全自動取樣器在散糧港口中的應用

◎ 蘭曉東，鄧小易

（東莞深赤灣港務有限公司，廣東 東莞 523000）

隨著現代化散糧港口碼頭的不斷發展，散糧裝卸、進場筒倉逐漸趨于自動化，散糧碼頭貨物通過能力及接卸效率也逐漸提高。為了提升核心競爭力，不斷追求散糧船舶在港停靠時間最少，華南珠三角某港巴拿馬型散貨船單船的接卸時間可以縮短至30 h以內。其中，船上散糧取樣、抽檢工作模式逐漸被取代，先進自動化的取樣工藝對卸船效率的提升效應越發明顯。隨著我國改革開放和國內深加工工業化水平不斷提高，散裝糧食的進出口貿易業務量逐年增大，港口接卸作業效率不斷提高，先進的全自動取樣裝置配套已經成為未來港口發展的必然趨勢。

1 港口散糧取樣現狀及發展趨勢

1.1 傳統的人工取樣方式

現在，大部分的港口散裝糧的檢驗取樣工作還是沿用原始的人工取樣，國家檢驗檢疫部門需要派專人在卸船現場。根據每一個艙位糧食卸載量，按照商檢抽樣標準，達到既定數量后停止卸貨。現場抽檢人員下艙取樣或通過門機抓斗向艙內抓取樣品，再由取樣專員從抓斗中取樣灌袋，貼上標簽。這種方法不僅耗費人工，而且在取樣過程中需要暫停卸船，影響大船接卸效率。同時，考慮到大船卸船現場工作條件惡劣，人員在取樣操作過程中易受到外界干擾，取樣的代表性會有一定影響。

1.2 適用于門機接卸的取樣方式

在門機抓斗上安裝取樣器，取樣口開在抓斗內側，采用往復轉動的取樣刮板進行定量取樣，刮板動力來自抓斗閉合時產生的壓力推動推桿。通過取樣間隔控制器調整取樣間隔，可以做到N次抓料取一個小樣，累計取得多個小樣后再讓現場人員收集。這種方式可以較大地降低現場取樣人員的勞動強度，減輕因頻繁收集樣品對港方裝卸作業的影響[1]。

1.3 現代專業的散糧接卸碼頭的取樣方式

現代專業的散糧接卸碼頭通常采用全機械化進出倉設備，所有糧食物料通過皮帶機、斗提機、刮板機等散糧輸送設備進倉。現代的全自動取樣系統通過安裝在皮帶頭部或中部的初級采樣機，按照預編程序每隔一段時間（或質量）控制采樣頭運轉一周，從皮帶料流中采取全斷面的子樣送入樣品給料機，然后樣品通過縮分器縮分出適量的樣品進入樣品收集器，多余的樣品通過余料處理設備返回物料主輸送系統。采用全自動取樣裝置，能夠實現全自動化無人值守自動取樣，對港口大船接卸沒有任何影響，同時保證了樣品的代表性，獲得了相關檢疫部門的大力支持[2]。

2 全自動取樣器的構造原理及分類

2.1 全自動取樣器的構造原理

全自動取樣機主要由初級取樣機、縮分器、樣品輸送單元、自動控制單元和樣品收集系統構成，通過自動控制單元將整個系統串聯，組成全自動取樣系統。

2.1.1 初級取樣機

初級取樣機主要部件是切割斗，切割斗安裝于物料經過的地方。在不取樣品的時候切割斗停在料流之外，并且開口處于密封狀態。在需要取樣的時候，切入料流當中，物料通過重力、慣性或者其他動力源進入切割斗當中，形成初級樣品。

2.1.2 縮分器

初級取樣機采取的樣品通過縮分器分成兩個部分：一部分為需要收集的樣品，進入下一級設備；另一部分為余料，通過輸送裝置回到進倉料流中。

縮分器主要可以分為旋轉式和擺動式，樣品通過自重不斷下落，下落過程中，縮分器進行連續縮分制樣。樣品經過縮分一路進入樣品收集器中，一路返回原料流中。無論采用何種形式的縮分器，縮分過程中均不能使樣品產生分級、破碎，影響其代表性。

2.1.3 樣品輸送單元

樣品輸送單元用于將物料從一點送到另一點，主要結構包括樣品輸送管道和抽風機。為了降低風機電機的頻繁啟停操作帶來的負荷強度，樣品輸送管道直徑一般采用0.05～0.08 m鍍鋅管，在輸送管道的起點設置一個小儲料斗，以保證樣品輸送的連續性[3]。

2.1.4 自動控制單元

自動控制系統主要采用PLC控制設計，輸入模塊用于接收單機按鈕、方式選擇旋扭、電機故障信號、取樣間隔定時信號及料倉門位置信號等。輸出模塊用來輸出指令控制采樣系統設備的運行，根據PLC輸入模塊發來的指令，輸出強電回路的開關信號，包括系統中幾臺電機的啟停、故障報警、位置指示等。通過自動控制單元能夠實現現場手動控制及自動控制兩種模式，自動控制可以實現定時或者定量取樣，做到無人值守，自動完成取樣。

