橋式取樣機生石灰取樣的測試與改造

史向陽

（安陽鋼鐵股份有限公司）

0 引言

生石灰是冶金行業常用原料，傳統的樣品采集方法是人工在卸車前采集和卸車后采集，兩種方法各有優劣。卸車后采集樣品，容易出現混樣、樣品污染、樣品受潮；卸車前采集樣品，難度大，采樣效率低，但是可以對某一批次的生石灰樣品進行精確采集，為生產過程中的質量控制提供精確的數據支撐，所以卸車前樣品采集是生石灰物料進廠檢驗的第一關，作用尤為重要。運輸車輛的貨箱深度在1.6 m 到2 m 之間，在卸車前樣品采集時，一般采用人工上車挖坑取樣的方式，在離車壁和底部不小于0.3 m，離表面不小于0.2 m 處采樣[1]（現場按照企業內部要求在深度0.5 m 左右進行采樣）。橋式取樣機常用于鐵精礦、焦煤、噴煤的自動采樣，測試表明：采用橋式取樣機進行生石灰樣品采集，可以有效地提升質檢效率，并且實現全截面采樣，保證取樣代表性。

1 人工樣品采集方式存在的問題

（1）人為因素較多。冶金行業生石灰采樣人員一般不是固定的，人工挖坑采樣時每個人都會有不一樣的動作習慣，會使樣品采集產生差異性。

（2）代表性差。生石灰顆粒輕而散，下挖時生石灰特別容易塌陷，很難達到0.5 m 的深度，使得生石灰樣品采集的準確性受到了影響，樣品采集的質量出現偏差，無法實現全截面取樣。

（3）人工挖坑時，由于生石灰粉塵較大，屬于強堿性物品，腐蝕性很強，所以即使穿戴了勞保用品，久而久之也會對取樣人員的健康產生不利的影響。

2 橋式取樣機工作原理以及生石灰樣品采集測試

2.1 橋式取樣機工作原理

橋式取樣機的控制方式有自動和手動兩種，自動是通過計算機畫框設定采樣區域和范圍以及采樣點位，發送采樣命令至橋式取樣機PLC 模塊，由PLC 模塊控制橋式取樣機大車、小車行走至設定的取樣點位坐標，由升降齒條帶動旋轉的螺旋鉆桿下降采樣，螺旋鉆桿將進入鉆桿筒的物料提升至鉆桿筒上方，一部分經棄料口返回運輸車輛，一部分經進料口進入存樣盒，螺旋鉆桿觸底后觸發接近開關，然后齒條帶動螺旋鉆桿上升，完成這個點位的全截面采樣，再運行至下個點位進行采樣，完成所有點位的采樣后，橋式取樣機大車、小車行走至卸料位置，液壓推桿帶動存樣盒打開卸料，樣品經接料溜槽進入樣罐，完成整個取樣過程。手動取樣由人工打點確定取樣點位，然后由樣品采集操作人員通過線控操作手柄控制橋式取樣機運行，采樣動作和自動取樣相同。

2.2 生石灰樣品采集測試

分別使用了螺旋轉桿直徑為108 mm、159 mm、219 mm 三種規格的橋式取樣機對運輸車輛貨箱里的生石灰進行了三點采樣測試，測試結果如下所述。

（1）螺旋轉桿直徑為108 mm 的橋式取樣機三點有效自動取樣5 kg，棄料4kg，生石灰顆粒完好率在50%以上，取樣過程產生了一定的揚塵。手動操作三點取樣4 kg，棄料3 kg，生石灰顆粒完好率與自動取樣相同，取樣過程產生的揚塵低于自動取樣的。

（2）螺旋轉桿直徑為159 mm 的橋式取樣機三點有效取樣10 kg，棄料8 kg，生石灰顆粒完好率在80%以上，取樣過程產生了較大的揚塵。手動操作三點取樣8 kg，棄料6 kg，生石灰顆粒完好率與自動取樣相同，取樣過程揚塵現象低于自動取樣的。

（3）螺旋轉桿直徑為219 mm 的橋式取樣機三點有效取樣15 kg，棄料12 kg，生石灰顆粒完好率在85%以上，取樣過程產生了很大的揚塵。手動操作三點取樣12 kg，棄料10 kg，生石灰顆粒完好率與自動取樣相同，取樣過程產生的揚塵低于自動取樣的。

