一種皮帶中部采樣器的創(chuàng)新設(shè)計

劉爽

摘要：當(dāng)前，在煤炭采樣領(lǐng)域存在人工與自動化兩種采樣方法。其中，人工采樣因勞動強度大、工作效率低以及存在安全隱患等問題，逐漸被淘汰。但自動化采樣又大多采用平面布局的方法，設(shè)備的占地面積較大，對場地的要求較高。為此，文章提出一種皮帶中部采樣器的創(chuàng)新設(shè)計，即具備人工采樣的特征及功能，同時具有占地面積小、系統(tǒng)操作方便、能實現(xiàn)啟動自動控制、安全可靠等諸多優(yōu)勢。希望通過文章的研究與探索，能使該設(shè)計得到進(jìn)一步的推廣與應(yīng)用。

Abstract： Currently， there are two sampling methods， manual and automated， in the field of coal sampling. Among them， manual sampling is gradually eliminated due to problems such as high labor intensity， low work efficiency， and potential safety hazards. However， automated sampling mostly adopts a planar layout method， and the equipment occupies a large area and requires a higher site. For this reason， the article proposes an innovative design of the sampler in the middle of the belt， which has the characteristics and functions of manual sampling， and has many advantages such as small footprint， convenient system operation， automatic startup control， safety and reliability. I hope that through the research and exploration of the article， the design can be further promoted and applied.

關(guān)鍵詞：皮帶中部采樣器;創(chuàng)新設(shè)計;設(shè)計要點;工作原理

Key words： belt middle sampler;innovative design;design key points;working principle

中圖分類號：TS732? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）05-0064-02

0? 引言

隨著社會的不斷發(fā)展，工業(yè)的自動化技術(shù)不斷革新，水平也在不斷提升。然而，在當(dāng)前設(shè)備的計量精度已經(jīng)非常高的情況下，相應(yīng)的取樣及分析系統(tǒng)的精度卻存在不足。現(xiàn)階段，一些礦企通常在皮帶上采集礦樣進(jìn)行檢查，這很容易受到人為因素的干擾，影響礦樣的質(zhì)量檢測?；谏鲜龈鞣矫嬖虻目剂?，筆者設(shè)計了一種皮帶中部采樣器。

1? 現(xiàn)場情況分析

在實際的煤樣采制化過程中，通常煤樣的采取能占采制化總精度的80%，同時制樣以及化驗一般占16%與4%。其中，煤樣的采取是采制化中的一個重要環(huán)節(jié)。換言之，礦樣是否具有代表性，取決于礦樣的采取。然而，在實踐中往往采用人工采樣的方式，相對而言很容易受到采樣工具和人為等因素的影響與干擾，進(jìn)而導(dǎo)致采樣的代表性較差，并不能反映產(chǎn)品的質(zhì)量或不能生成準(zhǔn)確的質(zhì)量檢測數(shù)據(jù)等。

具體而言，一方面，現(xiàn)場的安全條件較差、取樣量大、作業(yè)線長以及勞動強度大等，有可能會對取樣作業(yè)人員造成傷害，存在一定的安全隱患;另一方面，由于按照人工分段、多點檢驗的方式取樣，相對而言需投入大量的檢驗人員，然而勞動效率卻較為低下，也無法實施全斷面取樣，檢驗很容易發(fā)生偏差，缺乏足夠的代表性與時效性。

2? 設(shè)計裝備的必要性

正如上文所述，當(dāng)前人工采樣的代表性較差，很難在規(guī)定的時間內(nèi)有效完成對每個煤樣的采制。對此，建立一種自動而有效的采樣裝備代替人工采樣很有必要，是一項極具現(xiàn)實意義的舉措。文章提出的一種皮帶中部采樣器的創(chuàng)新設(shè)計，不僅能解決煤炭皮帶運輸中的機(jī)械采樣問題，保證了采樣時間、子樣數(shù)目及重量等，而且具備制動電機(jī)精準(zhǔn)控制啟停技術(shù)，保證了橫截煤流全斷面的采取。這樣一來，能使煤樣更加具有代表性，可以大幅提升與保障產(chǎn)品質(zhì)量檢驗的準(zhǔn)確程度，為選煤生產(chǎn)、保證產(chǎn)品質(zhì)量以及發(fā)揮煤質(zhì)技術(shù)檢查等各方面提供指導(dǎo)和依據(jù)。

3? 皮帶中部采樣器的創(chuàng)新設(shè)計

3.1 皮帶中部采樣器的結(jié)構(gòu)部

皮帶中部采樣器的整體結(jié)構(gòu)部（如圖1所示），整體采用立式結(jié)構(gòu)，占地面積更小，空間利用率更高?？傮w而言，由機(jī)架殼體、采樣頭、輸煤皮帶、下料口、觀察門、驅(qū)動電機(jī)、感應(yīng)板、接近開關(guān)等部分組成。其中，需要特別強調(diào)的有以下幾個部分：

①設(shè)備的驅(qū)動采用SEW減速電機(jī)（SA57空心軸安裝斜齒—渦輪蝸桿減速機(jī)，帶制動電機(jī)功率0.37kW，4極，傳動比62.53，安裝形式M1，接線盒位置270°，方向A，輸出孔徑30mm）。②判斷采樣頭運動狀態(tài)的接近開關(guān)采用德力西（DC24V、兩線制、感應(yīng)距離4mm、常閉）。③設(shè)計了安全工作的雙保險，采用兩個接近開關(guān)的傳感器。④為解決采樣刀的刮掃版與物料和皮帶因解除摩擦產(chǎn)生的磨損，采用超高分子聚乙烯材料。⑤該皮帶中部的采樣裝置，能完成皮帶輸送裝置中部煤炭取樣工作。⑥采樣刮板頭位于皮帶輸送裝置上方，而且頭端設(shè)有聚氨酯板，這樣不僅能完整刮取皮帶上煤流的全斷面，又不會使皮帶遭受損傷。

3.2 皮帶中部采樣器的設(shè)計要點

①采樣粒度：20mm;②單次采樣量：0.3～0.5kg;③采樣間隔最短時間：3min;④適用于皮帶速度：1～3m/s;⑤功率：0.37kW;⑥符合機(jī)械采制《煤炭機(jī)械化采樣 第1部分：采樣方法》（GB/T 19494.1—2004）、《煤炭機(jī)械化采樣 第2部分：煤的制備》（GB/T 19494.2—2004）、《煤炭機(jī)械化采樣 第3部分：精密度測定和偏倚試驗》（GB/T 19494.3—2004）國家標(biāo)準(zhǔn)。

除上述要點及標(biāo)準(zhǔn)外，還有以下幾點需重點強調(diào)：

首先，減速電機(jī)選型的問題，充分了解應(yīng)用現(xiàn)場的實際皮帶速度，參照現(xiàn)場皮帶的實際速度，嚴(yán)格按照國標(biāo)相關(guān)規(guī)定計算皮帶中部采樣器的采樣刀的旋轉(zhuǎn)速度，進(jìn)而確定電機(jī)轉(zhuǎn)速和減速比。

其次，設(shè)計的產(chǎn)品在現(xiàn)場安裝困難，要充分做好設(shè)計前期調(diào)研，多與工礦企業(yè)交流，使設(shè)計研發(fā)的皮帶中部采樣器更加貼近應(yīng)用環(huán)境，更便于安裝。

最后，皮帶中部采樣器采樣刀的磨損問題，擬使用超高分子聚乙烯材料應(yīng)用在采樣刀耐磨部位予以解決。

3.3 系統(tǒng)工作原理

采樣機(jī)安裝于輸送皮帶機(jī)上，皮帶輸送裝置的帶寬B=1000mm，傾斜角為15°。通過定時器控制具有制動功能的電機(jī)驅(qū)動采樣頭，然后由采樣頭按照預(yù)先確定的采樣周期，從正在運行中的輸送皮帶上按照一定的速度橫向切入，同時掃過物料流，這樣便成功截取了一個橫截面上的完整子樣，同時該字樣被拋入料槽，經(jīng)至下級設(shè)備。

