煤炭商品煤炭自動采樣機選型的研究

摘? 要：煤炭是我國重要的資源之一，在我國的電力供應方面起到了至關重要的作用，既滿足了我國工業生產的需求，還能保障正常的居民生活，而當前發電廠的燃煤成本過高，在一定程度上制約著發電廠效益的提升。本文簡略闡述了當前煤炭的采樣現狀，并對我國較為普遍的煤炭采樣系統的類型與特點進行分析，同時在明確了煤碳采樣設備選型原則的基礎上，針對煤炭商品煤炭自動采樣機選型進行了研究。

關鍵詞：商品煤;自動采樣機;設備選型

中圖分類號：TQ531? ? 文獻標識碼：A ? ? ? 文章編號：1671-2064（2020）03-0000-00

0引言

我國的煤炭采樣設備從20世紀70年代發展到現在，已經開始有了一定的規模，自動化的程度相較以往明顯加強，但是現如今我國的煤炭自動采樣機設備仍然落后于西方發達國家。因此，根據采樣設備的不同性能與實際工況對煤炭自動采樣機進行選型是十分必要的。

1煤炭采樣現狀

煤炭被譽為“黑色的金子”，廣泛的應用在工業生產中，它是一種通過化學以及不同粒度組合而成的礦物質與有機物組成的混合物，并且礦物質與有機物在分布上呈現出均勻的態勢，而采樣則指的是通過采取某種方式在大量的煤炭中抽取具有普遍性的樣品。煤炭的樣品擁有不均勻的特性，因此，在對煤炭進行采樣時，應選取能夠代表整批煤炭質量的煤樣，在經過對該煤樣全面的分析后，形成一定的了解。現如今，我國普遍應用兩種煤碳采樣方式，這兩種采樣方式各具特點，分別為人工采樣與機械化采樣。人工采樣的方式較為傳統，而且有較大的局限性，容易受到環境位置、工具規格、人員素質以及樣品粒度等因素制約，煤碳采樣效率不高，樣品的代表性不強。與人工采樣不同，運用自動化采樣機進行機械化采樣則能夠應用在大多數煤炭采樣工作當中，而且通過使用機械設備能夠降低勞動力成本、提升經濟效益，減少人工采樣中普遍存在的誤差現象。

2采樣設備的組成與功能

2.1采樣機結構

采樣機的結構組成包括電控操縱系統、制樣系統、采樣器總成（全斷面）、小車總成（包括升降機構）以及大車總成，而制樣系統是由集樣器、聯合制樣機（含破碎、縮分機）以及棄料排放裝置等組成的。

2.2采樣管理

2.2.1煤車進入采樣區域

若想高效的對煤炭進行采樣，應該對其進行嚴格的采樣管理，從煤車進入采樣區域的時候就開始進行密切關注，引導煤車司機在相關標識位置進行停靠。在進入采樣區域后將車廂停穩、停直，并對煤車的煤質情況進行觀察，一旦出現異常情況，應立刻停止對煤炭的采樣工作，將具體情況匯報給上層部門。

2.2.2煤車進入采樣區域超聲波定位

在煤車進入采樣區域之后，自動采樣機開始準備進行采樣時超聲波開關指示燈為綠色，開始檢車后超聲波感受到車輛尾部后，超聲波開關運行指示燈則變為紅色，系統將以此作為零點坐標，依據在數據庫中所現實的車型信息，對其車廂的長與寬等信息進行定位。依據大唐集團的“數字燃料”管控系統對其坐標位置進行隨機分配，自動采樣機按照坐標位置展開自動采樣工作，需要注意的是，當車輛的后車廂尾部在進入采樣區域時，與超聲波啟動位置之間的距離不宜小于20厘米。

2.2.3在采樣監控電腦上點擊“自動開始”

當超聲波定位結束之后，便可以在采樣監控的電腦上點擊“自動開始”鍵，進行自動采樣，根據從車尾到超聲波檢測之間的距離，再加上車輛信息數據庫中顯示的車廂長度，對車廂前馬槽停靠位置的安全性進行判斷。在對采樣機檢車合格之后，通過定位攝像頭依據車型數據模擬車廂畫面，按照“數字燃料”系統所提供的相關坐標信息，顯示在模擬畫面中。

