粉料自動取樣機(jī)在生石灰粉取樣中的應(yīng)用

馮 偉，黃樂枧，諶 旭

（方大特鋼科技股份有限公司，江西 南昌 330012）

1 前言

方大特鋼科技股份有限公司（簡稱方大特鋼）年產(chǎn)鐵330萬t，需生石灰粉（含輕燒白云石粉）近50萬t，每年外購生石灰粉（含輕燒白云石粉）26萬t左右，需檢測6 000～7 000車，約每天18車左右。目前人工管道取樣方法為：罐車充氣加壓送灰后通過人工開啟閘閥，進(jìn)行隨機(jī)取樣，每車取樣1次，取樣量不少于2 kg。此方法開啟閘閥的力度難以控制，經(jīng)常發(fā)生噴濺，存在安全隱患，且子樣數(shù)少，樣品代表性差。為解決此難題，引進(jìn)1臺粉料全自動取樣機(jī)。

2 自動取樣機(jī)的應(yīng)用

粉料全自動取樣機(jī)用于生石灰粉（輕燒白云石粉）的取樣。鑒于從氣力輸送管道中自動采取生石灰粉（含輕燒白云石粉）樣品尚無相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，借鑒行業(yè)內(nèi)各鋼鐵廠家廣泛采用的人工閥門取樣方法，對原取樣程序進(jìn)行了改進(jìn)，使之符合生石灰粉（含輕燒白云石粉）取樣要求。該機(jī)采用先進(jìn)的電腦集成控制電路，具有現(xiàn)場手動啟動操作（通過司機(jī)操作盒、觸摸屏）和遠(yuǎn)程計算機(jī)操作功能。取樣機(jī)按照事先設(shè)置的時間和頻次要求，每車進(jìn)行自動取樣。自動取樣系統(tǒng)能夠貫穿整個卸車過程，自動定時采取樣品并將每車樣品收集在取樣桶內(nèi)，檢驗人員每班只需1次或多次到取樣點提取樣品即可。

2.1 自動取樣系統(tǒng)組成

（1）生石灰粉自動取樣系統(tǒng)主要由壓力分離式取樣機(jī)、樣品收集器、電控系統(tǒng)箱、遠(yuǎn)程操作計算機(jī)等組成；設(shè)備動力源分為電動和氣動，其中電動部分為樣品收集器提供自動運轉(zhuǎn)換罐功能，氣動部分為取樣機(jī)閥門動作、內(nèi)部清掃提供動力。

（2）取樣機(jī)主要由外殼體、取樣閥管、取樣閥、分離器總成、進(jìn)氣閥、排氣閥、主卸樣閥1、次卸樣閥2、氣動控制系統(tǒng)、內(nèi)部連接線及連接管路等組成。其中取樣閥管通過閥座與輸送管道焊接在一起，通過氣路及樣品輸送軟管與主體連接。氣動控制系統(tǒng)過相應(yīng)管路與各閥件連接。

2.2 取樣參數(shù)設(shè)定

根據(jù)罐車運輸量及卸車時間的長短來設(shè)定取樣參數(shù)。罐車卸料時間約在35 min左右，取樣間隔時間一般設(shè)定為210 s，取樣次數(shù)一般10次左右。

2.3 自動取樣機(jī)工作流程

（1）罐車卸料時，司機(jī)按壓現(xiàn)場操作盒啟動按鈕，或通過遠(yuǎn)程電腦點擊操作界面的啟動按鈕，取樣系統(tǒng)準(zhǔn)備進(jìn)入自動取樣狀態(tài)。系統(tǒng)在取樣計時器到達(dá)設(shè)定時間之前首先進(jìn)行內(nèi)部吹掃，到達(dá)設(shè)定時間打開取樣閥，樣品通過管道進(jìn)入氣粉分離器總成進(jìn)行樣品分離，將樣品暫存在集成器內(nèi)，通過排氣口直接放入大氣中，此時系統(tǒng)進(jìn)入二次清掃，以保證內(nèi)部管路暢通。關(guān)閉各閥門穩(wěn)定一段時間后，逐步打開主次卸樣閥，將樣品放入樣品收集器指定的樣品罐中。系統(tǒng)按照設(shè)定的取樣周期，按照上述過程重復(fù)采取樣品，直至卸車結(jié)束停止取樣。

