机械化采制样机在煤炭采制样中的应用探讨

机械化采制样机在煤炭采制样中的应用探讨

田园园

阳城国际发电有限责任公司 山西省晋城市 048102

摘要：现阶段，我国煤炭采样主要有人工采样和机械化采样两种方式，人工采样由于耗时耗力、精准度较低等因素，难以适应现代化工业生产的需要。与人工采样相比，机械化采样省时省力且精确度较高，被广泛应用于煤矿、电力、冶金、港口和发电站中，使煤炭采制样机的应用成为必然趋势。基于此，本文便对机械化采制样机在煤炭采制样中的应用进行简单探讨。

关键词：机械化采制样机；煤炭采制样；应用探讨

引言

现阶段，煤炭机械化采制样机主要应用于煤矿企业、大型港口和电厂。但在应用过程中，由于煤炭采制样机体型较大、操作复杂，没有实现全面自动化，难以满足企业生产的需求。煤炭机械化采制样的过程中容易出现偏差，偏差率最高达８２％，出现这种情况的主要原因是煤炭成分较为复杂，颗粒形成的条件不同，使其密度和大小也不相同。同时，采样人员人为因素也会导致采样的煤炭质量有较大差别。煤炭采样是采集具有代表性的样品，通过进行热量、水分等化验，来检测煤炭的质量。由于煤炭形状、物理和化学特征、粒度、含灰量不同，在采样过程中，需要采集具有代表性的子样，在这一过程中，需要严格遵循国际标准化组织ＩＳＯ标准和商品煤采样方法ＧＢ４７５，确保子样的数量和质量。

采样及制样工作是煤炭质量分析的主要过程，只有采取以及制作能够具有代表性的检验样品，才能够最终得到准确有效的检验结果。相比手工采样，机械化采样方式更加精确及稳定，样品的代表性更强。因此，在煤炭国际、国内交易过程中，大多数都选择机械化采样样品作为有效依据，以此确定交易过程中价格确定的标准。当前，我国机械化煤炭采样主要有三个标准，包括国际标准化组织ＩＳＯ１３９０９、我国２００４年的《煤炭机械化采样》ＧＢ／Ｔ１９４９４标准、美国试验与材料协会的《煤的总样标准采集方法》ＡＳＴＭ２２３４－０３标准。

1. 机械化采制样机的技术要求及原理

1.1技术要求

传统的人工采样方法是按照对角线法来采样。在商品经济的模式下，一些不法商贩采用装点盖面的方法，将好煤装在对角线区域，这样继续按照对角线法来采样，对买方而言，显然是不公平的。近几年来，按照“随机采样”的理论，参照国外的标准，国内已陆续有一些标准出台，如GB475-1996《商品煤样采取方法》及原电力部《发电用煤机械采制样装置验收导则》等已对机械化采制样机提出了明确的要求。一台合格的采制样机应具备以下基本条件：①采制样具有代表性，符合有关标准的精确度要求且不存在系统偏差；②设备运行可靠。

1.2工作原理

以MCY－Q6IX/2型采样机系统为主，分析其设计原理。该采制样机主要由采样头、操作控制系统和制样系统组成。采样头由采样筒、钻杆和芯轴组成。首先，在采样前确定采样范围和采样方案。机械化采样工艺的开始，需要机械化采样设备以摄像头的影像学检查结果确定采样的选择范围。开始采样工艺程序后，通过计算机随机确定的方法明确采样方案，选择合适的采样位置。确定采样方案后，小车与大车同时开始移动，直至达到采样位置。开始采样钻取时，离合器开始分离，采样轴套及芯轴螺旋采样头以旋转方式向下钻进。在这一过程中，采样筒之下的煤炭样品逐渐填充进入采样筒，并逐渐填满。而多出来的煤炭样品则通过采样筒锥状尾部的开口位置抛出。采样头钻进到目标深度后停止转动，这时采样筒中的煤炭就是采样的样本。煤炭样品取出过程中，将离合器闭合，轴套及芯轴与采样筒逐渐向上移动，提出煤炭样品。煤炭样品卸下时，将离合器分离，芯轴螺旋设备以相反的方向转动，煤炭样品在采样筒的正下方逐渐脱出。以给料除铁的皮带机将煤炭样品送入破碎缩分制氧设备，保持送入样品的均匀。煤炭样品破碎缩分后，进入相应的采集容器，废弃样本通过返排设备送到专用的弃料容器。

