木片机械化采制样系统在日照港的应用

袁晓鹰 赵广法 叶向勇 马成军

(日照出入境检验检疫局,山东日照,276826)

木片机械化采制样系统在日照港的应用

袁晓鹰 赵广法 叶向勇 马成军

(日照出入境检验检疫局,山东日照,276826)

介绍了日照港木片机械化采制样系统设计所需的基本条件,系统的工艺流程以及设备组成,并简述了系统的操作过程。

木片;机械化采制样

近几年来,日照口岸的木片进口量一直居全国首位,2009年共进口木片 74批次,147.22万 t,货值10369万美元。批次、质量、货值分别比 2008年增长了 80.49%、100.02%和 31.57%。进口的国家有印度尼西亚、越南、泰国和澳大利亚等多个国家和地区,由于受现场各种环境及人为因素的制约,木片的采制样工作压力较大。

为了实现木片采制样的科学化管理,提高样品的代表性,减少劳动强度,日照检验检疫局对机械化采制样设备的制造企业进行了全面调研。2009年,在日照港木片码头的 3条卸船线上,安装了徐州依维达技术公司的 3套木片机械化采制样系统,使得日照港进口的木片采制样工作全部可以由机械化采制样系统完成,从而大大提高了采制样工作的质量和效率。

1 木片机械化采制样系统的现状

木片是重要的造纸原料,近年来,随着国内制浆造纸企业规模迅速扩张,木片市场需求量加大,仅仅依靠国产木片已经远远不能满足需求,木片进口数量激增,进境木片携带的疫病疫情也日益严峻,需引起高度重视。目前,虽然木片品质检验属非法检产品,但贸易双方出于结汇等需要,往往需要第三方检验检疫机构对木片的品质指标出具检验报告。检验报告是出入境检验检疫工作质量的核心内容之一,采制样则是检验检疫能否准确非常重要的一个环节。随着检验检疫系统装备大量高级精密仪器及实验室认可工作的发展,实验室检测及管理已达到了较高的水平,检测数据的误差对检验结果的影响已逐渐减少,而采样的代表性、制样的准确性对检验检疫工作的影响日渐突出。

目前,我国还没有统一的木片采制样标准,各地采用的采制样方法不统一,尤其是很多地方还是人工进行采样,在一定程度上影响了样品的准确性,也给贸易双方造成了不便。木片机械化采制样在我国刚刚起步,2009年以前,仅湛江和日照口岸有类似的采制样系统[1],如果各个口岸都能够实现木片机械化采制样,就可以消除人为因素造成的误差,提高工作效率。

2 机械化采制样系统的设计条件

2.1 自然条件

年平均气温:13.1℃;

极端最高气温:37.5℃ (对设备按 45℃考虑);

极端最低气温: -13.7℃ (对设备按 -16℃考虑);

相对湿度:最大相对湿度 100%,年平均相对湿度71.7%;

瞬时极大风速:40.3 m/s,强风向NNE;环境:海洋盐雾、多粉尘、多雷;

地震:本地区地震基本烈度为 7度。

2.2 码头主体工程中的有关技术参数

(1)建设规模

3套采样系统对应的码头主体工程为 3个 4万 t级木片专用,其中一个码头可停靠 5万 t货船。

(2)港口主皮带机参数

额定输送能力:木 1#线 825 t/h(3300 m3/h);木 2#线、木 3#线均为 1200 t/h(4800 m3/h)。

皮带带宽:均为 1800 mm。

皮带带速:木 1#线 2.5 m/s;木 2#线、木 3#线均为2.7 m/s。

2.3 木片物理特性

(1)种类:桉树木片、相思树木片等。

(2)物料密度:0.16～0.25 t/m3(该密度是堆密度,计算设备容积能力时,应取 0.16 t/m3;计算流量时,应取 0.25 t/m3)。

(3)物料粒度:≤50 mm。

(4)含水量:40%～50%。

(5)磨损性:小。

3 采制样系统的基本情况

3.1 采制样系统基本组成

在日照港安装的木片机械化采制样系统由以下 5个部分组成:料流信号部分 (皮带秤)、取样部分(初级采样机)、制样部分 (皮带给料机、二次采样机、样品收集器)、余料处理部分 (斗式提升机)和电控系统部分。

3.1.1 料流信号部分

其动态累计误差小于 ±0.25%,该部分是由电子皮带秤完成,使用的型号是 I CS-17B,包括 4个部分:称重桥架、称重传感器、速度传感器及测速滚筒、称重控制器。称重桥架安装于主皮带机架上,当木片经过时,承重装置将皮带上物料的重力传递到称重传感器上,产生一个正比于皮带载荷的电压(mV)信号;速度传感器直接连在大直径测速滚筒上,提供一系列脉冲,脉冲的频率正比于皮带速度。称重控制器从称重传感器和速度传感器接收的信号,通过积分运算得出运输皮带的瞬时流量值和累积质量值,并可分别显示出来。

3.1.2 取样部分

木片样品的采取由 ECBS-220/150型旋转初级采样机完成,它是由制动电机、减速器、旋转斗式采样头、接近开关和带防护罩的钢结构支架等组成。制动电机与减速器采用直联式齿轮减速电机。装在钢结构架上的具有制动功能的电机用来驱动和定位采样头;采样在每次行程的终点卸料,行程的终点由接近开关控制。接近开关还同时具有零速检测功能,在一定时间内接收不到开关信号时,则发出报警信号。初级采样机由预编采样周期进行子样的采取,采样周期 0～9999 s内可调。

