基于数字孪生的矿山散料堆场堆取料机智能监测系统

在许多涉及散料装卸作业的大型储料场中,斗轮堆取料机被视为当前最为理想的大型可连续作业机械,为了延长其使用寿命,降低维修成本并解决人工巡检不便的问题,提出了一种基于五维数字孪生的智能健康监测系统。通过机身外部布设光纤光栅传感器以及内置电机实时运转数据获取堆取料机的当前工作状态,并将数据传入内部信息交互通信网络进行数据的分离存储与融合处理,在消除双光栅由于机械疲劳所带来的温度补偿误差后,构建了多数据融合的、立体化的堆取料机数字健康模型,实现了堆取料机健康状态的智能化预测与立体化监测。通过在秦皇岛港散料矿物储料场的QL6000.55型斗轮堆取料机进行全系统的安装运行,极大促进了料场数字化进程,改变了管理模式,提高了生产效率,直接增加了经济效益。研究表明:该系统能够可靠地提供斗轮取料机的实时工作状态,对基本的故障类型有着一定的预警效果,降低了堆取料机维护的人力与物力投入,为矿区大型机械健康监测提供了有益参考。

斗轮堆取料机俯仰结构的有限元分析及优化设计

该文主要探究斗轮堆取料机俯仰结构有限元模型的构建过程、静力分析和优化设计。该文首先使用UG软件构建俯仰结构模型,然后使用HyperMesh软件对该模型进行几何清理与网格划分。在此基础上,设计俯仰结构有限元分析方案,在施加载荷与边界处理后展开静力分析。结果表明,斗轮堆取料机俯仰结构的等效应力远低于容许应力,结构强度达标。随后选取俯仰结构的前臂架,Ansys软件中的Design Explorer模块展开优化设计,将重量作为优化目标。在不改变前臂架最大等效应力的前提下,前臂架的重量从原来的21767 kg变为18240 kg,重量减幅达到16.2%,优化效果明显。

堆取料机取料过程中防坍塌预警及路径规划研究

在运煤轮船船舱进行取料作业时,由于路径规划可能引发煤堆坍塌的危险,提出一种基于分层点云边缘信息提取的防止煤堆坍塌的模拟堆取料机取料路径规划方法。首先利用搭载二维激光扫描试验装置采集原始三维点云数据,通过坐标转换,采用直通滤波算法去噪滤波,随机采样法简化算法精简点云数据,基于切片法计算煤堆体积和质量,实现对来煤精准盘点;然后提取每层煤料堆表面的边缘信息,将不同层次的煤料堆边缘信息组合起来,构建出整个煤料堆表面的边缘模型,实时计算待取料煤堆边缘安息角,实现煤堆坍塌预警信息;最后基于直线插补方法进行取料路径规划,给出防止煤堆坍塌的模拟堆取料机执行机构作业路径。

调速技术在堆取料机系统中的应用

堆取料机调速是现代堆取料机设备调试和使用的重要环节。本文根据产品设计与现场实践,结合理论分析,详细阐述了堆取料机的调速原理及实现方法。

堆取料机卷扬系统的设计与计算

非标设计的卷扬系统是顶堆侧取堆取料中的取料机系统重要组成部门。设计输出拉力不足则可能引起取料臂架倾翻等重大安全事故,设计输出拉力过大则会增加设备成本。本文介绍了卷扬系统的拉力计算过程,着重介绍了双拉绳卷扬系统的规避偏载的方法及结构形式,为确保顶堆侧取堆取料的安全生产,提升产品的经济性提供了借鉴及参考。

浅析长节距米制输送链条与链轮

非标设计的取料系统是顶堆侧取堆取料机中的重要组成部分。本文详细介绍了驱动链轮组链轮轮齿关键参数,并对链轮齿形优化设计方案进行了介绍,着重阐述非标设备中链条传动的运动特性,总结了链条工作中产生冲击力的原因及减少冲击力的措施,为确保非标设计顶堆侧取堆取料机符合技术要求和提升设备实际使用效果提供了借鉴和参考。

