全自动取样器在散粮港口中的应用

◎ 兰晓东，邓小易

（东莞深赤湾港务有限公司，广东 东莞 523000）

随着现代化散粮港口码头的不断发展，散粮装卸、进场筒仓逐渐趋于自动化，散粮码头货物通过能力及接卸效率也逐渐提高。为了提升核心竞争力，不断追求散粮船舶在港停靠时间最少，华南珠三角某港巴拿马型散货船单船的接卸时间可以缩短至30 h以内。其中，船上散粮取样、抽检工作模式逐渐被取代，先进自动化的取样工艺对卸船效率的提升效应越发明显。随着我国改革开放和国内深加工工业化水平不断提高，散装粮食的进出口贸易业务量逐年增大，港口接卸作业效率不断提高，先进的全自动取样装置配套已经成为未来港口发展的必然趋势。

1 港口散粮取样现状及发展趋势

1.1 传统的人工取样方式

现在，大部分的港口散装粮的检验取样工作还是沿用原始的人工取样，国家检验检疫部门需要派专人在卸船现场。根据每一个舱位粮食卸载量，按照商检抽样标准，达到既定数量后停止卸货。现场抽检人员下舱取样或通过门机抓斗向舱内抓取样品，再由取样专员从抓斗中取样灌袋，贴上标签。这种方法不仅耗费人工，而且在取样过程中需要暂停卸船，影响大船接卸效率。同时，考虑到大船卸船现场工作条件恶劣，人员在取样操作过程中易受到外界干扰，取样的代表性会有一定影响。

1.2 适用于门机接卸的取样方式

在门机抓斗上安装取样器，取样口开在抓斗内侧，采用往复转动的取样刮板进行定量取样，刮板动力来自抓斗闭合时产生的压力推动推杆。通过取样间隔控制器调整取样间隔，可以做到N次抓料取一个小样，累计取得多个小样后再让现场人员收集。这种方式可以较大地降低现场取样人员的劳动强度，减轻因频繁收集样品对港方装卸作业的影响[1]。

1.3 现代专业的散粮接卸码头的取样方式

现代专业的散粮接卸码头通常采用全机械化进出仓设备，所有粮食物料通过皮带机、斗提机、刮板机等散粮输送设备进仓。现代的全自动取样系统通过安装在皮带头部或中部的初级采样机，按照预编程序每隔一段时间（或质量）控制采样头运转一周，从皮带料流中采取全断面的子样送入样品给料机，然后样品通过缩分器缩分出适量的样品进入样品收集器，多余的样品通过余料处理设备返回物料主输送系统。采用全自动取样装置，能够实现全自动化无人值守自动取样，对港口大船接卸没有任何影响，同时保证了样品的代表性，获得了相关检疫部门的大力支持[2]。

2 全自动取样器的构造原理及分类

2.1 全自动取样器的构造原理

全自动取样机主要由初级取样机、缩分器、样品输送单元、自动控制单元和样品收集系统构成，通过自动控制单元将整个系统串联，组成全自动取样系统。

2.1.1 初级取样机

初级取样机主要部件是切割斗，切割斗安装于物料经过的地方。在不取样品的时候切割斗停在料流之外，并且开口处于密封状态。在需要取样的时候，切入料流当中，物料通过重力、惯性或者其他动力源进入切割斗当中，形成初级样品。

2.1.2 缩分器

初级取样机采取的样品通过缩分器分成两个部分：一部分为需要收集的样品，进入下一级设备；另一部分为余料，通过输送装置回到进仓料流中。

缩分器主要可以分为旋转式和摆动式，样品通过自重不断下落，下落过程中，缩分器进行连续缩分制样。样品经过缩分一路进入样品收集器中，一路返回原料流中。无论采用何种形式的缩分器，缩分过程中均不能使样品产生分级、破碎，影响其代表性。

2.1.3 样品输送单元

样品输送单元用于将物料从一点送到另一点，主要结构包括样品输送管道和抽风机。为了降低风机电机的频繁启停操作带来的负荷强度，样品输送管道直径一般采用0.05～0.08 m镀锌管，在输送管道的起点设置一个小储料斗，以保证样品输送的连续性[3]。

2.1.4 自动控制单元

自动控制系统主要采用PLC控制设计，输入模块用于接收单机按钮、方式选择旋扭、电机故障信号、取样间隔定时信号及料仓门位置信号等。输出模块用来输出指令控制采样系统设备的运行，根据PLC输入模块发来的指令，输出强电回路的开关信号，包括系统中几台电机的启停、故障报警、位置指示等。通过自动控制单元能够实现现场手动控制及自动控制两种模式，自动控制可以实现定时或者定量取样，做到无人值守，自动完成取样。

