煤炭商品煤炭自动采样机选型的研究

摘  要：煤炭是我国重要的资源之一，在我国的电力供应方面起到了至关重要的作用，既满足了我国工业生产的需求，还能保障正常的居民生活，而当前发电厂的燃煤成本过高，在一定程度上制约着发电厂效益的提升。本文简略阐述了当前煤炭的采样现状，并对我国较为普遍的煤炭采样系统的类型与特点进行分析，同时在明确了煤碳采样设备选型原则的基础上，针对煤炭商品煤炭自动采样机选型进行了研究。

关键词：商品煤;自动采样机;设备选型

中图分类号：TQ531    文献标识码：A       文章编号：1671-2064（2020）03-0000-00

0引言

我国的煤炭采样设备从20世纪70年代发展到现在，已经开始有了一定的规模，自动化的程度相较以往明显加强，但是现如今我国的煤炭自动采样机设备仍然落后于西方发达国家。因此，根据采样设备的不同性能与实际工况对煤炭自动采样机进行选型是十分必要的。

1煤炭采样现状

煤炭被誉为“黑色的金子”，广泛的应用在工业生产中，它是一种通过化学以及不同粒度组合而成的矿物质与有机物组成的混合物，并且矿物质与有机物在分布上呈现出均匀的态势，而采样则指的是通过采取某种方式在大量的煤炭中抽取具有普遍性的样品。煤炭的样品拥有不均匀的特性，因此，在对煤炭进行采样时，应选取能够代表整批煤炭质量的煤样，在经过对该煤样全面的分析后，形成一定的了解。现如今，我国普遍应用两种煤碳采样方式，这两种采样方式各具特点，分别为人工采样与机械化采样。人工采样的方式较为传统，而且有较大的局限性，容易受到环境位置、工具规格、人员素质以及样品粒度等因素制约，煤碳采样效率不高，样品的代表性不强。与人工采样不同，运用自动化采样机进行机械化采样则能够应用在大多数煤炭采样工作当中，而且通过使用机械设备能够降低劳动力成本、提升经济效益，减少人工采样中普遍存在的误差现象。

2采样设备的组成与功能

2.1采样机结构

采样机的结构组成包括电控操纵系统、制样系统、采样器总成（全断面）、小车总成（包括升降机构）以及大车总成，而制样系统是由集样器、联合制样机（含破碎、缩分机）以及弃料排放装置等组成的。

2.2采样管理

2.2.1煤车进入采样区域

若想高效的对煤炭进行采样，应该对其进行严格的采样管理，从煤车进入采样区域的时候就开始进行密切关注，引导煤车司机在相关标识位置进行停靠。在进入采样区域后将车厢停稳、停直，并对煤车的煤质情况进行观察，一旦出现异常情况，应立刻停止对煤炭的采样工作，将具体情况汇报给上层部门。

2.2.2煤车进入采样区域超声波定位

在煤车进入采样区域之后，自动采样机开始准备进行采样时超声波开关指示灯为绿色，开始检车后超声波感受到车辆尾部后，超声波开关运行指示灯则变为红色，系统将以此作为零点坐标，依据在数据库中所现实的车型信息，对其车厢的长与宽等信息进行定位。依据大唐集团的“数字燃料”管控系统对其坐标位置进行随机分配，自动采样机按照坐标位置展开自动采样工作，需要注意的是，当车辆的后车厢尾部在进入采样区域时，与超声波启动位置之间的距离不宜小于20厘米。

2.2.3在采样监控电脑上点击“自动开始”

当超声波定位结束之后，便可以在采样监控的电脑上点击“自动开始”键，进行自动采样，根据从车尾到超声波檢测之间的距离，再加上车辆信息数据库中显示的车厢长度，对车厢前马槽停靠位置的安全性进行判断。在对采样机检车合格之后，通过定位摄像头依据车型数据模拟车厢画面，按照“数字燃料”系统所提供的相关坐标信息，显示在模拟画面中。