臂式堆取料机电气控制系统优化设计研究

控制系统作为堆取料机的核心部分,主要负责控制堆取料机的运动和操作。该文以Z港口臂式堆取料机的控制系统改造为例,简述PLC控制系统的优势,介绍Z港口现有堆取料机控制系统存在的不足,然后从配电系统、PLC系统、网络通信方面对控制系统进行优化改造。改造后的电气控制系统以PLC为核心,以现场总线作为连接外部设备和PLC主从站的通信工具。在改造部分主要对机构配电方案、硬件选型、网络通信方案进行论述,控制系统改造后经过现场调试,验证控制系统的安全性和可靠性,有效提升堆取料机的作业效率。

堆取料机无人化值守在氧化铝行业中的应用

为解决铝土矿仓库堆取料机操作方式老旧、作业环境差、工作强度大且作业效率低等问题,我国某氧化铝企业以铝土矿原矿仓为研究背景,利用激光扫描技术改造了整个铝土仓库内的堆取料机无人值守系统。通过增加激光扫描仪、堆取料机定位装置、无线通信设备、安全防护传感器等设备,运用三维料场建模、智能堆取料算法等运算手段,实现了堆取料机就地无人值守、远程自动堆取料功能,有效改善了作业环境。

基于激光扫描技术的无人化斗轮堆取料机控制方案

针对现有斗轮堆取料机的无人化改造,提出一种基于激光扫描建模的无人化斗轮堆取料机方案。通过激光扫描系统扫描并实时生成堆垛的三维模型,对模型分析进行决策控制,实现斗轮堆取料机的自动化运行,同时保留远程操作功能提高可靠性。该方案实施可减员增效,改善工作环境。

露天原料场堆取料机共轨布置方案探讨

针对某露天原料场进行封闭改造后出现的储存能力不足、部分堆取料机超负荷工作等问题,提出一种原料场改造方案,在原料场新增一台堆料机,并与现有取料机共轨布置,给出了设备设施改造、工艺流程优化、共轨堆取料机智能化改造技术要点。项目投产后运转良好,达到了原料场性能升级的预期目标。

斗轮堆取料机回转钢结构强度及疲劳计算

通过计算某型斗轮堆取料机回转钢结构的静强度和疲劳强度,评定结构强度的富裕度。根据载荷对结构的影响将结构受载分为4种工况,分别为水平重载工况、上仰空载、下俯空载和下俯重载,并采用有限元法对结构展开静强度计算。根据斗轮堆取料机工作循环的载荷历程,结合钢结构的设计工作寿命,建立回转钢结构的循环载荷谱,按Miner线性累计损伤准则进行疲劳强度计算。计算结果表明:4种工况下结构整体应力偏低,但是局部应力较高;回转钢结构的疲劳计算结果为0.97,疲劳强度富裕度也较低,可以优化结构局部高应力区,以降低结构局部高应力。

斗轮堆取料机俯仰机构的机构-结构一体化优化设计

为了解决工程机械传统设计中只考虑机构或结构单一元素的优化问题,提出一种综合考虑机构和结构的轻量化设计方法。对斗轮堆取料机的俯仰机构进行运动学和静力学分析,选取合适的设计变量和约束条件,以俯仰机构的总重量最小为目标函数建立了优化模型。同时考虑到工程机械中常使用型材作为主要支承件,构造了离散的型材变量与连续变量映射关系的连续阶梯函数。优化后俯仰机构的总质量明显减少,并对优化前和优化后的俯仰机构进行了对比分析。结果表明:所构造的函数不仅起到了连续变量结果进行过滤的效果,还达到了函数的离散变量连续化的效果;优化后俯仰机构的总质量、配重、斗轮的角加速度、液压缸驱动力以及各杆的受力等都得到了优化。

堆取料机激光雷达系统参数的校准

料场在堆取料机上安装激光雷达扫描仪可以获取料堆三维模型、实现堆取料的自动化。针对由于激光雷达系统的安装参数不易直接测量,且参数误差对料堆三维成像效果影响很大,堆取料机上激光雷达系统的参数难校准的问题,本文提出了一套激光雷达系统参数校准的方法,其先根据堆取料机的结构建立各个关节的坐标系,然后根据各个坐标系之间的相对位置关系测量激光雷达系统的参数初始值,最后根据激光雷达扫描到的现场墙面信息建立优化问题,并设计遗传算法求解该优化问题得到最终的系统参数。校准标定后的料场三维模型效果表明,该方法具有很强的实用价值。

