四川廣安發(fā)電有限責任公司 文福濤

四川廣安發(fā)電有限責任公司配備有七臺型號為IVS-SNHDGAIII-IQC-SSY-2800的機械螺桿采樣裝置，系統(tǒng)配備有GJF600型骨架粉碎機和XZMS500-B-00型刮斗式縮分機，設備制造廠家為青島三能電力設備有限公司，其二次縮分裝置采用的是帶有掃刮器的縮分裝置，其縮分比可調，通過縮分后進入旋轉接料機中的集樣桶收集，采樣完畢后得到一個具有代表性的煤樣。2021年以來公司各臺機械采樣裝置的縮分機都不同程度存在零點漂移現(xiàn)象，縮分機掛斗停留在皮帶中間，導致掛斗不能刮取全端面煤流，同樣，來煤量的情況煤樣留樣量減少，影響到煤樣的完整性和代表性。

1 入廠煤采制樣的一般原則

1.1 煤炭采制樣

原煤采制樣目的是采取有代表性的樣品，以樣品的品質、特性代表整批煤的品質、特性。采制樣的基本流程，是通過采樣設備從整批煤中按相關標準多點收集一定數(shù)量的部份煤樣，形成初級子樣，然后將各初級子樣直接合并或縮分后合并成一個總樣，最后將此總樣經制樣流程制備成所要求數(shù)目、質量和類型的煤樣。

采樣的基本要求，是被采樣批煤的所有顆粒都能進入采樣設備，采樣設備的開口直徑不得小于標稱粒度的3倍，每一個顆粒都有相等的機率被采中。為保證所得試樣試驗結果的精密度符合要求，采樣時應考慮以下因素：從該批煤中采取的總樣數(shù)目；每個總樣的子樣數(shù)目及子樣的質量；與標稱最大粒度相應的試樣質量；煤的變異性。

為滿足采樣的基本要求大多采用機械采樣，機械采樣方式有移動煤流采樣方法或靜止煤采樣方法，都須對其進行精密度測定和偏倚試驗。精密度是指對同一種煤按規(guī)定方法進行無數(shù)次采樣，其測定值之間的分散程度，測定值的分散程度愈大采樣精密度愈差。一個單個結果對“真值”的絕對偏倚是不可能測定的，而只能對該試驗結果的精密度做一估算。對同一批煤進行系列測定所得結果間的彼此符合程度就是精密度，而這系列測定結果的平均值對應可接受的參比值的偏離程度就是偏倚（見GB/T19494.3煤炭機械化采樣 精密度測定和偏倚試驗），合格后方能使用。

1.2 樣品的縮分

一般通過采樣設備得到的煤樣量較大，需進行縮分?？s分是制樣最關鍵的程序，目的在于減少試樣量。試樣縮分可用機械的方法在線或離線進行，也可用人工方法進行，但優(yōu)先采用機械的方法縮分，以最大限度地減小為誤差。機械縮分是以切割試樣的方式從試樣中取出一部分或若干部分。當試樣一次縮分后的質量大于要求量時，可將縮分后試樣用原縮分機或下一個縮分機作進一步縮分，當試樣明顯潮濕、不能順利通過縮分機或沾粘縮分機表面時，應在縮分前進行空氣干燥。當機械縮分使試樣完整性破壞，如水分損失、粒度離析等時，應用人工方法縮分，但應小心操作，因人工方法本身可能會造成偏倚，特別是當縮分煤量較大時。

1.2.1 機械縮分方法

可對未被破碎的單個子樣或總樣進行，也可將子樣或總樣破碎到一定粒度時進行。縮分方式有定質量縮分或定比縮分兩種，常采用定比縮分的方式，實現(xiàn)比較簡單易行。

1.2.2 人工縮分方法

有二分器法、九點取樣法、堆堆四分法、條帶截取法、棋盤法等。二分器是一種簡單而有效的縮分機，由兩組相對交叉排列的格槽及接收器組成，兩側格槽數(shù)相等，每側至少8個，格槽開口尺寸至少為試樣標稱最大粒度的3倍，格槽對水平面的斜度不小于60°，縮分時應使試樣呈柱狀沿二分器長度來回擺動供入格槽。供料要均勻并控制供料速度，勿使試樣集中于某一端，勿發(fā)生格糟阻塞。當縮分需分幾步或幾次通過二分器時，各步或各次通過后應交替地從兩側接收器中收取留樣。

2 采樣機系統(tǒng)工作原理

2.1 采樣機

2.1.1 用途和特點

IVS汽車入廠煤采樣機是采、制樣系統(tǒng)的主要設備，主要用于汽車煤的采樣。該采樣機由架體、采樣系統(tǒng)、動力系統(tǒng)及自動控制系統(tǒng)組成，電控部分采用PLC可編程序控制器，通過計算機系統(tǒng)集中控制，可實現(xiàn)對采樣過程的自動化程序控制。

