磺輸送到快速精確裝車系統(3)；所述的變頻拖動自動定位牽引系統牽引硫磺運輸列車準確停在裝車位置；所述的快速精確裝車系統(3)將來自於皮帶輸送機(4)的散裝硫磺精確計量並快速定點裝入硫磺運輸列車。本發明達到了計量精度高、裝車速度快、自動化程度高、佔用場地小、環保無塵、全封閉安全作業、全天候自動化連續裝車的目的。
文檔編號B65G69/18GK102381569SQ201010271448
公開日2012年3月21日 申請日期2010年9月3日 優先權日2010年9月3日
發明者孫麗麗, 張勇, 李 浩, 白巖, 閆善道 申請人:中國石化工程建設公司, 中國石油化工股份有限公司