65 m大跨距防爆多机共轨的智能化全封闭煤料场门式刮板取料机设计

在IEC 60079-10-2:2009《爆炸性环境第10-2部分:区域分类.易燃灰尘环境》21区防爆要求限制下,文中开发出65 m大跨距防爆多机共轨的智能化全封闭煤料场门式刮板取料机的主副刮板取料装置分体式独立结构,各刮板可独立控制,实现无盲区取料作业。设计了主动连杆式平衡导向机构,解决了刮板门架的偏载问题,降低了行走阻力。开发出的大跨距门式刮板取料机门架结构优化设计技术可实现门架强度、刚度和变形量的最佳匹配,达到轻量化目的。构建多机共轨堆取料机智能化控制系统,实现在全封闭煤料场防爆要求下的无人值守。

基于新型传感器的无人化堆取料机性能优化

通过智能化改造,实现了国能黄骅港堆取料机全自动作业,全面实现了无人化操作。在日常生产作业中,堆取料机部分辅助功能在无人化后出现了一些新的问题,部分辅助机构或辅助功能需要持续改进。为解决这些问题,选用了若干种新型传感器,对无人化堆取料机进行了进一步优化改造,实现了无人化堆取料机性能提升。

1050MW机组煤场堆取料机控制系统的改造

基于2×1050MW超超临界机组,介绍煤场堆取料机控制系统的组成、原理、改造前存在的问题,并给出具体改造方案。同时分析了1050MW机组煤场堆取料机控制系统改造后的优缺点。

港口堆取料机自动控制系统设计

港口堆取料机属于高效机械,普遍用于港口装卸作业。国内很多港口在执行堆取料繁重任务时,仍采用人工控制模式或辅助半自动控制的方法,这种传统的工作模式无法保障工作效率,同时,取料的稳定性和准确性水平较低。在此前提下,自动控制系统设计将拓宽堆取料机市场,提升港口工作效率。本文将结合闭环控制原理等核心理论,完成初代系统的升级、优化,借此提升控制精度和堆取料运行效率,从源头减小堆取料操作误差。

自动化技术在煤场堆取料机中的应用

阐述堆取料机自动化功能的特点,系统设计,包括单向和双向联动回转堆、定点回转堆、单向和双向行走堆,探讨堆取料机自动化系统的防碰撞设计。

江阴港某通用泊位工艺系统专业化改造

针对江阴港某通用泊位作业能耗高、污染大的问题,进行工艺系统专业化改造研究。根据码头实际作业情况,合理确定改造设计原则,从卸船、装船和堆场作业等方面入手,提出专业化改造方案。卸船采用增设接料皮带机和固定漏斗实现门机连续作业,同时改造门机行走机构,满足水工结构安全要求。装船采用移动式装船机作业,并将尾车后置,减少尾车长度,增加作业范围。堆场采用斗轮堆取料机作业,通过分析进口、出口作业线利用率,优化作业线数,并设置电动三通,实现进出场流程覆盖所有泊位。结果表明,改造后码头通过能力显著提高,粉尘污染减少,运营能耗降低。

应用LiDAR技术的圆形煤场堆取料机智能监控

在圆形煤场内,堆取料机工作时的机械故障会直接影响堆取料机的安全运行。为保证堆取料机安全稳定工作,提出应用LiDAR技术的圆形煤场堆取料机智能监控方法。依据堆取料机的基本结构,对堆取料机运行方式以及运行特点展开分析;根据分析结果在堆取料机上设置监测点,结合LiDAR设备完成堆取料机运行数据的采集;基于采集的数据建立圆形煤场堆取料机的自动监控模型,并对模型训练优化;最后将获取的堆取料机运行数据输入模型中,通过模型输出实现圆形煤场堆取料机的智能监控。验证结果表明:使用该方法进行圆形煤场堆取料机智能监控,在监控数据量为3000个时,监控的误报率及漏报率分别为0.5%、1.8%,监控耗时为0.5 s。