2. 机械化采制样机在煤炭采制样中的应用

二级采样设备主要是应用在输送物料粒度≤80mm或流量≤2100t/h的输送系统中，初级采样机以特定的采样频率，将样品通过初级胶带给料机运送到破碎机中，确保破碎样品的粒度符合实际需要，并将所需要的样品放入二级胶带给料机中，通过二级采样机获得最终样品，然后将样品送到样品收集器中。三级采样设备主要是应用输送粒度＞80mm或流量＞2100t/h的输送系统中，初级采样机按照特定的采样频率进行定时定量的采样，通过初级胶带给料机将采集的样品送入一级破碎机中，通过将收集的样品破碎至25mm，用二级胶带给料机输送按照6∶1的比例获取样品，取得的样品放入三级给料机中，并进入二级破碎机中进行破碎后，落入四级给料机，应用三级给料机获取样品，将其破碎至样品所需要的粒度，获得约25kg的最终样品，最后将所获得样品放入密封的样品收集器中保存。

在煤炭采样时，需要结合煤炭质量分析设备，根据采样设备科学的选择煤质在线分析设备，准确地获取煤炭的含灰量，以提高煤炭采集工作的效率。

对采集到的10份样品进行试验，该煤炭的灰分约30%，精密度约3%，根据《煤炭机械化采样》试验方法检验发现，试验结果估算值为0.52，符合规定的制样方差要求。提前准备2份煤炭样品，在测试前加入一定量的水分，全水分为13%和14%，经过试验发现，煤样全水分在14%的时候会发生堵塞现象，全水分在13%的时候则不会发生堵塞现象，试验结果表明，该系统的采制样机适应的最大采制水分适应性在13%以下。该系统煤炭机械化采制样机具有自动、手动和半自动三种方式，能够进行任何深度和任何位置的采样。该系统的采样机在采样头上应用了电控系统，能够实现定位功能，全面显示具体的数据参数，能够及时发现并排查故障。采样过程中，严格详细地检查了系统的匹配性，该系统采样过程中没有出现样品丢失和堵塞现象。在进行破碎机出料粒度检查的时候，提前准备试验的样品，将样品在二级系统中自动破碎后进行试验。试验结果，煤样粒度＞8mm的低于6%，表明该样品试验合格。

3. 煤炭采制样机的优化设计

3.1设计尽量简化，易操作，方便维修

一般的机械化、电子化产品的设计都较为复杂，工序繁多，电路密集，出现故障时只能找专人维修。如果在设计煤炭机械采制样机时能简化操作流程，简化制作工序，再辅以相关问题故障维修的指导手册，那么在煤炭采制样过程中就不用专门配备专业的维修人员，也不会因为专业的操作人员个人原因影响检测的进行，生产发展更加顺利快捷。

3.2采制样过程实现无人为干预，操作全自动化

人为干预的不确定性因素较大，所以要尽量减少或避免人为因素的干预，实现煤炭采制样及化验过程的全自动化是减少误差最有效的办法。实现运作过程的全自动化，包括电脑总控，采、制、化系统自行监测，保证检测的深度、数量、范围等，整个过程电脑都能详细记录数据，系统定期自动维护、清洗，发现问题或出现故障时自动报警。实现全自动化还是有很大难度的，但未来的煤炭机械化采制样机必然朝着这一趋势发展，这也是广大煤炭开采和应用企业的急切需求。

