煤炭機(jī)械化采樣機(jī)的采樣過程

      1.前言
　　煤炭作為一種常規(guī)的化石能源，在當(dāng)今的社會(huì)發(fā)展中起著不可或缺的作用。煤炭是工業(yè)化社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)，也是推動(dòng)工業(yè)發(fā)展的強(qiáng)勁動(dòng)力。由于煤炭的需求較大，而且流通量巨大，運(yùn)輸煤炭的交通環(huán)境復(fù)雜，導(dǎo)致煤炭會(huì)包含有多種雜質(zhì)，而且煤的質(zhì)量以及純度也會(huì)發(fā)生變化。對于煤炭的需求來說，不同領(lǐng)域?qū)τ诿禾康募兌纫约昂康榷几鞑幌嗤?。對于各大領(lǐng)域的不同需求，取一部分的煤樣樣品進(jìn)行檢測成為了煤礦評估的一個(gè)重要步驟。煤炭分析的過程主要分為采樣、制樣、化驗(yàn)三個(gè)步驟，采樣是整個(gè)分析流程當(dāng)中最重要的環(huán)節(jié)。
　　2.采樣機(jī)國內(nèi)外的發(fā)展情況
　　20世紀(jì)早期，在機(jī)械化發(fā)展不完全的時(shí)候，需要大量工人利用基本工具來完成整個(gè)采樣過程。但是由于工人們工作環(huán)境的惡劣，而且火車以及機(jī)器運(yùn)作產(chǎn)生的噪音十分巨大，十分容易帶來生產(chǎn)效率的低下，還會(huì)給工人帶來身體上的損傷，同時(shí)還加大了企業(yè)的運(yùn)作成本。
　　到了20世紀(jì)60年代左右，比較成熟的采制樣流程和規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)在歐美初步形成了，并開始進(jìn)行大規(guī)模的推廣，當(dāng)時(shí)發(fā)展比較大的公司與拉姆齊、赫爾斯、維尼科技等等。到了20世紀(jì)70年代，我國已經(jīng)有了一套完整的采樣體系，并且采樣機(jī)械設(shè)備和化驗(yàn)儀器已經(jīng)比較齊全，可以滿足一般的煤堆的采樣。但是，國內(nèi)的發(fā)展中也存在著一小部分問題，比如機(jī)械采樣發(fā)展緩慢，沒有明確的參考標(biāo)準(zhǔn)，這些都是我國今后采樣發(fā)展中有待解決的問題。
　　3.采樣機(jī)簡介
　　采樣機(jī)是為替代目前普遍使用的人工采樣而設(shè)計(jì)的專用設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了人工采樣向機(jī)械、自動(dòng)化采樣的重大轉(zhuǎn)變。該設(shè)備能按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)完成煤樣的采取，制備成實(shí)驗(yàn)室用的初級煤樣，為準(zhǔn)確分析原煤質(zhì)量及燃煤成分提供科學(xué)依據(jù)。采樣、制樣的全部工作過程采用計(jì)算機(jī)程序控制，配以“模式采樣”、“自動(dòng)采樣”、“手動(dòng)采樣”等不同模式。操作者在操縱室內(nèi)通過目視或觀察計(jì)算機(jī)模擬顯示均可隨時(shí)了解設(shè)備的工作狀態(tài)和采樣頭的位置，做出適合于具體工作狀態(tài)的控制模式的選擇。門式火車采制樣機(jī)能廣泛用于火車、汽車車廂內(nèi)煤等散裝物料的樣品采集，是電站入場煤卸車及檢驗(yàn)不可缺少的配套設(shè)備。
　　4.采樣機(jī)采樣過程
　　4.1 采樣機(jī)的采樣要求
　　1.對于入廠煤，需要進(jìn)行車輛取樣和批量試驗(yàn)，以結(jié)果作為確定煤價(jià)的依據(jù)；入廠煤也需要進(jìn)行輪班取樣和試驗(yàn)，作為計(jì)算電廠標(biāo)準(zhǔn)煤耗的參數(shù)，同時(shí)對質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)督。為及時(shí)調(diào)整鍋爐燃燒提供幫助。
　　2.入廠煤的取樣必須一次滿足要求。一旦出了問題，就沒有補(bǔ)救的可能。取樣不同于分析性試驗(yàn)，分析性試驗(yàn)有誤差，可重復(fù)或多次試驗(yàn)，但取樣是不可能的。入廠煤從輸送機(jī)卸下時(shí)，不可能單獨(dú)存放，在煤場卸下時(shí)與其它煤混合。對于輸入煤，它已經(jīng)在鍋爐中燃燒，因此無法再次收集樣品。