（2）提供司機(jī)交互操作盒，可以在現(xiàn)場視頻監(jiān)控下，由司機(jī)通過按壓操作盒上的按鈕進(jìn)行設(shè)備啟動、停止操作，操作有指示燈顯示，異常情況現(xiàn)場有報警提示。因上料壓力、物料流態(tài)等變化或取樣管意外堵塞可能引起無法采到樣品時，系統(tǒng)具有自動檢測、報警并自動補采的功能。現(xiàn)場PLC控制柜及遠(yuǎn)程計算機(jī)均可以進(jìn)行采樣系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置（取樣周期設(shè)置、調(diào)整，取樣的開始、結(jié)束等動作控制）。考慮到卸車時主管道供氣壓力變化、罐車內(nèi)物料流態(tài)變化以及可能出現(xiàn)的取樣管意外堵塞等情況會導(dǎo)致采樣管無法采到樣品，系統(tǒng)在分離集成器的樣品出口處設(shè)置樣品檢測管（內(nèi)置樣品檢測開關(guān)），每次取樣結(jié)束，檢測開關(guān)輸出狀態(tài)若無變化，系統(tǒng)認(rèn)為此次采樣失敗，自動進(jìn)入吹掃清堵狀態(tài)并追加補采動作，直至采取到樣品。重復(fù)上述動作多次（3次）后，若仍然沒有采到樣品，系統(tǒng)則報警，需人工方式采樣。

2.4 控制系統(tǒng)

自動取樣裝置可以通過遠(yuǎn)程計算機(jī)進(jìn)行設(shè)備運行控制、運行參數(shù)設(shè)置、取樣記錄查詢等功能。遠(yuǎn)程計算機(jī)具備存儲、查詢?nèi)佑涗洝缶涗浀裙δ堋?/p>

（1）取樣裝置配備1 套完整功能的PLC 控制系統(tǒng)，并在控制柜面板上配置便于直觀操作的觸摸屏，可以通過該觸摸屏進(jìn)行設(shè)備調(diào)試、維護(hù)、設(shè)置參數(shù)及運行操作。根據(jù)常規(guī)參數(shù)及特殊參數(shù)設(shè)置的關(guān)鍵程度對系統(tǒng)安全運行的影響，觸摸屏界面設(shè)置二類不同的用戶名以便于不同授權(quán)的用戶登錄修改參數(shù)。設(shè)備配置1個司機(jī)交互操作盒，罐車司機(jī)在連接管道后開始卸車時，可以通過按壓操作盒上的啟動/停止按鈕（在遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控下）控制取樣設(shè)備的自動啟停。

（2）顯示屏將顯示系統(tǒng)的各種運行參數(shù)及取樣時狀態(tài)圖。設(shè)備維護(hù)人員可通過控制柜上的顯示屏查詢到設(shè)備故障停機(jī)原因、位置，以便及時迅速處理。

2.5 自動取樣偏倚與人工取樣檢測數(shù)據(jù)比對

為驗證不同方式取樣產(chǎn)生的數(shù)據(jù)偏差，對取樣機(jī)自動取樣與人工取樣兩種方式的結(jié)果進(jìn)行比對，設(shè)置自動取樣間隔時間為210 s，直至卸車結(jié)束，將所有子樣收集在一個樣品收集桶內(nèi)進(jìn)行成分檢測。在自動取樣的同時，人工通過開啟閘閥取樣，每5 min取1個分樣，直至卸車結(jié)束，并把每個分樣單獨檢測，分析不同方式采樣的偏差情況。通過比對分析，取樣偏差較小，均在標(biāo)準(zhǔn)偏差范圍內(nèi)，結(jié)果見表1。

表1 不同方式取樣檢測結(jié)果 %

3 自動取樣機(jī)設(shè)常見故障及解決方式

自動取樣機(jī)設(shè)常見故障及解決方式見表2。

表2 自動取樣機(jī)設(shè)常見故障及解決方式

4 結(jié)語

（1）使用粉料自動采樣機(jī)后，減少了檢驗人員在生產(chǎn)現(xiàn)場和班組之間的來回奔波，減輕了勞動強(qiáng)度，同時消除了人工取樣易產(chǎn)生噴濺的安全隱患。

（2）使用自動取樣機(jī)，取樣間隔縮短（120～300 s/次，可調(diào)），檢測頻次（5～15 次/車）較原來每車1次的人工取樣頻率大大提高，減少了樣品波動，樣品代表性更強(qiáng)，從而提高了檢測的準(zhǔn)確率。

（3）全自動粉料取樣機(jī)能夠滿足生產(chǎn)需要，但仍存在一些問題，主要是一些閥門安裝過緊，經(jīng)常出現(xiàn)未打開報警，經(jīng)調(diào)試后恢復(fù)正常，有時出現(xiàn)故障報警后未及時處理，發(fā)生樣品量過少的現(xiàn)象，有待改進(jìn)。