2.3采样过程

在采样过程中，大小行车运动，将机械手移至相关位置上方便采样，加强机构的减速机启动，连带着动链轮利用链条进行传动，使得导向机构在导向轮轨道下方运行，带动机械手进行煤炭的自动采样。与此同时，启动机械手的自用减速机，一旦机械手到达煤层一定的深度时，提升机构减速机反转，提升机构带动钻探机械手上行，大、小行车将钻探机械手归位至煤样输送设备处，钻探机械手自用减速机带动螺旋叶片反转，煤样进入螺旋桶内，完成一个采样循环，采样机采样完毕后，大、小车及升降机构回归到原点。煤样进入料斗后，显示“料斗称门开”[1]。识别卡接口程序监控画面显示“正在发送询问状态指令，接收到采样完成令”，车号抓拍系统启动，识别车牌号和车辆信息中的车牌号一致，显示“正在发送抬杆放车指令，抬杆指令接收成功”，挡车器上升通行灯由红色变为绿色，同时语音喇叭提示“采样完毕，请离开采样机，一人随车刷卡过磅”。如果呈现出不一致的状态，显示“识别车牌号与车辆信息中的车牌号不符合，是否通过？”点击是，那么挡车器的同通行灯会从红色变成绿色，并且出现喇叭的提示音：“采样完毕，请离开采样机，一人随车刷卡过磅。”而点击否则与之相反，挡车器将不会上升，只有正确的识别出车辆信息中的车牌号与汽车牌号相符合，才会上升起挡车器。在识别可接口程序的监控画面中呈现出采样结束、上传成功的信息，包含着图片数据上传成功以及采样数据上传成功。

3煤炭采样系统的类型与特点研究

3.1多级采样系统

新时期，煤炭采样系统逐渐呈现多样化特征。其中，得到广泛运用的有两种，第一种为三级采样系统，第种为二级采样系统，不同系统虽然特点有所差异，但都在煤炭采样中发挥着重要作用。其中，在二级采样系统的应用上，主要适用于煤碳颗粒在75mm以下或者流量小于2000t每小时的运输设备。在应用二级采样系统时应依照以下流程：运用初级系统将需要受到检测的样品用固定的频率送到破碎机里，直到样品被其破碎成规定形状大小，再将其送到二级采样机内，使其成为符合检验标准的样品，最终将之送往相关实验室。与二级采样系统不同的是，三级采样系统可以应用于煤炭颗粒比75mm大或者流量大于2000t每小时的运输设备。在应用三级采样系统时应按照一下流程：首先，依据规定的采样频率采得相应数量的样品，并将它放到一级破碎机当中，然后，再利用二级采样机使用高于一级采样频率6倍的频率在第一步所获得样品的基础上再次获得样品。其次，通过第二步骤得到样品之后，再将其放到破碎机内，直至其颗粒被破坏到符合标准的大小。最后，再根据一定的采样频率获取煤炭样品，通过以上步骤便可以得到最终所需的煤炭样品，一般情况下来说，每对一千吨煤炭进行检测便需要20千克的样品，接下来便将待检测的样品送往实验室中即可

3.2刮板式机械采样系统

现如今，我国在采样操作当中，刮板式机械采样系统的应用十分广泛，对于获取皮带运输机上的煤炭便可运用刮板式机械采样系统，该系统主要是针对煤炭采取全断面切割的方式从皮带输送机上获取样品。与以往传统的采样方式相比较，刮板式机械采样系统使得毛样品的质量得到了有效的降低，用该方式所获得的样品也与相关规定相符合。综合各方面因素来看，采用刮板式机械采样系统能够有效地实现节约能源、增加经济效益的目的。因此，该系统在交代采样设备中得到了广泛应用，特别是在二级以及三级的采样系统中[2]。

3.3螺旋式机械采样系统

在通过汽车以及火车等方式运输煤炭时，主要是应用螺旋式机械采样系统对煤炭进行采样，该类螺旋式机械采样系统大概包括四部分，分别是：驱动设备、钻头、缩分器以及提升机等。在运用螺旋式机械采样系统进行煤炭采样时，相比以往传统的手机、破碎、给料以及缩分功能，还在其原有的基础上增加了行走设备、升降设备和回旋两等，使得螺旋式机械采样系统的功能得到了丰富。