另外，結(jié)合整個系統(tǒng)的控制原理看，整個系統(tǒng)的采樣工作過程由PLC按照預(yù)先編制的程序通過自動指揮完成。當(dāng)然，該系統(tǒng)同時配備有自動和手動兩種運行模式。其中，手動模式的存在主要是為了用以調(diào)試或維修等，當(dāng)需要自動運行時，將按鈕調(diào)至自動位置后按下啟動按鈕即可。

結(jié)合該系統(tǒng)設(shè)備的自有功能看，其具有多重性，包含非接觸式接近開關(guān)啟?？刂乒δ?，更加安全可靠;系統(tǒng)設(shè)備的設(shè)計較為緊湊，便于整理與維修;由于精心選材，可有效防止堵料或撒料;具有斷電自復(fù)位、防跑偏、誤停保護(hù)等保護(hù)功能。

3.4 操作與調(diào)試

①在系統(tǒng)設(shè)備安裝完成后，要清理現(xiàn)場，同時檢查各級設(shè)備是否正確安裝等。②檢查各級設(shè)備驅(qū)動裝置，尤其要查看是否存在缺油問題，一旦油量不足要及時添加。③在系統(tǒng)設(shè)備試運行前，要進(jìn)行單機(jī)運行試驗，即只有在單機(jī)運行正常后，方可進(jìn)行系統(tǒng)空載運行試驗。④在系統(tǒng)設(shè)備試運行的過當(dāng)中，要根據(jù)各參數(shù)內(nèi)容進(jìn)行檢查與調(diào)整，還包括周期性的采樣以及根據(jù)實際情況及需要進(jìn)行的調(diào)整。⑤當(dāng)系統(tǒng)設(shè)備在運行過程中發(fā)生堵料或其他意外情況時，應(yīng)及時停機(jī)并清理，等故障排除后方可繼續(xù)運行。

3.5 其他注意事項

要定期檢查電機(jī)減速機(jī)、軸承座等部位的螺栓是否存在松動，定期對其進(jìn)行緊固處理;要檢查電源接線是否正確;當(dāng)采樣頭處于運轉(zhuǎn)狀態(tài)時，觀察其是否正常，尤其是起停的位置是否合理，是否存在角度偏差等，如果發(fā)現(xiàn)有音量問題要及時停機(jī)并處理;在采樣頭運行時，嚴(yán)禁工作人員將頭探進(jìn)安全罩內(nèi)檢查或清理等，以免發(fā)生危險;采用頭帶電情況下嚴(yán)禁用手搬動，這會使采樣頭發(fā)生自動復(fù)位，十分危險。

4? 結(jié)束語

通過對皮帶中部采樣器的設(shè)計、安裝、調(diào)試及使用后，獲得了穩(wěn)定的運行效果。實踐表明，文章設(shè)計的皮帶中部采樣器，可以大幅提升皮帶采煤樣的代表性，保障了商品煤的質(zhì)量，避免在皮帶采樣過程中引發(fā)事故，提高了勞動生產(chǎn)的效率與質(zhì)量，可以更加準(zhǔn)確地為生產(chǎn)及經(jīng)濟(jì)分析提供可靠的數(shù)據(jù)。當(dāng)然，該設(shè)計尚存在一定的不足或有需要改進(jìn)的地方，如可針對溜槽內(nèi)壁進(jìn)一步改進(jìn)，可以增設(shè)特氟龍圖層等，這樣不僅方便擦洗，而且還有不黏性以及抗蝕性等優(yōu)勢特征，有助于更好地保護(hù)溜槽內(nèi)壁。在今后的研究與實踐過程中，要開展更為深入的研究，以期實現(xiàn)該設(shè)計的不斷完善。

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