自動采樣機(jī)在原鹽采樣中的應(yīng)用與改進(jìn)

高 揚(yáng)，謝秋利，楊海生，張寶娟

（唐山三友化工股份有限公司，河北 唐山 063305）

原鹽是唐山三友純堿公司用量最大的原材料，其質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到消耗、成本等多個方面。我公司汽運(yùn)鹽所占的比例較大，涉及多家供貨商，原有的原鹽采樣方式為人工采樣，即在卸車過程中人工采取，由于車輛多，貨場范圍大，人工采樣只能采用按比例隨機(jī)抽取的方式，取樣代表性較差，質(zhì)量控制難度大。加之貨場車輛較多，安全隱患較大。

為進(jìn)一步加大對原鹽的質(zhì)量控制，我公司在純堿行業(yè)開啟采樣機(jī)自動采取原鹽樣品的先河，由設(shè)備廠家量身定制出符合我公司要求的原鹽采樣機(jī)，實(shí)現(xiàn)對汽運(yùn)鹽進(jìn)行車車取樣，并對取樣過程進(jìn)行全過程、全方位有效監(jiān)督。

1 一般采樣機(jī)系統(tǒng)概述

1.1 系統(tǒng)組成

系統(tǒng)整機(jī)設(shè)備主要由汽車自動定位系統(tǒng)、自動采樣、制樣、樣品收集、棄料返排、主控計算機(jī)、PLC、變頻器及控制軟件等系統(tǒng)組成。

橋式汽車全自動機(jī)械采樣系統(tǒng)主要由整機(jī)設(shè)備操作控制間、制樣間、鋼結(jié)構(gòu)框架、機(jī)械螺旋采樣裝置、汽車自動定位系統(tǒng)、語音提示及監(jiān)控系統(tǒng)、自動圖像定位系統(tǒng)、自動制樣系統(tǒng)、主控計算機(jī)、PLC、變頻器及控制軟件等組成。

1.2 工作原理

當(dāng)汽車運(yùn)輸車輛進(jìn)入采樣區(qū)域后，車輛自動圖像及超聲波定位系統(tǒng)對車輛所在位置進(jìn)行自動檢測拍照測距識別，得到汽車車廂相關(guān)參數(shù)，并傳遞給主控計算機(jī)。主控計算機(jī)根據(jù)車廂參數(shù)，自動在車廂區(qū)域內(nèi)生成數(shù)個隨機(jī)采樣點(diǎn)采樣，采樣點(diǎn)車車不同，隨機(jī)性強(qiáng)。主控計算機(jī)選擇好采樣方式，機(jī)械取樣裝置在隨機(jī)生成的采樣點(diǎn)取樣，并自動控制制樣設(shè)備自動完成樣品的縮分、樣品收集、棄料返排到棄料倉內(nèi)。

全斷面采樣機(jī)采到的物料樣品在采樣筒的頭部進(jìn)行儲存，全斷面采樣頭連續(xù)采完設(shè)定點(diǎn)數(shù)后集中倒料一次，按照程序設(shè)定的點(diǎn)數(shù)全部采集完成后，大車小車自動恢復(fù)原點(diǎn)。

取樣完畢后，取樣機(jī)將所采物料倒入一級皮帶接料斗，物料經(jīng)過料斗進(jìn)入一級皮帶輸送機(jī)上的布料器將樣品料均勻攤鋪，再經(jīng)除鐵器把混入物料中的金屬異物排除后均勻進(jìn)行縮分，一部分進(jìn)入樣品收集器，另一部分通過二級皮帶進(jìn)入棄料倉內(nèi)。

2 存在的問題及分析

2.1 自動采樣部分

2.1.1 采樣機(jī)下降深度

一般采樣機(jī)根據(jù)不同車型設(shè)置好固定的采樣深度。但由于我公司運(yùn)輸原鹽車型較多，且多數(shù)車輛進(jìn)行過改造，若采用單一采樣深度，不能確保樣品的代表性，存在一定隱患。

2.1.2 采樣機(jī)采樣頭設(shè)計

采樣頭具有切割、破碎、縮分的功能，一般采用刀頭破碎、螺旋葉片提升、電機(jī)驅(qū)動的螺旋鉆取式采樣頭，材質(zhì)為普通不銹鋼。但由于原鹽的腐蝕性極強(qiáng)，且原鹽樣品的粒度和硬度一般不是很大，若采用原有的采樣頭，設(shè)備腐蝕嚴(yán)重、增加成本，且在采樣過程中會造成顆粒小的原鹽在采樣頭螺旋與采樣頭套筒的縫隙間灑落，使樣品失去代表性，甚至產(chǎn)生很大偏差。

2.1.3 采樣機(jī)自動清洗程序

為確保采樣機(jī)所采的每一車樣品不受前一車樣品的污染和影響，自動采樣機(jī)設(shè)有自動清洗功能。但鑒于我公司汽運(yùn)量很大，如果每一車都增加一點(diǎn)自動清洗，會延長采樣時間，不利于提高工作效率。

2.1.4 放料部分

樣品采完后自動放入一級皮帶料口，然后由一級皮帶輸送至二級皮帶，經(jīng)縮分后放入集樣器。由于我公司原鹽貨場場地開闊，且我公司所處地理位置造成貨場風(fēng)力較大，在樣品的下落過程中，受風(fēng)力影響，很容易造成物料飛灑。