2.1.5 样品收集系统

样品收集系统包括集样瓶和放置集样瓶的密封、防尘的柜体。集样瓶被放置在一个被电机驱动的可以旋转的圆盘上，圆盘转动带动集样瓶的移动以实现全自动收集。集样瓶及圆盘转动系统密闭在一个防尘柜体中，确保不发生溢粮或产生其他粉尘污染。

2.2 全自动取样器的分类

2.2.1 全断面取样机

全断面取样机适用于具有一定角度的大型、高效率的溜管、斜溜槽中。该取样机按照切割斗的运行方式又分为平行切割和旋转切割两种类型，水平切割在取样时，切割斗通过滑轨水平移动到溜管料流中；旋转切割在取样时切割斗通过垂直转轴旋转至料流当中。

2.2.2 皮带头部取样机

皮带头部取样机可以安装在皮带机头部罩壳的上罩壳上，无需占用额外的溜管溜槽位置，切割斗设计在料流位置，在取样时打开切割斗的切口，物料靠惯性自然进入切割斗中完成初级取样过程。

2.2.3 气力输送管线取样器

气力输送管线取样器主要用在自流动或气力输送的管线上取样，该形式不仅可以收集散粮颗粒状物料，还能收集粉状、黏性物料的样品。在取样时，取样杆插入物料管线当中，通过气力抽取样品进入缩分装置。

3 全自动取样器的安装

目前，散粮港口自动化输送系统包括卸船机/门机、皮带机、斗提机、计量称等设备组成，为了更好地保留散粮样品的代表性，取样位置尽可能设置在输送系统的初始位置。目前，通常会设置在码头沿岸皮带机的头部或者头部延伸的溜管上，若涉及地漏进仓，一般设置在地漏下方皮带机的头部或溜管位置。

斗提机在运行过程中会对粮食破碎率造成一定影响，且在粮食提升过程中，会造成部分粮食粉尘和颗粒分离。散粮输送系统中使用的计量称，由上称斗、计量斗和下称斗构成，粮食经过计量后会形成分级。若在这两类设备后端设置取样器，样品的代表性会降低，所以建议自动取样器应尽量布置在斗提机和计量称的前端[4]。

4 全自动取样器的常见故障与维护措施

4.1 常见故障

4.1.1 物料冲击导致磨损类故障

易导致磨损故障主要包括滑板脱轨、导轨磨损、溜管及切割斗磨损、输送管道磨损。样品收集器中集样瓶接口处的磨损。

4.1.2 润滑不足的故障

因粉尘或者润滑加注不足导致的故障主要有初期取样机旋转动作不灵活，电机、减速机声音不正常，分料器旋转轴不灵活甚至卡死，样品输送单元中罗兹风机的运行声音不正常，样品收集装置的旋转轴不灵活，驱动电机声音异常等故障。

4.1.3 电气及控制部分故障

初级采样机及样品收集系统中的限位开关动作不到位、开关自身的故障，电气线路中因老鼠撕咬、磨损腐蚀导致的短路、断路故障，控制系统中PLC程序故障或其他故障等。

4.1.4 堵料故障

因操作不当或取样频率数量设置问题导致堵料，或者物料中含有大量杂质杂物易导致堵料。还有一种较为少见的，是因设计不合理，溜管角度不够，导致物料流速不够，或在样品输送单元的输送功率选择过小导致堵料。

4.1.5 其他故障

除了上述常见故障外，还有一些比较复杂且不常见的故障，如电机烧毁、减速机漏油、传动装置断轴等；初级取样机运行不到位、传动链条断链脱链等。

4.2 维护方法

针对上述故障，在日常使用方面主要有以下几点维护注意事项：①日常使用过程中要采用定时点检、预防为主，定期清理设备上的粉尘，按照使用说明书要求定期加注润滑油及润滑脂。②定期检查易磨损部位，及时更换磨损部件，在溜管及切割斗内物料冲击位置增加耐磨块以减少磨损。③提高设计水平，合理设置自动取样各装置排布及选型，合理设定取样频次及缩分器开度大小。④在合适位置设置防杂筛网，改造易堵部位的管径和曲率。

5 结语

传统的取样工作往往是采用人工方式，手工将取样扦插入粮食中，然后人工将样品灌袋送入检化验实验室，这种方式最大的缺点就是取样点人为选取，存在“人情粮”“关系粮”等问题，操作劳动强度大、效率低，且在采样过程中会极大地影响卸船效率，采用新型全自动取样器可以有效避免上述弊端。随着近几年的生产建设，华南某港已经全面配置了最先进、现代化的取样工艺，无论在商检取样用粮、自身检验用粮的选取方面，既提升了生产作业效率，取样又均匀、广谱、有代表性，同时节省了大量的人力和物力。诚然，使用中也存在着这样或那样的问题，但也在不断地与厂家协商反馈、摸索，不断地改进，完善其功能，相信这一全自动取样器会成为现代化港口必须的配置设备。