某火電廠入廠煤采樣機改造技術方案研究

侍所平 張世云

摘要：某電廠共配置有5臺汽車入廠煤橋式采樣機，現存在采樣定位點失準、不能精確定位避開運煤車輛拉筋位置等問題，且5臺汽車入廠煤橋式采樣機經長期使用磨損嚴重，可靠性降低，嚴重制約了電廠燃料管理水平的提升。為了滿足電廠生產及燃料管理要求，該電廠進行了技術改造，包括將#1和#4采樣機分斷面爪式采樣改為全斷面采樣，5臺采樣機集樣方式由打包封裝人工貼碼改造為全自動分樣封裝系統，采樣機采樣點升級為先進的超聲波或紅外自動定位系統等。改造后經過長期實踐，5臺汽車入廠煤橋式采樣機均能實現現場無人值守、全斷面自動采樣。

關鍵詞：入廠煤；采樣機；全斷面螺旋桿；煤層中段；無人值守

中圖分類號：TM621? ? 文獻標志碼：A? ? 文章編號：1671-0797（2023）12-0074-03

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2023.12.021

0? ? 引言

汽車入廠煤采樣機是火力發電廠對火車、汽車來煤進行自動采樣、送樣、破碎、縮分、集樣、棄樣的一體化設備[1-3]。入廠煤的采樣、制樣和化驗結果直接影響電廠經濟效益，而煤的樣品要由采樣機來收集、分類，因此入廠煤采樣機是電廠第一道質量關口[4]。由于入廠煤采樣機采樣頭長期連續運行，受使用頻率高、煤質復雜等因素影響，設備多處磨損嚴重，致使采樣時經常出現故障報警、運行噪聲增大等問題[5]。

為有效提高煤質采樣精準度，保障設備運行平穩可靠，降低職工勞動強度，該電廠進行了技術改造，包括將#1和#4采樣機分斷面爪式采樣改為全斷面采樣，5臺采樣機集樣方式由打包封裝人工貼碼改造為全自動分樣封裝系統，采樣機采樣點升級為先進的超聲波或紅外自動定位系統等。據悉，經過改造調試后，5臺橋式采樣機自投入使用以來，運行平穩安全，不僅達到了預期效果，實現了現場無人值守自動采樣，而且有效提高了煤質檢驗工作效率，為公司降本增效提供了強大助力。

1? ? 設備概述

某電廠采用4×600 MW國產燃煤發電機組，設計日耗煤量約2.3萬t。目前入廠煤全部采用汽車運輸，實行到廠驗收，共配置有5臺橋式采樣機，編號分別為#1、#2、#3、#4、#5。其中#1、#4采樣機均為分斷面爪式取樣，#2、#3、#5采樣機為全斷面螺旋桿采樣，現存在采樣定位點失準，且不能準確定位避開運煤車輛拉筋位置等問題。5臺入廠煤橋式采樣機經長期使用磨損嚴重，可靠性降低，對來煤適應性不足；集樣方式為打包膜封裝，需人工貼碼；采樣相關信息未上傳至廠側燃料管理信息系統，不滿足該電廠新標準相關要求。鑒于目前采樣設備存在的問題，該廠對入廠煤橋式采樣機進行了技術改造。

2? ? 采樣機現狀

（1）#1和#4采樣機采樣方式為隨機分斷面爪式采樣，該采樣方式所采煤樣相比螺旋桿全斷面采樣代表性不強，原因是其所采初級子樣量只有螺旋桿全斷面采樣方式的1/3。#1、#4采樣機現場情況如圖1所示。

（2）目前，5臺入廠煤橋式采樣機的破碎機構對煤質適應性較差，部分煤礦煤質發黏，當入廠煤水分偏高時，采樣機構和破碎機構容易堵煤，導致采樣失敗，需申請煤場人工采樣，影響接卸效率，且人工采樣不可控因素較多，廉潔從業風險較大。