2.1.5 樣品收集系統

樣品收集系統包括集樣瓶和放置集樣瓶的密封、防塵的柜體。集樣瓶被放置在一個被電機驅動的可以旋轉的圓盤上，圓盤轉動帶動集樣瓶的移動以實現全自動收集。集樣瓶及圓盤轉動系統密閉在一個防塵柜體中，確保不發生溢糧或產生其他粉塵污染。

2.2 全自動取樣器的分類

2.2.1 全斷面取樣機

全斷面取樣機適用于具有一定角度的大型、高效率的溜管、斜溜槽中。該取樣機按照切割斗的運行方式又分為平行切割和旋轉切割兩種類型，水平切割在取樣時，切割斗通過滑軌水平移動到溜管料流中；旋轉切割在取樣時切割斗通過垂直轉軸旋轉至料流當中。

2.2.2 皮帶頭部取樣機

皮帶頭部取樣機可以安裝在皮帶機頭部罩殼的上罩殼上，無需占用額外的溜管溜槽位置，切割斗設計在料流位置，在取樣時打開切割斗的切口，物料靠慣性自然進入切割斗中完成初級取樣過程。

2.2.3 氣力輸送管線取樣器

氣力輸送管線取樣器主要用在自流動或氣力輸送的管線上取樣，該形式不僅可以收集散糧顆粒狀物料，還能收集粉狀、黏性物料的樣品。在取樣時，取樣桿插入物料管線當中，通過氣力抽取樣品進入縮分裝置。

3 全自動取樣器的安裝

目前，散糧港口自動化輸送系統包括卸船機/門機、皮帶機、斗提機、計量稱等設備組成，為了更好地保留散糧樣品的代表性，取樣位置盡可能設置在輸送系統的初始位置。目前，通常會設置在碼頭沿岸皮帶機的頭部或者頭部延伸的溜管上，若涉及地漏進倉，一般設置在地漏下方皮帶機的頭部或溜管位置。

斗提機在運行過程中會對糧食破碎率造成一定影響，且在糧食提升過程中，會造成部分糧食粉塵和顆粒分離。散糧輸送系統中使用的計量稱，由上稱斗、計量斗和下稱斗構成，糧食經過計量后會形成分級。若在這兩類設備后端設置取樣器，樣品的代表性會降低，所以建議自動取樣器應盡量布置在斗提機和計量稱的前端[4]。

4 全自動取樣器的常見故障與維護措施

4.1 常見故障

4.1.1 物料沖擊導致磨損類故障

易導致磨損故障主要包括滑板脫軌、導軌磨損、溜管及切割斗磨損、輸送管道磨損。樣品收集器中集樣瓶接口處的磨損。

4.1.2 潤滑不足的故障

因粉塵或者潤滑加注不足導致的故障主要有初期取樣機旋轉動作不靈活，電機、減速機聲音不正常，分料器旋轉軸不靈活甚至卡死，樣品輸送單元中羅茲風機的運行聲音不正常，樣品收集裝置的旋轉軸不靈活，驅動電機聲音異常等故障。

4.1.3 電氣及控制部分故障

初級采樣機及樣品收集系統中的限位開關動作不到位、開關自身的故障，電氣線路中因老鼠撕咬、磨損腐蝕導致的短路、斷路故障，控制系統中PLC程序故障或其他故障等。

4.1.4 堵料故障

因操作不當或取樣頻率數量設置問題導致堵料，或者物料中含有大量雜質雜物易導致堵料。還有一種較為少見的，是因設計不合理，溜管角度不夠，導致物料流速不夠，或在樣品輸送單元的輸送功率選擇過小導致堵料。

4.1.5 其他故障

除了上述常見故障外，還有一些比較復雜且不常見的故障，如電機燒毀、減速機漏油、傳動裝置斷軸等；初級取樣機運行不到位、傳動鏈條斷鏈脫鏈等。

4.2 維護方法

針對上述故障，在日常使用方面主要有以下幾點維護注意事項：①日常使用過程中要采用定時點檢、預防為主，定期清理設備上的粉塵，按照使用說明書要求定期加注潤滑油及潤滑脂。②定期檢查易磨損部位，及時更換磨損部件，在溜管及切割斗內物料沖擊位置增加耐磨塊以減少磨損。③提高設計水平，合理設置自動取樣各裝置排布及選型，合理設定取樣頻次及縮分器開度大小。④在合適位置設置防雜篩網，改造易堵部位的管徑和曲率。

5 結語

傳統的取樣工作往往是采用人工方式，手工將取樣扦插入糧食中，然后人工將樣品灌袋送入檢化驗實驗室，這種方式最大的缺點就是取樣點人為選取，存在“人情糧”“關系糧”等問題，操作勞動強度大、效率低，且在采樣過程中會極大地影響卸船效率，采用新型全自動取樣器可以有效避免上述弊端。隨著近幾年的生產建設，華南某港已經全面配置了最先進、現代化的取樣工藝，無論在商檢取樣用糧、自身檢驗用糧的選取方面，既提升了生產作業效率，取樣又均勻、廣譜、有代表性，同時節省了大量的人力和物力。誠然，使用中也存在著這樣或那樣的問題，但也在不斷地與廠家協商反饋、摸索，不斷地改進，完善其功能，相信這一全自動取樣器會成為現代化港口必須的配置設備。