劉衛(wèi)民，喻 軍，王軍龍，張建軍

(陽(yáng)城國(guó)際發(fā)電有限責(zé)任公司，山西 晉城 048102)

汽車煤機(jī)械化采樣要求被采樣批煤的所有顆粒均可進(jìn)入采樣設(shè)備，即批樣每顆粒具有相等的機(jī)率被采入試樣中。在采取子樣時(shí)，對(duì)采樣的部位和時(shí)間均不施加任何人為的意志，能使任何部位的煤均有機(jī)會(huì)采出。一般情況下，火電廠燃煤由汽車?yán)\(yùn)入廠時(shí)，實(shí)行車車采樣，未經(jīng)采樣的車輛不允許卸煤。汽車煤采樣機(jī)已在火電廠廣泛使用，目前使用日益頻繁，裝機(jī)3 300 MW的某火電廠日均汽車?yán)\(yùn)760輛次，單日最大能達(dá)1 280次。

運(yùn)煤車輛是影響采樣機(jī)安全運(yùn)行的重要因素，其車型復(fù)雜、車廂長(zhǎng)度不一，若不對(duì)車輛在采樣工作區(qū)域內(nèi)的?？课恢眠M(jìn)行控制，車頭停在采樣頭可到達(dá)的采樣工作區(qū)域內(nèi)進(jìn)行自動(dòng)隨機(jī)采樣時(shí)，采樣頭就可能碰到車頭從而危及人身及設(shè)備安全，引起不安全事件[1]。以下結(jié)合汽車煤采樣機(jī)的相關(guān)研究[2-10]，介紹1種基于車廂數(shù)據(jù)的車廂位置判別解決方案，確保車頭停在采樣工作區(qū)域外而采樣頭安全、準(zhǔn)確地落在車廂范圍內(nèi)。

1 采樣工作區(qū)域

汽車煤采樣機(jī)采樣頭移動(dòng)方向包括水平前后、水平左右、垂直上下3個(gè)方向。帶動(dòng)采樣頭水平前后水平左右、移動(dòng)的裝置分別被稱作采樣大車、采樣小車，帶動(dòng)采樣頭垂直上下移動(dòng)的裝置被稱作升降裝置。采樣大車的前后可移動(dòng)距離稱作采樣大車工作長(zhǎng)度，采樣小車的左右可移動(dòng)距離稱作采樣小車工作寬度，兩者組成的區(qū)域稱作采樣工作區(qū)域。采樣工作區(qū)域和車輛?？课恢檬疽馊鐖D1所示。

圖1 采樣工作區(qū)域和車輛停靠位置示意圖

運(yùn)煤車輛進(jìn)入采樣工作區(qū)域停穩(wěn)，隨著采樣大車的前后移動(dòng)和采樣小車的左右移動(dòng)，帶動(dòng)采樣頭到達(dá)指定位置，采樣頭隨升降裝置由煤面伸入煤車底部，通過(guò)采樣螺旋葉片將煤提升至裝置頂部，大部分煤由棄樣口回到煤車，小部分煤由留樣口進(jìn)入集樣斗，采樣頭達(dá)到規(guī)定深度后自動(dòng)提升至最高位置，采樣大車、小車才能再次移動(dòng)。在采樣工作區(qū)域內(nèi)，采樣頭可到達(dá)任意位置，但采樣時(shí)其落在運(yùn)煤車輛的裝煤車廂內(nèi)，同時(shí)避開(kāi)車廂內(nèi)部的拉筋以達(dá)最安全的采樣狀態(tài)，基于車廂數(shù)據(jù)的車廂位置判別解決方案能使采樣機(jī)達(dá)到此種安全狀態(tài)[3-5]。

2 車廂數(shù)據(jù)

基于車廂數(shù)據(jù)的車廂位置判別解決方案，車廂數(shù)據(jù)是影響車廂位置判別準(zhǔn)確性的關(guān)鍵參數(shù)，包括車廂長(zhǎng)度、車廂寬度、拉筋位置等，各項(xiàng)數(shù)據(jù)必須準(zhǔn)確。在采樣機(jī)程序建立車廂數(shù)據(jù)庫(kù)，建立車號(hào)與車廂數(shù)據(jù)的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，當(dāng)車輛進(jìn)入采樣工作區(qū)域時(shí)，通過(guò)車號(hào)識(shí)別，采樣程序自動(dòng)提取車廂數(shù)據(jù)。車廂數(shù)據(jù)測(cè)量示意如圖2所示。

圖2 車廂數(shù)據(jù)測(cè)量示意圖

車廂長(zhǎng)度是指車廂尾部擋板外沿與車廂前部擋板外沿之間的水平距離，不包括車頭部分，測(cè)量時(shí)以車廂尾部為起點(diǎn)、車廂前部為終點(diǎn)。車廂寬度是指車廂左右兩側(cè)外沿之間的水平距離。拉筋位置是指拉筋與車廂尾部擋板外沿的水平距離，測(cè)量時(shí)以車廂尾部為起點(diǎn)，與車廂長(zhǎng)度測(cè)量方法保持一致。

為保證車廂測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確應(yīng)注意:①車廂數(shù)據(jù)測(cè)量時(shí)兩人共同進(jìn)行，仔細(xì)確認(rèn)、相互監(jiān)督以避免數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，并保留完整的紙質(zhì)記錄；②將車廂數(shù)據(jù)錄入采樣程序時(shí)，確保車號(hào)與車廂數(shù)據(jù)準(zhǔn)確對(duì)應(yīng)、車廂數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。