（3）#2、#3、#5采樣機采用視頻隨機自動選點采樣，選點后定位點失準，所選樣點與實際采樣點位置偏差較大，且采樣機操作系統無車輛長、寬、高及拉筋位置等數據信息，不能準確定位并避開車廂本體和車內拉筋，安全性能不可靠，存在人為干預風險。#2、#3、#5采樣機目前無數據庫系統，采樣日志（包括采樣時間、采樣完成狀態、車號、實際采樣點數、采樣坐標、樣品重量）、設備狀態信息、報警記錄存儲等數據信息均不具備上傳至廠側燃料管理信息系統的條件。#2、#3、#5采樣機現場情況如圖2所示。

（4）5臺入廠煤橋式采樣機為3個廠家生產，采樣機控制程序不同，采樣方式2臺為隨機分層中段爪式采樣，3臺為全斷面螺旋桿采樣，2種采樣方式所采煤樣初級子樣量不一樣，留樣重量不一致，同一礦點來煤在不同采樣機下采樣會存在質量偏差。

（5）目前，入廠煤橋式采樣機運行時間長，設備老化，檢修工作量大，影響接卸效率，致使電煤需求量大的時間段，需要質檢人員每天連續不間斷加班接卸，晚上加班工作強度大，設備缺陷多，需要有人值守。

（6）現5臺入廠煤橋式采樣機煤樣收集采用打包噴碼集樣，而打包機拉膜速度不均勻，導致噴碼識別率低，影響后續存樣歸批工作；采用人工打印粘貼二維碼，存在人為干預風險；打包集樣方式每年耗材投入費用較高，噴碼機溶劑、墨水、打包機打包膜等按每年入廠煤200萬t計算，需要費用10萬元左右。

3? ? 改造方案

鑒于上述問題的存在已經嚴重制約了電廠燃料管理水平的提升，為滿足電廠生產及燃料管理要求，結合目前行業技術發展的趨勢，針對采樣機進行如下改造。

（1）#1、#4采樣機由分斷面爪式采樣改為全斷面螺旋桿采樣，利舊使用采樣機鋼結構、控制間，其余設備整機拆除更換。改造范圍包括：新增大小車、接樣斗、破碎機、縮分器、除鐵給料皮帶、棄料縮分皮帶、自動分樣封裝系統、電控系統（含軟件）、采樣機啟動/停止按鈕；集樣間擴寬（室內布置1套封裝系統，將集樣間寬度由3.2 m擴至4.5 m），使之滿足橋式全斷面螺旋式采樣機運行條件。配置的濕煤破碎機自帶清掃裝置、防堵裝置及攪拌振動裝置，水分適應性強，能夠滿足≤16%的全水分煤樣正常采樣，不堵塞破碎、縮分機構及粘附其他裝置，出料粒度≤13 mm，整機水分整體損失不超過0.7%，設備整機精密度為≤1.6%。

（2）#1、#2和#4采樣機配置統一的控制系統，能夠接收并執行廠側燃料管理信息系統自動生成的采樣方案，根據運煤車輛載重量縮分留取子樣量（0.8 kg/10 t），在樣量小于需留取樣量的10%時系統鎖定，不進行下一運煤車輛機械采樣，由現場工作人員進行排查，確認系統正常后點擊“復位”方可再次啟動采樣。預留控制以及信息傳輸接口，通過與廠側燃料管理系統進行對接，實現數據信息的傳輸和交換功能，采樣機能執行廠側燃料管理信息系統生成的采樣方案，同時將當前采樣機運行狀態、報警信息、車輛信息、采樣日志、煤樣量數據等信息傳輸至廠側燃料管理信息系統、監控室電腦及采樣機操作電腦，監控室采用報警聲光提醒，實現采樣過程實時監控。

（3）將#1、#3、#4、#5采樣機集樣方式改造為全自動分樣封裝系統，其系統技術參數如表1所示。集樣桶內自帶電子芯片，煤樣收集完成后自動上蓋密封，每套集樣裝置可安裝8個樣桶使用，每個集樣桶有效容積為30 L，可放置備換集樣桶5個，系統根據批次自動分配集樣桶，集樣桶滿后系統自動換桶。集樣裝置自配稱重系統，有單車稱重數據上傳功能，稱重數據準確可靠，能夠進行曲線展示并上傳至廠側燃料管理信息系統、采樣機操作電腦及監控室電腦，以便監控煤樣重量。存取樣時通過解碼器讀取電子芯片信息后在廠側系統內進行存取樣工作，集樣桶蓋在制樣時通過配套解碼器方能打開，其他方式均不能打開。在煤場區域實現人工采樣寫碼、解碼功能，使用手持設備讀取車輛信息后能夠與集樣桶芯片匹配，自動讀碼并在廠側系統內自動匹配，人工讀取集樣桶芯片相關信息能夠實現制樣室的存取樣功能。

