皮帶自動采樣機的自主研發與應用

張麗鐸

一、項目提出背景

隨著工業自動化技術的發展，全國各大煤礦、選煤廠及焦電廠也在努力通過提升自動化水平來提高全員效率，提高作業質量。計量工作作為產需煤企業日常工作的重要組成部分，也需要提高準確性、降低員工勞動強度。目前計量設備的計量精度已達到0.2%～0.5%，滿足了商業計量標準的要求，但取樣及分析系統的精度遠遠落后，全國產需煤企業大多數單位還是采用傳統的人工取樣方式，其科學性、準確性自然存在很多問題。目前檢查煤樣原來由人工在皮帶上采集，煤樣代表性受人的因素影響大。采樣的隨機性差且勞動強度大且具危險性，煤炭檢查結果作為結算煤炭質量和計價的依據是供需雙方產生矛盾的重要因素，同時煤質波動正常生產造成了不利影響。基于上述原因，宣鋼焦化廠配煤車間自主研發了皮帶自動采樣機設備。經過近4個月的投入使用，運行正常，提高了煤樣的代表性，為煤質檢測提供了科學依據。

二、課題實施方案的確定

在煤質檢驗工作中，采樣是首要環節，煤質報告數據的準確性主要依靠采樣的真實性和代表性，只有把好來煤的采制樣關，車間才能用準確的數據制定配煤方案，指導生產，從而以優質的配煤保證焦炭質量的穩定。采制樣如果出現偏差，會造成煤種的判定錯誤，直接影響焦炭質量和配煤成本。目前焦化廠配煤車間對于配合煤的采樣工作都是人工作業，工人的勞動強度大，并且有一定的安全隱患，帶有一定的操作誤差，加強煤質檢驗，提高采樣代表性，是穩定配煤結構、保障配合煤質量的重要措施之一。

長期以來，我廠采用專用的采樣鏟，在粉碎機后溜槽出口處的皮帶上人工采取入爐煤試樣。這種方法存在較多的人為因素，造成采樣不規范、代表性差，不能真實反映人爐煤質量。

1.人工采樣特點

（1）采樣鏟采樣部位、深淺不易控制，不能保證采到完整的皮帶橫截面煤樣；

（2）人工采樣的采樣時間、采樣頻次不易控制；

（3）采樣工站在運轉的皮帶旁采樣，存在較多危險因素，易發生安全事故；

（4）采樣地點噪音、粉塵大，作業環境差。

2.自動采樣機應達到的要求。皮帶采樣機現在已廣泛用于電力、鋼鐵、冶金、焦化、化工、建材等諸多行業，主要針對煤、礦產品、焦炭等通過皮帶輸送的物料進行采樣。為克服上述存在的問題我廠決定在粉碎機后皮帶中部安裝自動采樣系統取代人工采樣。我們根據我車間的工藝特點，初步設計自動采樣機應達到如下要求：

（1）皮帶自動采樣機的主要技術部件在采樣器，頭部取樣器采用電機減速機帶動偏心拉桿翻板式，在皮帶頭部拋物線狀煤流截取全斷面子樣。

（2）由于煤流處截取阻力比較大，采用電機減速機驅動，保證翻板的驅動動力，達到取樣的目的，并且在非取樣狀態時，翻板背面仍采用原檔煤板的形式（方格板形成自料襯）亦可承受煤流的沖擊。

3.我車間設計采樣機特點

（1）該系統的主要技術部件在采樣裝置，采樣頭采用刮板式采樣頭，采樣頭為不銹鋼制作，其下端設有與輸煤皮帶軟接觸的刮掃板，刮斗旋轉弧面與皮帶載煤的弧度基本吻合，既不損傷輸煤皮帶，又能刮掃煤流全斷面，完整地取出子樣。

