玉溪选煤厂为玉溪煤矿配套矿井型选煤厂，设计生产能力2.40Mt/a。其中，13~0mm粒级原煤的生成工艺为：13~3mm末煤采用无压三产品重介旋流器分选，3~0mm粉煤直接掺入末原煤销售。由于本厂末原煤水分较高，极易发生煤仓堵塞的事故，存在很大危险隐患。为了防止发生物料的堵塞现象，本厂在经过调研后选用了涡旋活化给煤机。本厂在末煤储煤场（半地道式）选用6台涡旋活化给煤机，设备整体直径为2000mm，处理能力为1000t/h，在实际应用中体现出了较高的经济收益和安全、环保特性。

1 工作原理

涡旋活化给煤机由涡旋振动机体和活化锥组成，如图1所示，机体发生涡旋式振动与活化锥同时参与连续破拱、活化物料，使物料进入可控能量流场，物料在可控能量流场中消除冲击力，使物料按能量流场方向运行。采用双激振源，两个激振源同时旋转产生涡旋型激振力，其垂直振幅约为水平振幅的1/2，通过亚共振系统，上质体产生相应的涡旋振动，同时嵌入在煤层中的振动环及破拱锥产生纵波与横波的振力，利用纵波和横波的传播过程，破坏物料粒子的相对稳定性，达到物料活化的效果。

图1  涡旋活化给煤机结构示意图

如图2所示，其激振源在旋转工作时，拱形活化锤和支撑锥产生周期性的扭转与上升复合振动，既使物料内产生较大的剪切力和惯性力，又能起到破拱及扩大中心柱垂直料流的作用，使物料连续并加速从排料口向下流出。高效解决了仓口堵塞，蓬煤、起拱和挂壁现象。机体通过精细设计,运动产生动力膜，使机体与复合弹簧之间的破坏动能消失，以确保复合弹簧与机体的长寿命，减少有用功在传递过程中的损失，以达到节能作用。该设备适用于煤仓和露天储煤场，特别适合于煤矿生产环境复杂恶劣。当来料不均匀，煤的水分不稳定且较大、并加有大块矸石和其他杂物时，仍能正常工作。

图2  物料受力方向示意图

2 设备运行情况

机体采用给料闸门方式控制给料量，闸门为双扇门，每扇门由一个推杆控制，两扇门的开与合是同步的，闸门在断电时自动关闭。控制闸门的液压推杆系统采用PLC控制系统，操作部分和显示部分均采用文本屏控制。可通过集控系统控制并显示闸门的开度。采取冗余控制的方式保证液压泵系统推杆所需的液压油压力。液压系统功能故障失效时，蓄能器的容量仍能完成闸门自动关闭，使系统平稳、安全可靠的运转。

3 性能特点

3.1 设备的优点

设备体积小，可节省安装空间；能耗小，噪音低；给料均匀对中性好，有效防止带式输送机侧向冲击跑偏；阀门可在断电时自动延时或快关，下料口有防卡堵的结构；连锁严密，各运行部件、给煤机与下级皮带之间均设置连锁，防止设备的误动作；给料的同时活化物料，适用于黏湿物料易结拱、易堵仓的场合；使用寿命长，带负重载启动，运行平稳；圆弧斜筒式设计，动、静状态都能保证出料顺畅，不挂壁。

3.2 液压控制系统的优点

液压控制阀门可连续无级开合，根据下级皮带给出的信号迅速调整给料量。开闭阀门灵敏，液压蓄能装置能保证及时关闭阀门。传感控制系统关闭严密，不漏煤，无洒煤现象。

3.3 电气控制系统的优点

全套系统采用“PLC+HMI+DCS”的控制模式，具有实时监控，报警提醒，设备运行状态显示以及与整个制粉系统的无缝兼容等特点。

3.4 控制方式的优点

采用HMI（工业触摸屏）+PLC的控制核心，能保证整套系统的稳定、可靠运行且节能环保。“就地/远程”两种控制模式，能同步监控运行状态，及时反馈信号，灵敏节。

液压站部分：通过控制电磁阀来实现对每个开闭阀门开度的线性调节；同时对各个电磁阀及油路的运行状态进行实时监控，与整体控制系统连锁。

涡旋活化给煤机部分：给煤机的控制与开闭阀门、称重式给煤机联动连锁。在称重式给煤机没有启动，来料系统不工作时，涡旋活化给煤机不启动。

开闭阀门：开度调节依靠工业传感器进行测量反馈，依据控制模式的开度设定值进行自动线性调节，也可手动任意调节每个闸板门的开度。

4 应用的可行性

目前，涡旋活化给煤机多应用在输煤系统的原煤仓上，原因是原煤仓的储煤水份大，煤粉易堵仓、起拱、粘仓壁。选配具有疏松、活化功能的涡旋活化给煤机，可避免或减少安装仓壁空气炮、清壁机等设备，解决煤仓粘堵、结拱问题。

图3为涡旋活化给煤机的安装布置图，玉溪选煤厂将其应用在末原煤的给料上，实现连续、可靠的给料，实际使用中可根据来料性质决定运行方式，为了节能，可关闭涡旋活化给煤机振动电机，通过控制开闭阀门大小来控制煤量自由下落到皮带机上；而当煤仓出现结拱、粘壁现象时开启涡旋活化给煤机供煤，既省电又能保证设备安全可靠运行，也可连续运行。

图3  涡旋活化给煤机安装布置图

5 故障及风险解决方法

即使故障断电电机停运，涡旋活化给煤机的弧形无阻碍设计也可以使得原煤依靠重力自由落下，给煤机下部阀门依靠蓄能器流量闸门的调节进行给料，通过联动延时停运下级设备，能解决故障断煤问题。在给煤机故障或断电时，液压开闭阀门根据需要延时关闭，保证来料系统、返煤系统平稳停运；在来料系统、返煤系统故障或断电时活化给煤机立即断电，同步快速关闭液压开闭阀门，防止原煤仓落煤堵塞情况发生。涡旋活化给煤机破拱锥起到承压、破除结拱、导流的作用，破拱锥靠近最易结拱位置布置，保证了煤的自流性；流量闸门能调节产量，保证延时，确保无断煤现象发生；停电和整个系统报警时，将强制关闭停机；涡旋活化给煤机利用纵波和横波的作用产生复合力，并配以破拱锥和嵌入式振动环，增加了破拱高度和加强了活化，并起到了清壁作用。

6 结语

涡旋活化给煤机采用双激振源，嵌入式振动环专利技术，可以同时产生纵波和横波，活化效果好，优于其它活化给煤机及传统给煤机，是煤仓型储仓活化物料的优选设备。为煤仓间原煤斗连续给料，解决原煤斗结拱、粘堵提供了新思路。