2.2 自動制樣、集樣部分

2.2.1 自動制樣、集樣部分

制樣部分用于將所采取的物料破碎至一定的粒度，然后通過二級皮帶輸送至集樣器，棄料通過棄料口棄出。在采樣機(jī)的整體設(shè)計上，采樣在二層，破碎與集樣、棄料部分在一層，單獨(dú)占據(jù)一間。這樣一來，設(shè)備占據(jù)空間較大，成本高，收集樣品或更換樣桶時需頻繁往返于一、二層，增加工作量，樣品存放在一層，缺少監(jiān)管，存在一定隱患。另外，原鹽的顆粒一般較小，若再經(jīng)過破碎，不但會造成原鹽水分的損失，還會使部分粒度很小的樣品附著在破碎機(jī)上，既腐蝕設(shè)備增加成本，又造成了樣品的損失，破壞了所取樣品的代表性。再有，集樣器的樣桶為6～8個，但由于我公司汽運(yùn)量很大，廠家較多，這樣需要頻繁更換集樣桶，工作效率低。

2.2.2 強(qiáng)制清罐系統(tǒng)

樣品收集滿后，為確保下一步采樣繼續(xù)進(jìn)行，需在操作程序中進(jìn)行清空處理，即消除系統(tǒng)中的原有記憶。這一步操作很關(guān)鍵，否則可能造成樣品混淆。但在實(shí)際中，此步操作沒有任何確認(rèn)保護(hù)，且誤操作后不易發(fā)現(xiàn)。

2.3 安全方面

在采樣機(jī)采樣過程中，采樣點(diǎn)自動確定后，通過采樣機(jī)大車及小車行走共同定位，然后，采樣頭下降進(jìn)行采樣。但如果出現(xiàn)采樣頭在采樣過程中（即采樣頭已下降至鹽層中），誤操作了大車或小車行走，將可能出現(xiàn)采樣頭損壞或這采樣機(jī)的整體受到損壞，造成設(shè)備嚴(yán)重受損甚至人員受到傷害。

3 采取的改進(jìn)措施

3.1 自動采樣部分

3.1.1 采用觸底反彈程序

當(dāng)采樣頭進(jìn)行采樣時，一方面根據(jù)我公司最低車型設(shè)計好采樣頭下降的距離，另一方面確定好采樣頭承受的壓力，設(shè)計成觸底反彈的功能，從而確保無論何種車型均能進(jìn)行全斷面采樣，而且一旦鉆到車底為了保護(hù)取樣頭不被損壞或防止鉆壞車底，取樣桿會自動升起（程序通過取樣桿下降高度自動識別車底、冰層或石塊）。

3.1.2 改進(jìn)材質(zhì)、設(shè)計方案

采樣頭刀頭、螺旋葉片選用316L不銹鋼材質(zhì)，壁厚8mm，直徑159mm，采樣頭動作速度250～300mm／s；并通過電機(jī)驅(qū)動實(shí)現(xiàn)采樣操作。這樣，既防止采樣頭因腐蝕嚴(yán)重頻繁更換的情況，又避免在樣品被提升過程中灑出。另外，在底漆方面采用耐腐蝕樹膠漆，更有效的防止設(shè)備腐蝕。

3.1.3 改進(jìn)清洗順序

在自動采樣結(jié)束后，在程序控制上增加自動反轉(zhuǎn)步驟，一方面可以將采樣頭內(nèi)的廢鹽清出，避免影響下一車樣品，另一方面，避免在放料的過程中，將采樣頭內(nèi)的廢樣灑在行車道上，污染現(xiàn)場環(huán)境，同時，又可省去自動清洗的步驟，提高工作效率。

3.1.4 增大承接口開口

在原有基礎(chǔ)上，在承接口周圍按一定角度增加擋板，既不妨礙小車行走，又能避免樣品損失。

3.2 自動制樣、集樣部分

3.2.1 自動制樣、集樣部分

根據(jù)原鹽樣品的性質(zhì)，對采樣機(jī)整體設(shè)計進(jìn)行改進(jìn)。去掉破碎部分，在滿足需要的前提下，既節(jié)省了成本，又節(jié)省了空間。另一方面，將集樣部分改在二層樣品間，使得操作間與樣品間在同一層，方便樣品的收集，更有效地對樣品進(jìn)行監(jiān)控。將集樣部分的8個樣桶改為16桶，增加桶的高度，減小桶的直徑，這樣，既節(jié)省了集樣部分占據(jù)的空間，又可以減少原鹽樣品水分的損失。

3.2.2 完善強(qiáng)制清罐系統(tǒng)

在程序設(shè)計上，對強(qiáng)制清罐操作進(jìn)行系統(tǒng)保護(hù)，此步操作需得到確認(rèn)方可執(zhí)行，從而避免了誤操作造成的后果。

3.3 改進(jìn)程序設(shè)計及操作，確保安全

一方面，通過程序設(shè)計好保護(hù)功能，即采樣頭在采樣的過程中，大車、小車不能行走；另一方面，在采樣人員的操作規(guī)程中，制定詳細(xì)的操作步驟，有效避免安全事故的發(fā)生。

4 結(jié) 語

原鹽自動采樣機(jī)自2014年8月份投入使用以來，通過高度自動化實(shí)現(xiàn)了自動完成車輛定位、隨機(jī)選擇采樣點(diǎn)、樣品自動采集，自動完成樣品的縮分、集樣和棄料返排收集等。保證了采樣工作的可靠性及準(zhǔn)確性，同時降低了采樣人員的勞動強(qiáng)度和安全風(fēng)險，改善了工作環(huán)境，為原材料樣品的采取方式提供了新的思路。