4煤炭采样设备选型原则

4.1从煤炭种类与样品质量出发

通常情况下，采样单元指的是对一批煤炭进行试验采集的煤炭。再依据试验煤炭中所包含的煤炭种类推测出样品的数量，通过对采样精密度的设定以确定样品的个数。一般来说，一个采样单元指的是煤炭的运输流量。

4.2从煤炭的最大粒度出发

除了从煤炭的种类以及样品质量出发以外，煤炭采样设备在选择上还要依据从煤炭最大力度出发的原则。煤炭的最大粒度指的是筛孔在采样设备上煤炭的百分比为百分之五十的大小，设备尺寸的选型与该条件有关，还影响着煤炭样品的质量。

4.3从运输煤炭的速度出发

从煤炭的运输速度可以得出煤碳采集样品的重量，在对煤炭采样设备进行选型时应严格依照运输煤炭的速度。

4.4从运输皮带的宽度以及所采集煤炭的水分出发

从运输皮带的宽度出发能够明确采样系统的容积以及其他数值，而从所采集煤炭水分出发，能够知道煤炭采样系统驱动设备的动力多少。

5自动采样机选型分析

5.1商品煤生产运输情况

通过选煤车间对动力煤选煤厂的原煤进行筛选和分类。将筛分物料送至主电厂，以获得高热值的精煤碳产品，筛下物料可直接进入产品仓或与精品煤炭产品混合。产品仓库中的煤通过仓库下方的给煤机，送入带式输送机，再装入快速装载站的定量斗中，最终送入火车车厢[3]。

5.2产品进仓方式对煤样的影响

煤矿坑口动力煤选煤厂生产的商品煤是由筛末煤以及精品煤混合物组成的，该类由筛末煤以及精品煤混合而成的商品煤主要有两种配煤方式，分别为仓下配煤和仓前配煤。當采用仓前配煤的方式时，煤矿必须确保两种煤炭在进入仓库之前混合以此保障商品煤的均质性更好，可以根据现场情况选择特定的采样机。

5.3采样机的选型

由于每列火车的质量都是基于所有车辆路段的数量作为采样单位，因此最终要对所采集的煤炭样本进行采样和测试，以获取煤炭指标。火车上的所有煤都始于产品仓库，并在火车结束，它主要包括两种采样方法分别是，静止煤采样和移动煤流采样[4]。

5.4运输环境对采样机选型与安装的影响

首先，在仓下运输胶带唯一的情况下，煤炭将直接送入装车站。对于采用仓前配煤方式的商品煤对采样及没有特别大的要求，以上所述采样机都可以。而对于采用仓下配煤方式的商品煤，大部分的采样机都可以，但胶带中部采样机除外。其次，当运用胶带中部采样机对煤炭进行采样时，一旦煤炭的质量出现分层现象，使得煤炭的均质性不佳，那么则会导致用户数据与采取的煤样化验数据不符，甚至出现差异较大等问题，有可能会引发煤质纠纷。最后，在仓下运输胶带不唯一的情况下，煤炭则会经过多次的运输送至装车站内。胶带中部采样机最好安装在进入装车站的胶带上，运用这种方式所采取的煤样更加具有代表性。

6 结语

综上所述，随着近些年来我国经济水平的不断提高，社会发展对煤炭的质量开始有了更高的要求，需要更加科学、自动化的采煤设备为之服务。然而当前在对每台自动采样机的选型过程中，涉及到运输速度、样品质量、等众多因素。因此，在对设备进行选型时应对样品质量、样品数目进行综合考量，以确保煤炭采样的质量与相关标准相符。

参考文献

[1]牛秀荣，回尹斌.自动采样机在斜沟选煤厂原煤采制中的应用[J].煤炭加工与综合利用，2019（09）：56-58.

[2]刘国斌.煤矿商品煤自动采样机选型的探索研究[J].煤质技术，2018（05）：51-53.

[3]任祥军，胡忠波.运煤码头胶带自动采样机的改造实践[J].煤炭加工与综合利用，2018（05）：53-55.

[4]袁家庆，赵娟.汽车自动采样机在太西洗煤厂的应用[J].神华科技，2017，14（05）：44-46.

收稿日期：2020-01-07

作者简介：李仲赛（1993—），男，河北唐山人，本科，[1]研究方向：采样机设备运行与维护。