2.1.2 工作原理

IVS汽車入廠煤采樣機，是在可編程控制器的控制下，電機由變頻器控制，帶動大小行車運行到指定位置后，由采樣系統(tǒng)上下運動，取到一段完整的豎截體煤樣后，在變頻器控制下繼續(xù)平穩(wěn)運行至采樣機的起始位置，從而完成一次采樣動作。然后將采到的子樣通過落料口進入破碎縮分系統(tǒng)，所取煤樣的各項參數(shù)符合GB/T19494.1-2004《煤炭機械化采樣》的要求。

2.2 骨架粉碎機

主要用途和結構：骨架粉碎機主要用于煤樣的破碎，便于煤樣的縮分。它由骨架、機殼、轉子總成、底座和動力支座組成（圖1）；工作原理：該機立軸上設置有雙層錘頭和多層切刀，由進料斗進來的物料利用物料自重均勻給入，在自由墜落的過程中，首先被上層高速運行的錘頭沖擊，物料被擊向反擊板，反擊板再將物料反彈向錘頭和切刀，隨物料的自重向錘頭、切刀和反擊板之間的沖撞，使物料粉碎，被粉碎的物料由底部排出機外。

2.3 煤樣縮分機

2.3.1 用途和結構

煤樣縮分機是采、制樣系統(tǒng)的主要設備，主要用于煤樣的縮分。電控部分采用了PLC可編程序控制器，通過計算機系統(tǒng)集中控制，可實現(xiàn)對煤樣縮分的自動化程序控制（圖2）。

2.3.2 工作原理

機械采樣系統(tǒng)的全斷面采樣機械手采取到初級子樣后，經給料皮帶通過破碎機破碎后，進入到輸送皮帶，當系統(tǒng)監(jiān)測到輸送皮帶上的煤流信號，通過可編程序控制器向縮分機發(fā)出運行指令，縮分機接到指令后由電機帶動旋轉掛斗自上向下運動，縮分機的掃刮器在電機的帶動下高速轉動，在皮帶機上截取一段完整的橫向截面的煤樣，經落煤管將縮取的煤樣輸送到密閉式子樣桶內。余煤直接落入下道工序，返回輸煤系統(tǒng)，縮分機旋轉一周后（3600），縮分機圓周上布置的光電開關發(fā)出系統(tǒng)停止指令，通過可編程序控制器向縮分機發(fā)出停運指令、縮分機停運。通過可編程序控制器設定的時間間隔，對縮分機的動作次數(shù)進行控制，對煤樣的縮分比進行控制，從而實現(xiàn)對煤樣的縮分。

2.3.3 工作特點

掃刮式縮分機是機械采樣系統(tǒng)的重要設備，主要用于煤樣的縮分，它采用皮帶刮掃式可調縮分比裝置，結構簡單緊湊、占用空間小，主要用于現(xiàn)場高度空間小的場所，其具有縮分精度高、縮分比調節(jié)范圍大、工作可靠等特點。該機旋轉速度快、后板傾角大、不易粘附，接料斗及落料管均采用不銹鋼制作，有效地防止堵塞現(xiàn)象的發(fā)生并能確保其使用壽命。整機外部進行密封包裝，無粉塵飛揚?？s分后的留樣進入留樣分礦機的料桶人工收集，棄料通過皮帶輸送機進入棄料斗。

2.4 存在的問題

該系統(tǒng)運行初期，控制靈活、人員操作簡單、采樣機采取全深度煤樣、截取全斷面煤流，樣品代表性高。運行一段時間后，發(fā)現(xiàn)采樣系統(tǒng)子樣留樣量顯著減少，通過對來煤的目測數(shù)據(jù)分析，來煤的粒度、水分等沒有明顯變化，系統(tǒng)采樣頭、破碎機、皮帶機等設備檢查，未發(fā)現(xiàn)明顯問題。進一步檢查發(fā)現(xiàn)，縮分機動作一次后，其掛斗停留位置不固定，掛斗常會停留在輸送皮帶斷面內四分之一或中部位置，發(fā)生了零點偏移，下一次動作時只能刮到輸送皮帶上的部分煤樣，不能截取輸送皮帶全斷面的煤樣，導致系統(tǒng)子樣留樣量減少、也降低了留樣的代表性。由此可見，系統(tǒng)子樣留樣量顯著減少的主要原因是縮分器的零點發(fā)生了偏移。

3 縮分機零點漂移原因及改進措施

采樣操作方式的影響。該系統(tