皮帶自動采樣機(jī)的自主研發(fā)與應(yīng)用

張麗鐸

一、項目提出背景

隨著工業(yè)自動化技術(shù)的發(fā)展，全國各大煤礦、選煤廠及焦電廠也在努力通過提升自動化水平來提高全員效率，提高作業(yè)質(zhì)量。計量工作作為產(chǎn)需煤企業(yè)日常工作的重要組成部分，也需要提高準(zhǔn)確性、降低員工勞動強(qiáng)度。目前計量設(shè)備的計量精度已達(dá)到0.2%～0.5%，滿足了商業(yè)計量標(biāo)準(zhǔn)的要求，但取樣及分析系統(tǒng)的精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后，全國產(chǎn)需煤企業(yè)大多數(shù)單位還是采用傳統(tǒng)的人工取樣方式，其科學(xué)性、準(zhǔn)確性自然存在很多問題。目前檢查煤樣原來由人工在皮帶上采集，煤樣代表性受人的因素影響大。采樣的隨機(jī)性差且勞動強(qiáng)度大且具危險性，煤炭檢查結(jié)果作為結(jié)算煤炭質(zhì)量和計價的依據(jù)是供需雙方產(chǎn)生矛盾的重要因素，同時煤質(zhì)波動正常生產(chǎn)造成了不利影響。基于上述原因，宣鋼焦化廠配煤車間自主研發(fā)了皮帶自動采樣機(jī)設(shè)備。經(jīng)過近4個月的投入使用，運(yùn)行正常，提高了煤樣的代表性，為煤質(zhì)檢測提供了科學(xué)依據(jù)。

二、課題實施方案的確定

在煤質(zhì)檢驗工作中，采樣是首要環(huán)節(jié)，煤質(zhì)報告數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性主要依靠采樣的真實性和代表性，只有把好來煤的采制樣關(guān)，車間才能用準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)制定配煤方案，指導(dǎo)生產(chǎn)，從而以優(yōu)質(zhì)的配煤保證焦炭質(zhì)量的穩(wěn)定。采制樣如果出現(xiàn)偏差，會造成煤種的判定錯誤，直接影響焦炭質(zhì)量和配煤成本。目前焦化廠配煤車間對于配合煤的采樣工作都是人工作業(yè)，工人的勞動強(qiáng)度大，并且有一定的安全隱患，帶有一定的操作誤差，加強(qiáng)煤質(zhì)檢驗，提高采樣代表性，是穩(wěn)定配煤結(jié)構(gòu)、保障配合煤質(zhì)量的重要措施之一。

長期以來，我廠采用專用的采樣鏟，在粉碎機(jī)后溜槽出口處的皮帶上人工采取入爐煤試樣。這種方法存在較多的人為因素，造成采樣不規(guī)范、代表性差，不能真實反映人爐煤質(zhì)量。

1.人工采樣特點

（1）采樣鏟采樣部位、深淺不易控制，不能保證采到完整的皮帶橫截面煤樣；

（2）人工采樣的采樣時間、采樣頻次不易控制；

（3）采樣工站在運(yùn)轉(zhuǎn)的皮帶旁采樣，存在較多危險因素，易發(fā)生安全事故；

（4）采樣地點噪音、粉塵大，作業(yè)環(huán)境差。

2.自動采樣機(jī)應(yīng)達(dá)到的要求。皮帶采樣機(jī)現(xiàn)在已廣泛用于電力、鋼鐵、冶金、焦化、化工、建材等諸多行業(yè)，主要針對煤、礦產(chǎn)品、焦炭等通過皮帶輸送的物料進(jìn)行采樣。為克服上述存在的問題我廠決定在粉碎機(jī)后皮帶中部安裝自動采樣系統(tǒng)取代人工采樣。我們根據(jù)我車間的工藝特點，初步設(shè)計自動采樣機(jī)應(yīng)達(dá)到如下要求：

（1）皮帶自動采樣機(jī)的主要技術(shù)部件在采樣器，頭部取樣器采用電機(jī)減速機(jī)帶動偏心拉桿翻板式，在皮帶頭部拋物線狀煤流截取全斷面子樣。

（2）由于煤流處截取阻力比較大，采用電機(jī)減速機(jī)驅(qū)動，保證翻板的驅(qū)動動力，達(dá)到取樣的目的，并且在非取樣狀態(tài)時，翻板背面仍采用原檔煤板的形式（方格板形成自料襯）亦可承受煤流的沖擊。

3.我車間設(shè)計采樣機(jī)特點

（1）該系統(tǒng)的主要技術(shù)部件在采樣裝置，采樣頭采用刮板式采樣頭，采樣頭為不銹鋼制作，其下端設(shè)有與輸煤皮帶軟接觸的刮掃板，刮斗旋轉(zhuǎn)弧面與皮帶載煤的弧度基本吻合，既不損傷輸煤皮帶，又能刮掃煤流全斷面，完整地取出子樣。