3.1.3 制样部分

木片的制样由 EBF-400型皮带给料机、ECBS-40/150型二次采样机、ERSC-10型样品收集器组成的设备完成,其中皮带给料机以圆弧板取代槽型托辊构成皮带槽角,整机质量轻、密封性好。并装有手动可调节闸门用以控制料层厚度及均匀地给料;安装有刮板清扫器,避免湿细物料在皮带上的黏结;装有零速检测开关,有效检测皮带的打滑、断裂及输送机的堵塞。二次采样机直接安装在给料机上与给料机优化组合为一体,形成了二次采样系统,起到样品缩分的功用,缩分比通过改变 PLC设定的采样周期及改变给料机的速度进行无极调整。缩分后的样品,即二次采样的样品通过溜槽进入有 10个罐的收集器中,每只样品罐容量为 25 L,并可通过定时器控制电机工作、实现自动换罐。

3.1.4 余料处理部分

料斗式提升机,其形式为萁斗钢缆牵引式,料斗由钢缆绳牵引,沿有轨滑道运行。设有过载保护装置及程序过载、判断等多层保护,能有效防止拉断钢缆绳。

3.1.5 电控系统部分

控制系统为一独立的系统,设在距采制样系统20 m的单独控制室内。具有对采制样系统进行控制、监视、管理的功能。它以 PLC为核心,以电器控制柜为载体,由 PLC、触摸屏、皮带秤称重仪表、多种电器、现场操作箱等组成。控制系统选用了西门子 S7200型 PLC,并留有 10%的 I/O信号备用点。PLC可将系统主设备的状态信号和重要的报警信息送至输料程控系统,接受输料程控系统的远方控制指令。支持报警系统和数据库系统,可以实现上下位机连接。因此,能够协调各设备的启停顺序、动作连锁及信号反馈,便于调节采样周期。另外,控制室与采制样地点应分开,有利地改善了电气控制系统运行条件。

3.2 采制样系统流程

3.2.1 工艺流程图

根据设计条件和现场情况,依据国内外相关标准和规范,在日照港木片专用泊位的 3条不同高度的卸船皮带机上,安装了 3套木片采制样系统,3条皮带的高度分别为 19.104 m、13.050 m、7.770 m,初采机都安装在皮带中部,而给料机、二次采样机等又集中安放在一个两层平台上,控制系统也是集中在一个控制室内,这样大大节省了建设成本,同时也方便了值班人员的操作。系统的工艺流程如图1所示。

图1 系统的工艺流程图

3.2.2 采制样系统的工作过程

皮带上的初级采样机按预定的采样周期采样,其采样头的开口宽度为 150 mm,旋转经过木片主皮带时可将全断面的木片刮取并抛到集料口,作为一个子样 (16.5 kg或 22.2 kg)通过溜管送入皮带给料机中,皮带给料机上设有闸板用以调整料流的均匀性,将样品连续均匀地输送[2]。在给料机上的二次采样机 (缩分器),根据预先设定的切割次数得到缩分后的样品,该样品通过溜管进入密闭的旋转式样品收集器中,一般按 1000湿吨作为一个采样单元,每个单元的副样收集到一个罐内。余料通过皮带给料机头部卸料口送入斗式提升机,待提升到适宜的高度,余料返回到主皮带。在自动状态下,设备全部由 PLC控制,无需人工操作。

定时和定量取样方式分别以设定的质量间隔或时间间隔作为取样的控制因素。子样的平均质量可按下式计算[3]:

式中:qm为木片的流量,t/s;

l1为初采机开口尺寸,mm;

Vb为主皮带速度,m/s。

按上述条件取样,木 1#线子样的平均质量为13.75 kg。木 2#线和木 3#线子样的平均质量为 18.52 kg。所采子样数量可根据每批木片的质量以及卸船速度,设定取样间隔来确定。一般 100湿吨采一个子样。

初级采样机采取的子样通过给料机给到二次采样机,二次采样机必须对每个子样切割 4次以上,每个子样缩分后的质量大约在 2 kg。

4 结 语

日照港的 3套木片机械化采制样系统运行可靠,能够由用户自行设定多种参数,可满足检验检疫的需要。由于该系统替代了人工采样,规范了进出口木片检验检疫技术操作,获得更有代表性样品,保证了木片检验检疫结果的准确性,并容易与国外同类标准接轨,符合采制样方法的发展趋势。因此,建议有关部门尽快制定相应的木片机械化采制样行业或国家标准。

[1] 袁 堔,汪 丰,麦伟强,等.KT-001型木片自动抽样系统的研发[J].检验检疫科学,2006,16(增刊).

[2] 惠玉琴.自动化采制样系统在羊场湾煤矿的应用 [J].西北煤炭,2007(2).

[3] GB/T 19491—2004煤炭机械化采样第一部分:采样方法[S].

Application ofW ood ChipsMachine Sampling System in Rizhao Port

YUAN Xiao-ying＊ZHAO Guang-fa YE Xiang-yong MA Cheng-jun
(Rizhao Entry-exit inspection and Quarantine Bureau,R izhao,Shandong Province,276826)

The basic conditions required by system design,the process flow and the equipmentof thewood chipsmachine sampling system in Rizhao port,aswell as the operation of the system are introduced.Such machine sampling system earlier application in nationalwide is suggested.

wood chips;machine sampling

TS72

B

0254-508X(2010)12-0049-03

袁晓鹰先生,高级工程师;主要从事进出口矿产品的检验以及采制样设备的管理工作。

(＊E-mail:ciyuanxiaoying@163.com)

2010-07-19

(责任编辑:赵旸宇)