全自動汽車采樣機在火電廠的應用

劉益嘉

摘 要：本文闡述了全自動采樣機在火電廠應用經驗，供大家參考。

關鍵詞：火電廠；入廠煤采樣機；采樣機

0 引言

在整個電廠煤炭采制化過程中，煤樣的采取是采制化中的重要環節，煤樣是否有代表性，煤樣的采取是關鍵。人工采樣時，往往受采樣工具、人為因素等影響，所采煤樣代表性不強，用自動機械化采樣機代替人工采樣，完全滿足國標要求。既保證了采樣時間、子樣數目、子樣重量等，又確保了橫截煤流全斷面的采取，使煤樣具有代表性。

機械采樣與人工采樣比較，不但安全可靠，勞動強度小，工作效率高，而且采樣隨機性強，更符合國家標準的要求，不會受人為因素的影響。提高了產品質量檢驗的準確度，為及時指導生產，保證煤產品質量，發揮煤質技術檢查“及時、準確、有代表性”起重要作用。

一切采樣行為都必須符合國家標準：煤炭的機械化取樣標準（GB19494系列）。

1 采樣機的組成

我廠采樣機主要由機械螺旋取樣裝置、行走系統、聲波探測系統、汽車天線識別系統、PLC控制系統、煤樣封裝系統、樣品唯一碼噴碼系統、快速檢測系統組成。該設備具有高度自動化，能夠自動完成車輛信息采集、隨機選擇取樣點、自動完成樣品的縮分、集樣和棄料收集及對煤質的快速檢測。保證了取制樣設備工作的可靠性及準確性。

行車系統由大車行走系統和小車行走系統組成。采制樣系統由螺旋采樣機構、初級給料機、破碎機、二級給料機、縮分器、自動集樣罐、棄料裝置組成。其中螺旋采樣機構安裝于小車行走系統上，小車可在車廂橫向方向定位采樣頭。大車行走系統可帶動小車沿導軌方向移動。聲波探測系統來確定行走的范圍、PLC及電氣均安裝在控制柜通過繼電器和接觸器、變頻器來控制整個系統。

2 采樣機的原理

汽車入廠煤采樣機先用螺旋鉆提取煤樣，再通過密閉式初級給料送入破碎機，破碎后進入勻料倉攪拌后卸料至二級給料機，經過縮分器進入集樣罐，在集樣罐滿后進入打包機進行封裝，噴碼機對樣包進行唯一編碼打印，完成一次采樣。

收集樣罐一共有8個并安裝在電子稱上，以便得知每次采樣的重量。

每輛車都根據每一天的礦發量來確定采樣次數，以便達到國標標準，還增加了采樣的效率。

研華工控機為上位機，它能與PLC相互通訊，接收并顯示工況信息、進給值、故障碼、采樣點、車型號、時間、拉筋數量及位置等信息，系統設有測距定位功能。控制系統設有手動/半自動/自動/無人值守/暫停采樣五種工況供操作人選擇。

3 采樣機的控制方式

采樣機裝置由上位機控制系統，電氣控制系統組成，上位機系統由工業控制計算機和先進的工控組態軟件組成，采樣機全部設備的狀態可由上位機通過報警畫面進行顯示，并且能對系統進行實時監控、數據采集、車輛信息錄入、快速檢測結果記錄、歷史記錄存檔。電氣控制系統是以PLC可編程邏輯控制器為核心構成的自動控制系統，系統由電氣控制柜組成。可以執行上位機發出的指令，也可以獨立完成自動采樣過程。系統設有自動/手動轉換開關，在手動狀態下，可人工啟動系統的各設備，并可通過邏輯報警、繼電器、限位開關了解故障原因等，實現對電機的就地啟動維護控制；在自動狀態下，系統由PLC邏輯程序控制，設備的依照預先設定的連鎖關系運行，一旦出現故障，將在系統操作畫面進行報警、采樣機所有設備無法運行，待問題處理完畢系統復位完畢后可正常使用。系統設有限位保護、過載保護、過流保護、斷相保護、接地保護等完善的電氣保護措施，整個系統工作流程在上位機畫面顯示。畫面中每個按鈕都有PLC邏輯控制可以實現采樣機各個部分的單獨操作。

在掃描天線掃到車輛信息并錄入系統，檔桿落下司機聽到“請熄火下車”語音提示，按下啟動按鈕后即自動按PLC程序運行。當車輛信息與錄入信息不符合時采樣機將拒絕采樣并返回初始位置。只有車輛信息正確采樣機才能正常采樣。

整個系統由微機系統、PLC控制柜、電氣柜、保護元件組成；工控機為研華工控機；PLC系統采用西門子S7-200產品。系統通訊接口只由485、232接口組成；系統設有限位開關、接近開關和有的電氣保護措施。

4 采樣機的特點

采用PLC技術，自動化程度高，運行可靠。系統設計緊湊，節省空間，適于低空安裝。單元式結構便于現場組合安裝。精心的設計和選材有效地防止堵料和撒料。

全自動采樣機由車輛信息自動掃描系統、車輛自動定位系統、全自動采樣系統、自動語音提示系統、制樣裝置、縮分集樣裝置、遠程控制系統及監控系統組成，各個部分既可連鎖全自動運行，也可獨立手動操作。橫向、縱向任意行走，采樣頭能實現汽車車廂內任意選點，全段面采樣。

5 現場的應用效果

5.1 長期以來采用人工采樣，老采樣機存在采樣選點不隨機、無法全斷面采樣、樣品收集不密封、堵煤問題嚴重、控制及通信電纜長期裸露在外，樣品需要二次破碎等問題。人工干預過多無法在采樣環節做到公平公正。機械全自動采樣機能解決以上問題。

5.2 機械化采樣水平的提高，極大的減少了工作時間提高了工作效率。

5.3 采樣頭經常堵煤造成液壓桿無法靈活動作，造成樣量少。必須時常進行清理，嚴重時必須重新安裝采樣頭。

5.4 因為大小車行走采用的是PLC時間計數，在車輛信息錄入錯誤時，常采到車幫或者拉筋上。這時必須有采樣員手動停止，并重新設定行走時間和車輛數據。

5.5 縮分器的啟動是由二級給料機的啟動時間由PLC計數啟動的，只要上級設備檢修或者維護后常導致其縮分時間變化，需要重新設定。

5.6 車輛信息全部錄入在車輛射頻卡中，車輛駕駛室如果潮濕射頻卡就有可能失靈，需要司機手動烘干，影響采樣效率。

6 總結

全自動采樣機針對每車隨機產生采樣點位置，解決了采樣點位置單一、采樣深度單一采樣人員必須按照系統生成的采樣點去采樣，規范了采樣人員的操作行為；全程監控采樣過程，做到有據可依；系統隨機分配采樣桶，采樣桶與樣品的對應關系由計算機管理，避免人為操作導致的混樣問題；保證采樣公平公正，保證所采煤樣具有代表性，減少了原煤樣摻假現象的發生。同時對現有設備存在的問題進行改進。