全自動分樣封裝系統采用不易變形的高分子材料集樣桶裝樣，在入料口配有稱重裝置，可自動累積子樣重量，防止樣品溢出。桶蓋帶有RFID芯片，通過寫碼裝置可將樣品編碼、樣品重量、封裝時間等信息寫入，并且只能在專用讀卡裝置上識別，保證了樣品信息安全。桶帶蓋合并輸送，所有桶都是先開蓋，后落料，然后再扣蓋，保證了樣品安全，降低了水分損失。

如圖3所示，封裝機采用回轉方式分樣，轉盤順時針旋轉，在輸送滾筒進桶處進行讀寫卡檢測，判斷讀寫卡芯片是否工作正常，如果檢測到有問題，在進桶工位進行剔除，并暫存到暫存區域；如果沒問題，則由進桶推桶部件推至分樣轉盤上。

（4）#2采樣機采樣點升級為先進的超聲波或紅外自動定位系統，在采樣范圍內能自動并準確探測到運煤車輛的停車位置，確立采樣原點，自動完成采制樣過程，避免人為因素的干擾。具體工作方式如下：當運煤車輛停穩靜止后，采制樣機大車啟動并開往運煤車上部，安裝在大車上的縱向定位超聲波或紅外探測器在大車啟動的同時開始不斷探測，一旦縱向定位超聲波或紅外探測器感應到煤車車廂尾部，馬上反饋信號并通過PLC發出指令使采制樣機小車立即啟動，同時縱向隨機讀數定位開始；安裝在小車底部的橫向定位超聲波或紅外探測器也開始不斷探測，并在最終感應到車廂靠小車方向的邊緣后開始橫向隨機讀數定位，自動完成運煤車輛的車廂定位工作和車廂內隨機取點工作。

（5）改造后實現了全自動無人干預采樣，運煤車輛到達指定位置后系統自動識別車輛識別卡，由司機下車啟動采樣機，采樣完成后系統提示采樣完成，運煤車輛進入下一環節。采樣機啟動按鈕旁安裝緊急事故停止采樣按鈕和與監控室對話語音裝置。

4? ? 結論

該電廠入廠煤采樣機改造后，采樣模式符合國標全斷面自動采樣要求，采樣選點在任何工況條件下均隨機、有效，代表性強，不會損傷車廂壁和汽車底板。行走機構均采用變頻控制，啟停平穩，能與采樣機構構成X、Y、Z三維結構，保證采樣機構能采取到煤車內任何方位的煤樣，無采樣死角。采樣完成后通過皮帶輸送至破碎機，獲得≤6 mm或13 mm的煤樣。破碎后的煤樣攪拌混勻后進入棄料縮分皮帶，由鏈刮板縮分器完成縮分工序，留樣進樣品收集器。棄料通過棄料皮帶輸送至室外的棄料收集器，然后通過操作人員棄至就近煤場。整機水分整體損失不超過0.7%，設備整機精密度為≤1.6%。

[參考文獻]

[1] 冉健.火力發電廠汽車煤采用皮帶采樣機的優勢分析[J].通訊世界，2019，26（11）：317-318.

[2] 龍衛.入廠煤樣智能化管理設備在火力發電廠的應用[J].電力勘測設計，2018（增刊1）：169-173.

[3] 李傳清.電廠入廠煤機械化采樣機應用探究[J].質量與認證，2020（7）：76-78.

[4] 鄒毅.入廠汽車煤機械化采樣裝置優化改造[J].價值工程，2014，33（17）：44-45.

[5] 周嘉陵，遲青海.火電廠入廠煤機械化采樣機應用及改進[J].價值工程，2016，35（32）：170-171.

收稿日期：2023-03-09

作者簡介：侍所平（1987—），男，云南曲靖人，助理工程師，主要從事火電廠燃煤管理工作。