2.3采樣過程

在采樣過程中，大小行車運動，將機械手移至相關位置上方便采樣，加強機構的減速機啟動，連帶著動鏈輪利用鏈條進行傳動，使得導向機構在導向輪軌道下方運行，帶動機械手進行煤炭的自動采樣。與此同時，啟動機械手的自用減速機，一旦機械手到達煤層一定的深度時，提升機構減速機反轉，提升機構帶動鉆探機械手上行，大、小行車將鉆探機械手歸位至煤樣輸送設備處，鉆探機械手自用減速機帶動螺旋葉片反轉，煤樣進入螺旋桶內，完成一個采樣循環，采樣機采樣完畢后，大、小車及升降機構回歸到原點。煤樣進入料斗后，顯示“料斗稱門開”[1]。識別卡接口程序監控畫面顯示“正在發送詢問狀態指令，接收到采樣完成令”，車號抓拍系統啟動，識別車牌號和車輛信息中的車牌號一致，顯示“正在發送抬桿放車指令，抬桿指令接收成功”，擋車器上升通行燈由紅色變為綠色，同時語音喇叭提示“采樣完畢，請離開采樣機，一人隨車刷卡過磅”。如果呈現出不一致的狀態，顯示“識別車牌號與車輛信息中的車牌號不符合，是否通過？”點擊是，那么擋車器的同通行燈會從紅色變成綠色，并且出現喇叭的提示音：“采樣完畢，請離開采樣機，一人隨車刷卡過磅。”而點擊否則與之相反，擋車器將不會上升，只有正確的識別出車輛信息中的車牌號與汽車牌號相符合，才會上升起擋車器。在識別可接口程序的監控畫面中呈現出采樣結束、上傳成功的信息，包含著圖片數據上傳成功以及采樣數據上傳成功。

3煤炭采樣系統的類型與特點研究

3.1多級采樣系統

新時期，煤炭采樣系統逐漸呈現多樣化特征。其中，得到廣泛運用的有兩種，第一種為三級采樣系統，第種為二級采樣系統，不同系統雖然特點有所差異，但都在煤炭采樣中發揮著重要作用。其中，在二級采樣系統的應用上，主要適用于煤碳顆粒在75mm以下或者流量小于2000t每小時的運輸設備。在應用二級采樣系統時應依照以下流程：運用初級系統將需要受到檢測的樣品用固定的頻率送到破碎機里，直到樣品被其破碎成規定形狀大小，再將其送到二級采樣機內，使其成為符合檢驗標準的樣品，最終將之送往相關實驗室。與二級采樣系統不同的是，三級采樣系統可以應用于煤炭顆粒比75mm大或者流量大于2000t每小時的運輸設備。在應用三級采樣系統時應按照一下流程：首先，依據規定的采樣頻率采得相應數量的樣品，并將它放到一級破碎機當中，然后，再利用二級采樣機使用高于一級采樣頻率6倍的頻率在第一步所獲得樣品的基礎上再次獲得樣品。其次，通過第二步驟得到樣品之后，再將其放到破碎機內，直至其顆粒被破壞到符合標準的大小。最后，再根據一定的采樣頻率獲取煤炭樣品，通過以上步驟便可以得到最終所需的煤炭樣品，一般情況下來說，每對一千噸煤炭進行檢測便需要20千克的樣品，接下來便將待檢測的樣品送往實驗室中即可

3.2刮板式機械采樣系統

現如今，我國在采樣操作當中，刮板式機械采樣系統的應用十分廣泛，對于獲取皮帶運輸機上的煤炭便可運用刮板式機械采樣系統，該系統主要是針對煤炭采取全斷面切割的方式從皮帶輸送機上獲取樣品。與以往傳統的采樣方式相比較，刮板式機械采樣系統使得毛樣品的質量得到了有效的降低，用該方式所獲得的樣品也與相關規定相符合。綜合各方面因素來看，采用刮板式機械采樣系統能夠有效地實現節約能源、增加經濟效益的目的。因此，該系統在交代采樣設備中得到了廣泛應用，特別是在二級以及三級的采樣系統中[2]。

3.3螺旋式機械采樣系統

在通過汽車以及火車等方式運輸煤炭時，主要是應用螺旋式機械采樣系統對煤炭進行采樣，該類螺旋式機械采樣系統大概包括四部分，分別是：驅動設備、鉆頭、縮分器以及提升機等。在運用螺旋式機械采樣系統進行煤炭采樣時，相比以往傳統的手機、破碎、給料以及縮分功能，還在其原有的基礎上增加了行走設備、升降設備和回旋兩等，使得螺旋式機械采樣系統的功能得到了豐富。