3.3设计中加入摄像功能，采制过程全程录像

就像是车辆安装的行车记录仪一样，在煤炭机械采制样机中安装摄像功能，将采制的全过程记录在案，这样能及时发现问题并找出问题所在，及时解决。录制采制过程时公司还可以请专业人员进行远程监控，掌握现场情况。不仅如此，记录下来的录像也是维护公司利益的有效依据，如果买方就检测结果对卖方提出质疑，认为煤炭质量跟卖方给出的结果不同，公司就可以拿这一录像为自己澄清，保证利益不受损。

3.4及时密封材质样本，编码排序

由于各地自然状况、气候条件不同，如在我国北方寒冷地带，温度有时会在零下几十摄氏度，为保证采制样本的质量不受环境影响，就要进行及时密封处理，防止水分等流失或被其他物质污染，影响煤炭质量和价格，每次检测过的样本在迅速密封后系统自动编码排序，如有问题，方便以后调查。

4.煤炭采制样机的日常维护与改进

4.1煤炭采制样机的日常维护

①设备在工作过程中应安排具有技术常识的固定人员看管；②检查设备有无异常的噪声、过度振动或零件过热等；③设备在工作过程中发生故障，必须立即停止运转，消除故障。如有不良现象而不能立即消除时，应做记录待检修时消除；④绝对禁止在设备运行时对运动部件进行清扫或修理；⑤确保采样头、采样铲头制动停止位置正确，制动正常工作。⑥检查设备轴承和轴承导轨的润滑和磨损，如需要，加注润滑油；另外，检查采样头上的刮扫片是否紧贴着输送带，确保操作期间刮扫片紧贴着输送带，按要求调节或替换。

4.2机械化采制样机的改进建议

①制样机进料系统

以株洲电厂为例，制样机进料系统原采用振动给料机,煤粘性较大,振动噪声大,堵料的现象时有发生,后改为二级皮带给料(见图1),其中二级皮带可正、反方向切换,同时在进料口易粘煤一侧安装刮料器,随制样机启动而上下运动。改造后,很少发生堵煤,操作时还可根据需要选择采原煤样或进制样机制成3mm样。

图1二级皮带给料简图

②定位系统

大车、小车的定位是通过光电编码器及接触器控制大小跑的电机来实现。由于电机的刹车长期磨损,运行久了以后,刹车惯性较大,使采样机的定位误差很大,偏离原点最大达到500mm左右。改用变频器加双速电机后,由光电编码器采集大车、小车的位移,在接近采样位置时,电机切换至低速,大车、小车缓慢移至采样点,使采样机实现了精确定位。

③操作系统

入厂煤经计量后，通过电脑直接将信息传到采样机显示器。根据信息确定采样方案，发出指令，自动采样。改进后的操作系统操作界面人性化且设计简单、好用。

④破碎机

破碎机受力面增设刮板，电机带动刮板转动，刮去粘附在破碎机壁上的煤。

⑤尚存的主要问题及改进意见

由于采样头在旋出的时候,采样头的锥形尾部要带出一部分煤,由于煤特性的不一样(主要是水分和煤粘性的影响),采样的量也不完全一样,虽然这个差别经实验证明不会导致精确度超标,即不会影响煤的代表性问题,但子样的量随煤种的差异不一样在理论上还是不允许的。改进建议是在采样头的锥形尾部增设一刮片,在采样头采完样时闭合,卸样完毕后,刮片开启,重新等待采样。

结语：

煤炭机械化采制样机的应用是发展的必然趋势，必须优化完善好机械的设计，以实现最大的效益。本文主要对机械化采制样机在煤炭采制样中的应用进行了简单探讨，并提出设计优化建议。当然，在实践中可能还会遇到其他问题，机械设计还要与时俱进，不断更新，适应发展的需要。

参考文献：

1. 王步花.煤炭采制样常见问题分析及对策[J].洁净煤技术，2013，（3）.

2. 马新.机械化采制样机在煤炭采制样中的应用分析[J].内蒙古煤炭经济，2018.