　　3.對于燃煤用于電廠的特點(diǎn)，無論是人工取樣還是機(jī)械取樣，都是采用了一種基于方差理論，這在技術(shù)上是非常困難的。同時(shí)，取樣操作也有嚴(yán)格的技術(shù)要求。為了能勝任電廠煤炭采樣工作，必須掌握相關(guān)的理論知識(shí)和操作技能。但是，大部分的有關(guān)部門對此掌握能力存在一定程度上的欠缺，因此抽樣工作沒有得到足夠的重視。煤炭采樣和采樣往往成為一些發(fā)電廠燃料監(jiān)督管理中的薄弱環(huán)節(jié)。
　　4.2采樣機(jī)工作原理
　　采樣機(jī)一般分為火車采樣機(jī)和汽車采樣機(jī)兩種。汽車采樣機(jī)在實(shí)際采樣中應(yīng)用比較廣泛，一般應(yīng)用于電廠等企業(yè)，對以汽車運(yùn)輸方式進(jìn)廠的煤進(jìn)行取樣。采樣過程必須在白天和夜間均能完成探測功能，夜間有照明。圖像分析軟件與組態(tài)軟件可采用數(shù)據(jù)庫接口或其它通用接口。在操作過程中要保證安全，避免出現(xiàn)分析錯(cuò)誤，導(dǎo)致采到車廂或駕駛室的情況。
　　采樣裝置啟動(dòng)后，設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)即可進(jìn)行采樣操作。根據(jù)需要，采樣裝置可對每節(jié)車廂進(jìn)行單點(diǎn)或多點(diǎn)采樣。采樣裝置的運(yùn)行有自動(dòng)、半自動(dòng)、手動(dòng)三種模式，手動(dòng)一般用于調(diào)試階段；半自動(dòng)模式下，部分操作需人工參與；自動(dòng)模式下，操作人員只需發(fā)出采樣指令即可，后面的工作由系統(tǒng)自動(dòng)完成。一般情況下，正常工作采用自動(dòng)模式。采樣時(shí)，控制系統(tǒng)發(fā)出指令，大車、小車分別在橫向和縱向上移動(dòng)，到達(dá)指定位置后，大車、小車制動(dòng)，采樣頭開始下降并進(jìn)行采樣。當(dāng)采樣頭到達(dá)指定位置后，下降接近開關(guān)產(chǎn)生感應(yīng)信號并傳送到控制系統(tǒng)，采樣頭提升。當(dāng)回到設(shè)定高度后，采樣頭料倉門打開，采集的原煤進(jìn)入皮帶機(jī)。然后，煤樣經(jīng)過破碎、縮分過程，少量的煤樣進(jìn)入集樣器，多余的煤樣由余煤返排口排回車上，整個(gè)采樣過程結(jié)束。
　　4.3采樣機(jī)控制系統(tǒng)概述
　　采樣機(jī)控制系統(tǒng)一般分為機(jī)構(gòu)本體與控制本體兩部分，控制系統(tǒng)作用是根據(jù)用戶的需求來說，對于操作本體進(jìn)行控制，完成機(jī)械裝置的各種動(dòng)作?？刂葡到y(tǒng)的整體性能決定著整個(gè)采樣系統(tǒng)的采樣效率。一個(gè)良好的控制系統(tǒng)需要具有靈活可控的操作方式，可以隨時(shí)控制運(yùn)動(dòng)方式的同時(shí)保證操作的安全性。
　　操作采樣機(jī)的控制方式按照運(yùn)動(dòng)的控制方式來分析，一般分為位置控制、速度控制、力控制這三種，而力控制是以上控制方式當(dāng)中采樣效率最高的一種。力控制需要在提取煤堆樣品時(shí)，機(jī)械手的采樣頭同操作煤堆的表面直接接觸，保證了精確定位的同時(shí)，又保證了提取煤堆樣品的力度適中，不會(huì)破壞樣品。對于整個(gè)系統(tǒng)的操作量和反饋量，采集煤堆樣品的輸入量和機(jī)械手得到的反饋量是通過力矩信號來傳遞的，所以在系統(tǒng)當(dāng)中一般配備了力矩傳感器，保證了整個(gè)采樣系統(tǒng)的連貫性。
　　5.總結(jié)與展望
　　煤炭采樣機(jī)工作效率是整個(gè)采樣過程中的重中之重，雖然目前我國已經(jīng)擁有了一套比較成熟的采樣流程，但是在實(shí)際工作中受到研究水平的限制和不理想的工作環(huán)境，未來煤炭采樣機(jī)還存在著極大的發(fā)展空間。未來的采樣機(jī)可以對煤塊的大小或者品質(zhì)進(jìn)行更加詳細(xì)的采樣分析，采樣速率會(huì)大大提高，還會(huì)減少不必要的抖動(dòng)以及噪聲等，使得采樣環(huán)境更加安全便捷。