4煤炭采樣設備選型原則

4.1從煤炭種類與樣品質量出發

通常情況下，采樣單元指的是對一批煤炭進行試驗采集的煤炭。再依據試驗煤炭中所包含的煤炭種類推測出樣品的數量，通過對采樣精密度的設定以確定樣品的個數。一般來說，一個采樣單元指的是煤炭的運輸流量。

4.2從煤炭的最大粒度出發

除了從煤炭的種類以及樣品質量出發以外，煤炭采樣設備在選擇上還要依據從煤炭最大力度出發的原則。煤炭的最大粒度指的是篩孔在采樣設備上煤炭的百分比為百分之五十的大小，設備尺寸的選型與該條件有關，還影響著煤炭樣品的質量。

4.3從運輸煤炭的速度出發

從煤炭的運輸速度可以得出煤碳采集樣品的重量，在對煤炭采樣設備進行選型時應嚴格依照運輸煤炭的速度。

4.4從運輸皮帶的寬度以及所采集煤炭的水分出發

從運輸皮帶的寬度出發能夠明確采樣系統的容積以及其他數值，而從所采集煤炭水分出發，能夠知道煤炭采樣系統驅動設備的動力多少。

5自動采樣機選型分析

5.1商品煤生產運輸情況

通過選煤車間對動力煤選煤廠的原煤進行篩選和分類。將篩分物料送至主電廠，以獲得高熱值的精煤碳產品，篩下物料可直接進入產品倉或與精品煤炭產品混合。產品倉庫中的煤通過倉庫下方的給煤機，送入帶式輸送機，再裝入快速裝載站的定量斗中，最終送入火車車廂[3]。

5.2產品進倉方式對煤樣的影響

煤礦坑口動力煤選煤廠生產的商品煤是由篩末煤以及精品煤混合物組成的，該類由篩末煤以及精品煤混合而成的商品煤主要有兩種配煤方式，分別為倉下配煤和倉前配煤。當采用倉前配煤的方式時，煤礦必須確保兩種煤炭在進入倉庫之前混合以此保障商品煤的均質性更好，可以根據現場情況選擇特定的采樣機。

5.3采樣機的選型

由于每列火車的質量都是基于所有車輛路段的數量作為采樣單位，因此最終要對所采集的煤炭樣本進行采樣和測試，以獲取煤炭指標。火車上的所有煤都始于產品倉庫，并在火車結束，它主要包括兩種采樣方法分別是，靜止煤采樣和移動煤流采樣[4]。

5.4運輸環境對采樣機選型與安裝的影響

首先，在倉下運輸膠帶唯一的情況下，煤炭將直接送入裝車站。對于采用倉前配煤方式的商品煤對采樣及沒有特別大的要求，以上所述采樣機都可以。而對于采用倉下配煤方式的商品煤，大部分的采樣機都可以，但膠帶中部采樣機除外。其次，當運用膠帶中部采樣機對煤炭進行采樣時，一旦煤炭的質量出現分層現象，使得煤炭的均質性不佳，那么則會導致用戶數據與采取的煤樣化驗數據不符，甚至出現差異較大等問題，有可能會引發煤質糾紛。最后，在倉下運輸膠帶不唯一的情況下，煤炭則會經過多次的運輸送至裝車站內。膠帶中部采樣機最好安裝在進入裝車站的膠帶上，運用這種方式所采取的煤樣更加具有代表性。

6 結語

綜上所述，隨著近些年來我國經濟水平的不斷提高，社會發展對煤炭的質量開始有了更高的要求，需要更加科學、自動化的采煤設備為之服務。然而當前在對每臺自動采樣機的選型過程中，涉及到運輸速度、樣品質量、等眾多因素。因此，在對設備進行選型時應對樣品質量、樣品數目進行綜合考量，以確保煤炭采樣的質量與相關標準相符。

參考文獻

[1]牛秀榮，回尹斌.自動采樣機在斜溝選煤廠原煤采制中的應用[J].煤炭加工與綜合利用，2019（09）：56-58.

[2]劉國斌.煤礦商品煤自動采樣機選型的探索研究[J].煤質技術，2018（05）：51-53.

[3]任祥軍，胡忠波.運煤碼頭膠帶自動采樣機的改造實踐[J].煤炭加工與綜合利用，2018（05）：53-55.

[4]袁家慶，趙娟.汽車自動采樣機在太西洗煤廠的應用[J].神華科技，2017，14（05）：44-46.

收稿日期：2020-01-07

作者簡介：李仲賽（1993—），男，河北唐山人，本科，[1]研究方向：采樣機設備運行與維護。