（2）采樣頭采取了機械、電器雙重防止采樣頭停留和掉入煤流的措施，保證了采樣機不影響輸煤作業的正常運行，并設有來料檢測裝置，不會出現空采現象。

（3）取樣時間可根據要求設置。

三、項目實施過程

1.自動采樣機的圖紙設計。為了杜絕人工皮帶采樣的安全隱患，提高了采樣的準確性。降低工人勞動強度，為優化配煤提供數據支持，焦化廠配煤車間技術人員，自主設計皮帶自動采樣機的圖紙，綜合考慮了采樣的規范性、實際應用性、安全使用性。配煤車間以焦化廠治理文化為主體思想，廣泛著急車間技術能手，充分發揮他們的聰明才干，通過大量的查找翻閱資料，數次的開會研究商討，終于設計出自動采樣機的雛形。

2.主要結構與原理。皮帶自動采樣機的采樣頭是用電機驅動，以一定的速度切入物料流，在橫掃過皮帶機的運動中，采出一個全斷面的完整子樣，所刮取的子樣被拋入集料管，通過溜槽進入初級樣品采樣桶中。

3.采樣鏟參數計算。鏟子的鏟煤軌跡曲線接近于一個圓弧。如圖4所示，所以OF=OA，在ΔODA中，（OB-OD）2+DA2=OA2 ；OB=l+FB；

采樣鏟全長：DB=1/2（b-L）tana=0.166；

托輥的全長。 DA=1/2b=0.2275 ；

FB通常取5—10mm；

4.安裝及調試過程

（1）安裝位置。我們通過對配煤車間所有皮帶系統進行現場調查，初步準備在車間配煤二組M125安裝自動采制樣機。該條皮帶為平皮帶，皮帶長度為47m，并且該皮帶為粉碎機后皮帶，符合采樣工藝。該條皮帶附屬設備有皮帶檔煤皮子、皮帶計量秤，通過計算可以在該條皮帶安裝自動采樣機。

（2）安裝及調試。自動采樣機的設備材料都是利用修理廢舊電機減速機。自動采樣機的動力部件是利用修理廢舊的小皮帶秤電機。車間按照自主設計的圖紙要求，按采樣機設計安裝尺寸，在皮帶機中間架兩側面打孔，安裝固定六塊支承座，固定時一定要加彈墊，確保牢固可靠。吊裝鋼結構支承框與支承座聯接固定，保證其堅固牢靠，并在執行機構所有螺栓聯接處添加彈墊。機架定位后，將裝配過的轉軸裝吊放到框架上，調整轉軸的位置，使轉軸中心和皮帶機運行方向中心一致，且減速電機處在皮帶輸送機的上方，采樣頭刮板與皮帶運行方向垂直。將采樣頭兩側軸承座加彈簧墊緊固，然后調整好橡膠刮板底部與運輸皮帶相貼。調整配重塊，力求采樣頭平衡效果良好，使轉軸停止時能在任意位置不自轉。安裝擋板，料板上的橡膠檔板與運輸皮帶的間隙為5mm。安裝動力及控制部分，安裝減速電機，聯整好減速機與傳動軸之間的同軸度后，進行緊固時所有螺栓必須加彈墊。安裝采樣機和聯軸器罩殼，在采樣頭罩殼兩側安裝防撒料擋板板，保證煤料的不撒并且正常取出。

四、效益分析

皮帶自動采樣機所需材料及備件全部是使用車間廢舊材料備件，通過車間技術人員改造修理而成。安裝與調試也是由車間技術人員自己獨立完成，所以說是幾乎沒有投入資金。

車間皮帶自動采制樣系統改造完成后，經過進3個月的使用，采出來的煤樣非常具有準確性及代表性，對來煤的檢化驗提供良好的保證，避免人為因素造成指標偏差，對降低配煤成本，保證焦炭質量，有不可估量的效益。

五、項目不足

皮帶自動采樣機沒有實現與皮帶的連鎖控制，不能真正的達到全自動取樣，這也是我們下一步改進的目標。

參考文獻：

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