粉料自動取樣機在生石灰粉取樣中的應用

馮 偉，黃樂枧，諶 旭

（方大特鋼科技股份有限公司，江西 南昌 330012）

1 前言

方大特鋼科技股份有限公司（簡稱方大特鋼）年產鐵330萬t，需生石灰粉（含輕燒白云石粉）近50萬t，每年外購生石灰粉（含輕燒白云石粉）26萬t左右，需檢測6 000～7 000車，約每天18車左右。目前人工管道取樣方法為：罐車充氣加壓送灰后通過人工開啟閘閥，進行隨機取樣，每車取樣1次，取樣量不少于2 kg。此方法開啟閘閥的力度難以控制，經常發生噴濺，存在安全隱患，且子樣數少，樣品代表性差。為解決此難題，引進1臺粉料全自動取樣機。

2 自動取樣機的應用

粉料全自動取樣機用于生石灰粉（輕燒白云石粉）的取樣。鑒于從氣力輸送管道中自動采取生石灰粉（含輕燒白云石粉）樣品尚無相關國家標準規定，借鑒行業內各鋼鐵廠家廣泛采用的人工閥門取樣方法，對原取樣程序進行了改進，使之符合生石灰粉（含輕燒白云石粉）取樣要求。該機采用先進的電腦集成控制電路，具有現場手動啟動操作（通過司機操作盒、觸摸屏）和遠程計算機操作功能。取樣機按照事先設置的時間和頻次要求，每車進行自動取樣。自動取樣系統能夠貫穿整個卸車過程，自動定時采取樣品并將每車樣品收集在取樣桶內，檢驗人員每班只需1次或多次到取樣點提取樣品即可。

2.1 自動取樣系統組成

（1）生石灰粉自動取樣系統主要由壓力分離式取樣機、樣品收集器、電控系統箱、遠程操作計算機等組成；設備動力源分為電動和氣動，其中電動部分為樣品收集器提供自動運轉換罐功能，氣動部分為取樣機閥門動作、內部清掃提供動力。

（2）取樣機主要由外殼體、取樣閥管、取樣閥、分離器總成、進氣閥、排氣閥、主卸樣閥1、次卸樣閥2、氣動控制系統、內部連接線及連接管路等組成。其中取樣閥管通過閥座與輸送管道焊接在一起，通過氣路及樣品輸送軟管與主體連接。氣動控制系統過相應管路與各閥件連接。

2.2 取樣參數設定

根據罐車運輸量及卸車時間的長短來設定取樣參數。罐車卸料時間約在35 min左右，取樣間隔時間一般設定為210 s，取樣次數一般10次左右。

2.3 自動取樣機工作流程

（1）罐車卸料時，司機按壓現場操作盒啟動按鈕，或通過遠程電腦點擊操作界面的啟動按鈕，取樣系統準備進入自動取樣狀態。系統在取樣計時器到達設定時間之前首先進行內部吹掃，到達設定時間打開取樣閥，樣品通過管道進入氣粉分離器總成進行樣品分離，將樣品暫存在集成器內，通過排氣口直接放入大氣中，此時系統進入二次清掃，以保證內部管路暢通。關閉各閥門穩定一段時間后，逐步打開主次卸樣閥，將樣品放入樣品收集器指定的樣品罐中。系統按照設定的取樣周期，按照上述過程重復采取樣品，直至卸車結束停止取樣。

（2）提供司機交互操作盒，可以在現場視頻監控下，由司機通過按壓操作盒上的按鈕進行設備啟動、停止操作，操作有指示燈顯示，異常情況現場有報警提示。因上料壓力、物料流態等變化或取樣管意外堵塞可能引起無法采到樣品時，系統具有自動檢測、報警并自動補采的功能。現場PLC控制柜及遠程計算機均可以進行采樣系統參數設置（取樣周期設置、調整，取樣的開始、結束等動作控制）。考慮到卸車時主管道供氣壓力變化、罐車內物料流態變化以及可能出現的取樣管意外堵塞等情況會導致采樣管無法采到樣品，系統在分離集成器的樣品出口處設置樣品檢測管（內置樣品檢測開關），每次取樣結束，檢測開關輸出狀態若無變化，系統認為此次采樣失敗，自動進入吹掃清堵狀態并追加補采動作，直至采取到樣品。重復上述動作多次（3次）后，若仍然沒有采到樣品，系統則報警，需人工方式采樣。

2.4 控制系統

自動取樣裝置可以通過遠程計算機進行設備運行控制、運行參數設置、取樣記錄查詢等功能。遠程計算機具備存儲、查詢取樣記錄、報警記錄等功能。

（1）取樣裝置配備1 套完整功能的PLC 控制系統，并在控制柜面板上配置便于直觀操作的觸摸屏，可以通過該觸摸屏進行設備調試、維護、設置參數及運行操作。根據常規參數及特殊參數設置的關鍵程度對系統安全運行的影響，觸摸屏界面設置二類不同的用戶名以便于不同授權的用戶登錄修改參數。設備配置1個司機交互操作盒，罐車司機在連接管道后開始卸車時，可以通過按壓操作盒上的啟動/停止按鈕（在遠程視頻監控下）控制取樣設備的自動啟停。

（2）顯示屏將顯示系統的各種運行參數及取樣時狀態圖。設備維護人員可通過控制柜上的顯示屏查詢到設備故障停機原因、位置，以便及時迅速處理。

2.5 自動取樣偏倚與人工取樣檢測數據比對

為驗證不同方式取樣產生的數據偏差，對取樣機自動取樣與人工取樣兩種方式的結果進行比對，設置自動取樣間隔時間為210 s，直至卸車結束，將所有子樣收集在一個樣品收集桶內進行成分檢測。在自動取樣的同時，人工通過開啟閘閥取樣，每5 min取1個分樣，直至卸車結束，并把每個分樣單獨檢測，分析不同方式采樣的偏差情況。通過比對分析，取樣偏差較小，均在標準偏差范圍內，結果見表1。

表1 不同方式取樣檢測結果 %

3 自動取樣機設常見故障及解決方式

自動取樣機設常見故障及解決方式見表2。

表2 自動取樣機設常見故障及解決方式

4 結語

（1）使用粉料自動采樣機后，減少了檢驗人員在生產現場和班組之間的來回奔波，減輕了勞動強度，同時消除了人工取樣易產生噴濺的安全隱患。

（2）使用自動取樣機，取樣間隔縮短（120～300 s/次，可調），檢測頻次（5～15 次/車）較原來每車1次的人工取樣頻率大大提高，減少了樣品波動，樣品代表性更強，從而提高了檢測的準確率。

（3）全自動粉料取樣機能夠滿足生產需要，但仍存在一些問題，主要是一些閥門安裝過緊，經常出現未打開報警，經調試后恢復正常，有時出現故障報警后未及時處理，發生樣品量過少的現象，有待改進。