3 車廂定位

由于機(jī)械采樣主要針對(duì)運(yùn)煤車輛的裝煤車廂，因而采樣時(shí)需妥善解決車頭部分?？吭诓蓸庸ぷ鲄^(qū)域外、車廂部分?？吭诓蓸庸ぷ鲄^(qū)域內(nèi)，以確保不發(fā)生采樣過(guò)程中采樣頭碰到車頭的不安全事件?；谲噹麛?shù)據(jù)的車廂位置判別解決方案，其目的即為控制車輛的?？课恢?；只有車頭停在采樣工作區(qū)域外、車廂停在采樣工作區(qū)域內(nèi)，采樣才能正常完成，從而確保采樣頭安全準(zhǔn)確落在車廂范圍內(nèi)。

采樣開(kāi)始時(shí)，采樣大車帶動(dòng)紅外感應(yīng)開(kāi)關(guān)向前移動(dòng)，當(dāng)紅外感應(yīng)開(kāi)關(guān)檢測(cè)至車廂尾部時(shí)，采樣程序根據(jù)采樣大車工作長(zhǎng)度、車廂長(zhǎng)度從而判別是否車頭停在采樣工作區(qū)域外或車廂停在采樣工作區(qū)域內(nèi)。若車輛?？课恢貌徽_，中斷采樣程序執(zhí)行，采樣大車、小車、采樣頭歸原點(diǎn)，提醒司機(jī)按要求將車停在規(guī)定位置。在車輛進(jìn)入采樣工作區(qū)域時(shí)，要求車廂前端與采樣大車工作長(zhǎng)度的最前端對(duì)齊。

采樣小車停在采樣大車工作長(zhǎng)度的最后端，采樣小車中心線、紅外檢測(cè)開(kāi)關(guān)和采樣螺旋中心線處于同一垂直面。采樣小車帶動(dòng)紅外檢測(cè)開(kāi)關(guān)和采樣螺旋由采樣大車工作長(zhǎng)度的最后端向前移動(dòng)，當(dāng)檢測(cè)到車廂尾部，將之稱為空程，用M表示，采樣機(jī)程序通過(guò)碼盤(pán)計(jì)數(shù)器自動(dòng)計(jì)算空程長(zhǎng)度；采樣大車工作長(zhǎng)度用L表示，由于在制造安裝的時(shí)候就已確定，其為固定值，一般情況下為13 000 mm。車廂位置判別示意如圖3所示。

圖3 車廂位置判別示意圖

自動(dòng)采樣程序啟動(dòng)后，通過(guò)車號(hào)識(shí)別自動(dòng)提取車廂數(shù)據(jù)。

(1)若車廂前端與采樣大車工作長(zhǎng)度的最前端正好對(duì)齊，采樣大車工作長(zhǎng)度(L)、車廂長(zhǎng)度(S)、空程(M)三者存在如下關(guān)系:M=L-S。

采樣程序自動(dòng)判別車廂停靠在安全區(qū)域內(nèi)，自動(dòng)采樣程序繼續(xù)執(zhí)行，直到采樣結(jié)束。

(2)若車廂前端超出采樣大車工作長(zhǎng)度的最前端，采樣大車工作長(zhǎng)度(L)、車廂長(zhǎng)度(S)、空程(M)三者存在如下關(guān)系:M>L-S。

采樣程序自動(dòng)判別車廂未完全停靠在采樣工作區(qū)，自動(dòng)采樣程序中斷執(zhí)行，提示司機(jī)向后倒車。

(3)若車廂前端未達(dá)到采樣大車工作長(zhǎng)度的最前端，采樣大車工作長(zhǎng)度(L)、車廂長(zhǎng)度(S)、空程(M)三者存在如下關(guān)系:M

采樣程序自動(dòng)判別車頭?？吭诓蓸庸ぷ鲄^(qū)域內(nèi)，存在安全風(fēng)險(xiǎn)，自動(dòng)采樣程序中斷執(zhí)行，提示司機(jī)向前行車。

車廂位置判別解決方案即為控制停車位置，應(yīng)在車廂前端對(duì)齊位置明顯標(biāo)明提示標(biāo)志，提醒司機(jī)按規(guī)定位置停車；在采樣大車工作長(zhǎng)度區(qū)域內(nèi)設(shè)置長(zhǎng)度標(biāo)尺以便值班人員判斷車廂長(zhǎng)度，提前引導(dǎo)司機(jī)注意停車位置；控制的準(zhǔn)確性依賴于采樣大車計(jì)數(shù)器精密度，在采樣自動(dòng)程序設(shè)置誤差允許值，通過(guò)此措施可減少司機(jī)反復(fù)停車的麻煩，確保采樣通行效率。

4 應(yīng)用效果

基于車廂數(shù)據(jù)的車廂位置判別解決方案，從2018年1月起已在陽(yáng)城電廠9臺(tái)汽車煤采樣機(jī)應(yīng)用，在安全方面的效果良好，未發(fā)生采樣頭碰到車頭的情況。在采樣的通行效率方面，剛開(kāi)始由于運(yùn)煤司機(jī)的不習(xí)慣，需反復(fù)停車才能采樣，但經(jīng)1個(gè)月左右的不適應(yīng)期后，司機(jī)均能按要求停車，采樣通行效率不受影響。