3 測試結果分析

經過對比測試，相比于人工挖坑采樣，用橋式自動取樣機進行采樣不僅精準度高，樣品采集也更具備代表性，而且減少了采樣人員的勞動強度，可以實現全程無接觸采樣，最大限度地避免了采樣過程中人為因素的影響。采集的生石灰樣品，生過燒制備需要6 kg 樣品，烘箱樣品烘干制備需要1 kg。針對生石灰樣品的需求量，通過比對三種規格的螺旋采樣數據，發現無論是取樣量，還是樣品完好率，規格為Φ159 mm 的螺旋轉桿的橋式取樣機均可以滿足樣品采集的要求，但是在自動取樣過程中也存在揚塵過大，取樣量不好控制，取樣中顆粒較大，擠壓鉆桿導致螺旋轉桿產生共振的現象。而現在企業的環保壓力很大，所以必須對設備進行改造，對取樣流程進行優化，才能實現生產中常態化使用的目標。

4 改造方案與實施

選用一臺型號為XDCY-Q 鐵精礦用橋式取樣機進行生石灰采樣改造,該取樣機取樣的南北跨度為18 m，東西跨度為7.5 m，齒條升降行程為3.4 m，取樣高度區間為1.2～4.6 m[2]，螺旋轉桿為Φ108 mm，長度為2.3 m。生石灰運輸車輛一般長8～12 m，寬度在3 m 以內，貨箱高度在3.6 m 以下，取樣空間完全適合車輛運輸生石灰樣品的采集。

具體改造方案：

（1）為了確保橋式取樣機生石灰樣品采集數量的穩定和樣品的完好率，將Φ108 mm×2.3 m 螺旋轉桿更換為Φ159 mm×2.5 m 的螺旋轉桿以及配套的轉桿筒；為了防止共振導致螺旋轉桿脫落，形成安全隱患，螺旋轉桿法蘭的6 條連接螺釘緊固后采用串聯鋼絲防松方法，并在螺旋轉桿上方加裝一個圓形擋料板，以阻止生石灰顆粒在轉桿筒內提升時對連接螺釘和串聯鋼絲的磨損，同時更換相應的速比較大的轉桿驅動減速機，來降低螺旋轉桿的旋轉速度，以獲得穩定的取樣量，將規格為XLD4-7-7.5 kW 的擺線針輪減速機更換規格為XLD5-9-7.5 kW 的擺線針輪減速機。

（2）為了防止在取樣過程中產生揚塵，對轉桿筒原有的三個棄料口進行封閉，為了確保耐磨性和防止生石灰對設備的腐蝕，選用不銹鋼材料進行改造，只留一個棄料口并制作棄料口專用溜管，然后使用專用防塵布袋進行密封連接，防塵袋的長度略短于轉桿，對存料斗上方的開口用不銹鋼板進行封閉，使得樣品采集過程生石灰無論是采樣還是棄料都處在密封的通道內，不會產生揚塵，接料溜槽下方與樣罐也采用防塵布袋連接，在橋式取樣機完成取樣卸料時也不會產生較大的揚塵。

（3）橋式取樣機生石灰自動取樣時，由于螺旋轉桿對生石灰顆粒的擠壓和車廂底部生石灰粉塵的旋入都會產生較大的揚塵，有時還會產生螺旋轉桿共振。筆者經過比對發現，相比于全自動取樣，手動操作橋式取樣機取樣的方式更適合生石灰這一品種的樣品采集，為了提高設備的可操作性，將原來的線控操作手柄改造為遙控操作手柄。針對性地設計了取樣機選點→下降接近采樣面→正旋轉螺旋→下降觸底采樣→上升并反轉螺旋棄料，然后再重復選點操作，直至完成整個取樣流程的新取樣方式，并且對取樣人員進行操作培訓。

5 結論

（1）經過改造，橋式取樣機在生石灰取樣過程中可以實現全截面采樣，采樣點位更加精確，采樣范圍可以基本囊括運輸車輛貨箱內的任意一點；生石灰樣品采集的代表性更加可靠，生石灰進廠樣品采集效率大幅提升，由改造前的人工挖坑采樣的12 min/車提升到現在的5 min/車。

（2）在采樣過程中，操作人員全程不用接觸樣品，避免了因為人為因素導致的生石灰樣品污染的可能性和生石灰樣品對采樣人員的造成的腐蝕傷害，并且在采樣過程中有效地控制了生石灰粉塵的揚塵現象，減少了對周邊環境的污染。