（2）采樣頭采取了機(jī)械、電器雙重防止采樣頭停留和掉入煤流的措施，保證了采樣機(jī)不影響輸煤作業(yè)的正常運(yùn)行，并設(shè)有來料檢測裝置，不會出現(xiàn)空采現(xiàn)象。

（3）取樣時間可根據(jù)要求設(shè)置。

三、項目實施過程

1.自動采樣機(jī)的圖紙設(shè)計。為了杜絕人工皮帶采樣的安全隱患，提高了采樣的準(zhǔn)確性。降低工人勞動強(qiáng)度，為優(yōu)化配煤提供數(shù)據(jù)支持，焦化廠配煤車間技術(shù)人員，自主設(shè)計皮帶自動采樣機(jī)的圖紙，綜合考慮了采樣的規(guī)范性、實際應(yīng)用性、安全使用性。配煤車間以焦化廠治理文化為主體思想，廣泛著急車間技術(shù)能手，充分發(fā)揮他們的聰明才干，通過大量的查找翻閱資料，數(shù)次的開會研究商討，終于設(shè)計出自動采樣機(jī)的雛形。

2.主要結(jié)構(gòu)與原理。皮帶自動采樣機(jī)的采樣頭是用電機(jī)驅(qū)動，以一定的速度切入物料流，在橫掃過皮帶機(jī)的運(yùn)動中，采出一個全斷面的完整子樣，所刮取的子樣被拋入集料管，通過溜槽進(jìn)入初級樣品采樣桶中。

3.采樣鏟參數(shù)計算。鏟子的鏟煤軌跡曲線接近于一個圓弧。如圖4所示，所以O(shè)F=OA，在ΔODA中，（OB-OD）2+DA2=OA2 ；OB=l+FB；

采樣鏟全長：DB=1/2（b-L）tana=0.166；

托輥的全長。 DA=1/2b=0.2275 ；

FB通常取5—10mm；

4.安裝及調(diào)試過程

（1）安裝位置。我們通過對配煤車間所有皮帶系統(tǒng)進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)查，初步準(zhǔn)備在車間配煤二組M125安裝自動采制樣機(jī)。該條皮帶為平皮帶，皮帶長度為47m，并且該皮帶為粉碎機(jī)后皮帶，符合采樣工藝。該條皮帶附屬設(shè)備有皮帶檔煤皮子、皮帶計量秤，通過計算可以在該條皮帶安裝自動采樣機(jī)。

（2）安裝及調(diào)試。自動采樣機(jī)的設(shè)備材料都是利用修理廢舊電機(jī)減速機(jī)。自動采樣機(jī)的動力部件是利用修理廢舊的小皮帶秤電機(jī)。車間按照自主設(shè)計的圖紙要求，按采樣機(jī)設(shè)計安裝尺寸，在皮帶機(jī)中間架兩側(cè)面打孔，安裝固定六塊支承座，固定時一定要加彈墊，確保牢固可靠。吊裝鋼結(jié)構(gòu)支承框與支承座聯(lián)接固定，保證其堅固牢靠，并在執(zhí)行機(jī)構(gòu)所有螺栓聯(lián)接處添加彈墊。機(jī)架定位后，將裝配過的轉(zhuǎn)軸裝吊放到框架上，調(diào)整轉(zhuǎn)軸的位置，使轉(zhuǎn)軸中心和皮帶機(jī)運(yùn)行方向中心一致，且減速電機(jī)處在皮帶輸送機(jī)的上方，采樣頭刮板與皮帶運(yùn)行方向垂直。將采樣頭兩側(cè)軸承座加彈簧墊緊固，然后調(diào)整好橡膠刮板底部與運(yùn)輸皮帶相貼。調(diào)整配重塊，力求采樣頭平衡效果良好，使轉(zhuǎn)軸停止時能在任意位置不自轉(zhuǎn)。安裝擋板，料板上的橡膠檔板與運(yùn)輸皮帶的間隙為5mm。安裝動力及控制部分，安裝減速電機(jī)，聯(lián)整好減速機(jī)與傳動軸之間的同軸度后，進(jìn)行緊固時所有螺栓必須加彈墊。安裝采樣機(jī)和聯(lián)軸器罩殼，在采樣頭罩殼兩側(cè)安裝防撒料擋板板，保證煤料的不撒并且正常取出。

四、效益分析

皮帶自動采樣機(jī)所需材料及備件全部是使用車間廢舊材料備件，通過車間技術(shù)人員改造修理而成。安裝與調(diào)試也是由車間技術(shù)人員自己獨立完成，所以說是幾乎沒有投入資金。

車間皮帶自動采制樣系統(tǒng)改造完成后，經(jīng)過進(jìn)3個月的使用，采出來的煤樣非常具有準(zhǔn)確性及代表性，對來煤的檢化驗提供良好的保證，避免人為因素造成指標(biāo)偏差，對降低配煤成本，保證焦炭質(zhì)量，有不可估量的效益。

五、項目不足

皮帶自動采樣機(jī)沒有實現(xiàn)與皮帶的連鎖控制，不能真正的達(dá)到全自動取樣，這也是我們下一步改進(jìn)的目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

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