煤炭機(jī)械化采樣裝置在港口的應(yīng)用范文

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摘要：介紹移動(dòng)煤流皮帶中部機(jī)械化采樣裝置在蕪湖港裕溪口煤碼頭的現(xiàn)場實(shí)際應(yīng)用情況，同時(shí)指出該裝置對港口開展采樣工作的必要性，為機(jī)械化采樣裝置在港口的應(yīng)用研究和設(shè)備改造提供了參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：港口；機(jī)械化；采樣裝置；煤炭

0引言

當(dāng)前隨著煤炭貿(mào)易的快速發(fā)展，各貿(mào)易相關(guān)方對煤炭采制化工作的要求也在不斷提高，想要準(zhǔn)確高效的開展采制化工作，采取有代表性的煤樣是關(guān)鍵。人工采樣時(shí)往往受采樣工具、人為因素等影響，且港口作為煤炭貿(mào)易的集散中心，其煤炭采樣工作具有配煤多、煤種雜、涉及用戶類型多的特點(diǎn)，容易引起質(zhì)量糾紛事件的發(fā)生，因此近年來煤炭機(jī)械化采樣裝置在港口的應(yīng)用越來越廣泛，正逐漸取代人工采樣，雖然在使用過程中仍存在一些問題，但機(jī)械化采樣裝置的使用，提高了數(shù)據(jù)的可靠性，從一定程度上消除了人為因素的干擾，得到了相關(guān)各方的一致認(rèn)可。

1采樣裝置組成及主要技術(shù)性能參數(shù)

1.1采樣裝置組成

蕪湖港裕溪口煤碼頭使用的機(jī)械化采樣裝置是移動(dòng)煤流皮帶中部采樣裝置，為刮板式二級采樣系統(tǒng)。其由S70型刮板式初級采樣機(jī)、破碎縮分單元、棄料返回系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、連接溜槽和鋼構(gòu)框架組成。該采樣裝置采用PLC（ProgrammableLogicController，可編程邏輯控制器）進(jìn)行邏輯程序控制，利用設(shè)備上的零速開關(guān)對系統(tǒng)各設(shè)備進(jìn)行運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控，通過電氣控制柜上部的液晶顯示屏操作面板，可進(jìn)行采樣系統(tǒng)調(diào)整及主要參數(shù)的設(shè)定，且能對整個(gè)采樣過程狀態(tài)參數(shù)及故障信息進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。

1.2采樣裝置主要技術(shù)性能參數(shù)

采樣方式為刮板式，適用帶速（1.8～4.25）m/s，適用帶寬（0.5～2.4）m，適用物料粒度≤300mm，適用流量≤2000t/h，水分適應(yīng)性≤17%，出料粒度（3～13）mm。

2采樣裝置工作原理

安裝在輸煤皮帶上的中部采樣頭，按設(shè)定的時(shí)間間隔在輸煤皮帶上旋轉(zhuǎn)一周，采取一個(gè)完整的斷面煤樣，煤樣通過落煤管緩沖后落入一級給料機(jī)，給料機(jī)將煤樣連續(xù)均的送入破碎機(jī)進(jìn)行破碎，破碎后的煤樣送入二級給料機(jī)的輸送帶，煤樣通過輸送帶上的煤層厚度調(diào)節(jié)器后均勻連續(xù)的通過安裝在二級給料機(jī)上的旋轉(zhuǎn)縮分器，縮分器按照設(shè)定的時(shí)間間隔旋轉(zhuǎn)刮板一周，采取一個(gè)完整的斷面煤樣，從而獲得一個(gè)子樣，子樣經(jīng)落煤管進(jìn)入樣品收集器內(nèi)作為留樣。縮分后的棄料繼續(xù)由二級給料機(jī)輸送帶進(jìn)入斗提式提升機(jī)底部，由斗提機(jī)輸送帶將棄料提升到斗提機(jī)出口返排到正在運(yùn)行的輸煤皮帶上。

3采樣裝置控制方式

采樣裝置同時(shí)具備手動(dòng)控制和自動(dòng)控制兩種運(yùn)行模式，裝置設(shè)有手動(dòng)和自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)，在手動(dòng)狀態(tài)下，可人工啟動(dòng)系統(tǒng)的各設(shè)備并可通過邏輯報(bào)警、繼電器、限位開關(guān)實(shí)現(xiàn)對電機(jī)的就地啟動(dòng)與控制；在自動(dòng)狀態(tài)下，系統(tǒng)由PLC邏輯程序控制，設(shè)備依照預(yù)先設(shè)定的連鎖關(guān)系運(yùn)行，一旦出現(xiàn)故障，將在系統(tǒng)操作畫面進(jìn)行報(bào)警、采樣裝置所有設(shè)備無法運(yùn)行，直至問題完成處理，系統(tǒng)復(fù)位完畢后才能重新正常運(yùn)行。采樣裝置的每個(gè)控制單元在系統(tǒng)畫面中均有對應(yīng)的操作按鈕，通過操作按鈕即可以實(shí)現(xiàn)采樣機(jī)各個(gè)部分的單獨(dú)操作。

4實(shí)際應(yīng)用效果

目前蕪湖港裕溪口煤碼頭應(yīng)用的移動(dòng)煤流皮帶中部機(jī)械化采樣裝置符合采樣的最基本原則，即煤流中任何部位的煤都有可能被采取到，且采取的是皮帶全斷面煤樣，采樣代表性較強(qiáng)，在提高采樣自動(dòng)化水平、節(jié)省人力和保持操作安全性等方面都取得了良好的效果，主要表現(xiàn)在3個(gè)方面。

4.1采樣代表性強(qiáng)

該機(jī)械化采樣裝置的采樣工藝符合《煤炭機(jī)械化采樣》（GB/T19494—2004）國家推薦性標(biāo)準(zhǔn)要求，采樣機(jī)能在瞬間均勻地截取到煤流全斷面，因人工采樣無法從移動(dòng)煤流中截取全斷面煤樣，因此機(jī)械采樣方法采取到的樣品要比人工采取的煤樣更具有代表性。并且采樣機(jī)可根據(jù)煤質(zhì)狀況實(shí)時(shí)調(diào)整采樣間隔時(shí)間、縮分器縮分間隔、每個(gè)初級子樣縮分次數(shù)、單個(gè)樣品收集器的集樣次數(shù)，當(dāng)皮帶機(jī)輸送煤質(zhì)指標(biāo)差異較大時(shí)，可通過縮短采樣機(jī)的采樣間隔以達(dá)到增加子樣數(shù)量來提高所采集樣品的代表性，同時(shí)可通過調(diào)整縮分器縮分時(shí)間間隔來控制每個(gè)初級子樣的縮分次數(shù)和質(zhì)量，這種技術(shù)和管理上的調(diào)整容易操作，對增加港口煤樣采取的代表性起到了較好的效果。同時(shí)采用機(jī)械采樣設(shè)備對煤樣進(jìn)行采取能夠減少人為因素的影響，避免因?yàn)椴蓸尤藛T的自身采樣水平及外界因素干擾而導(dǎo)致的采樣偏差，通過這種采樣方式的改變使得港口采樣的代表性更強(qiáng)，采樣的準(zhǔn)確性更高，樣品的安全性也得到了保證，有效減少了煤質(zhì)貿(mào)易糾紛事件的發(fā)生。

4.2提高采樣的自動(dòng)化水平

引入機(jī)械化采制樣裝置后，大幅提高了采樣工作的自動(dòng)化水平。目前蕪湖港裕溪口煤碼頭自動(dòng)采樣設(shè)備均采用易控和相對簡單的液壓與電動(dòng)動(dòng)力操作。初級采樣機(jī)、二級采樣機(jī)可由電氣控制中心單獨(dú)進(jìn)行編程，按順序啟動(dòng)或操作，具有變速、變量控制、重載切割器隨時(shí)可變性，且采樣系統(tǒng)中的設(shè)備均自動(dòng)連鎖運(yùn)行，系統(tǒng)中安裝的保護(hù)檢測元件可以監(jiān)控采樣過程中的各級設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，以防止系統(tǒng)溜槽堵塞或設(shè)備故障，一旦采樣系統(tǒng)出現(xiàn)故障，會(huì)迅速發(fā)出警鈴和燈報(bào)警，系統(tǒng)自動(dòng)停機(jī)并在觸摸屏人機(jī)界面顯示相應(yīng)的故障信息，具有較高的自動(dòng)化程度。同時(shí)伴隨著港口采樣自動(dòng)化水平的提高，大大降低了采樣人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了采樣工作效率。

4.3增加采樣作業(yè)的安全性

港口作為煤炭貿(mào)易的中轉(zhuǎn)站，其皮帶機(jī)運(yùn)行速度和煤炭流量一般較大，蕪湖港裕溪口煤碼頭運(yùn)送煤炭的皮帶速度均超過了2m/s，皮帶煤流量也大于1500t/h，超過了人工采樣時(shí)皮帶運(yùn)行速度不應(yīng)大于1.5m/s的要求，此時(shí)如果仍然采用人工采樣方法則比較危險(xiǎn)，容易發(fā)生人員滑到、摔傷、采樣鏟脫落等危險(xiǎn)事件，因此在該種皮帶運(yùn)行工況下，已經(jīng)不適應(yīng)于進(jìn)行人工采樣了。采用機(jī)械化采樣方式則避免了因皮帶運(yùn)行工況而可能給采樣人員帶來的傷害，且機(jī)械化采制樣裝置與主輸煤皮帶實(shí)時(shí)連鎖，大大提高了采樣過程中的設(shè)備和輸煤皮帶的運(yùn)行安全性。

5常見問題分析及建議

5.1采樣器存在留底煤現(xiàn)象

由于采樣器運(yùn)行軌跡與采樣皮帶段的弧度不能保持完全一致，采樣器進(jìn)料口邊緣距離皮帶表面平均約（15～40）mm，致使皮帶弧度底部煤樣無法被正常采取，存在明顯的留底煤現(xiàn)象。留底煤直接影響采取煤樣的代表性，特別是港口進(jìn)行配煤時(shí)的混裝煤炭采樣作業(yè)時(shí)，容易導(dǎo)致采樣結(jié)果偏差較大事件的發(fā)生。建議將初采器與皮帶接觸部位的輥軸由“3輥改為5輥”增加弧度一致性，同時(shí)定期更換和調(diào)整采樣器底端的膠帶與輸煤皮帶間的間隙，可有效減少嚴(yán)重留底煤現(xiàn)象的發(fā)生。

5.2采樣裝置堵塞問題

采樣裝置堵塞多發(fā)生在落煤管、破碎機(jī)、縮分器等部位，目前港口機(jī)械采樣裝置初級采樣頭動(dòng)作一次可以采取15kg以上的煤樣，樣量較大，由于落煤管基本是垂直的，因此子樣落至給料皮帶時(shí)無緩沖，在皮帶上形成了一個(gè)中間厚的丘狀煤堆，這些子樣進(jìn)入破碎機(jī)時(shí)不均勻，易造成瞬時(shí)進(jìn)入破碎機(jī)煤量超過破碎機(jī)最大出力，導(dǎo)致設(shè)備堵塞。特別是煤樣濕度與粘性較大時(shí)，更容易引起采樣裝置的堵塞，使采樣報(bào)警系統(tǒng)發(fā)出故障報(bào)警信號，導(dǎo)致采樣裝置停止運(yùn)行。為減少堵塞問題的發(fā)生建議將落煤管等與煤樣接觸的部分全部改為采用不銹鋼材質(zhì)；保持內(nèi)表面呈光滑圓角且涂抹防堵材料；適當(dāng)增加破碎機(jī)功率；將破碎機(jī)最終出料粒度由6mm調(diào)整為13mm，通過以上方法可有效改善采樣裝置堵塞問題。

5.3破碎機(jī)篩條易斷裂

港口機(jī)械化采樣裝置的破碎機(jī)篩條多為鑄鐵件，雖然其耐磨性較好，但強(qiáng)度不高，由于港口煤炭差異較大，煤質(zhì)較為復(fù)雜，部分煤炭含矸石等不易破碎的異物較多，這些異物極易破壞篩條，影響采樣裝置的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。建議將鑄鐵構(gòu)件改成鑄鐵合金鋼構(gòu)件，既有好的耐磨性又有較高的強(qiáng)度，同時(shí)還可減輕構(gòu)件的質(zhì)量。

6結(jié)語

機(jī)械化采樣裝置在蕪湖港裕溪口煤碼頭應(yīng)用后，提高了采樣作業(yè)的自動(dòng)化水平；減少了人為因素的干擾；提高了樣品檢驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性；減輕了職工的勞動(dòng)強(qiáng)度；提高了作業(yè)安全系數(shù)，在采樣過程中遇到的常見問題可以通過設(shè)備改造等方式加以改進(jìn)。同時(shí)采用機(jī)械化采樣方法，為煤炭交易正處于快速發(fā)展時(shí)期的港口貿(mào)易相關(guān)方提供優(yōu)質(zhì)高效的采制化服務(wù)，有利于進(jìn)一步促進(jìn)港口煤炭交易事業(yè)的發(fā)展，給行業(yè)相關(guān)方帶來了良好的經(jīng)濟(jì)效益。目前在港口開展機(jī)械化采樣作業(yè)已經(jīng)成為一種趨勢。

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作者:紀(jì)長順 戴昭斌 單位:安徽省煤炭科學(xué)研究院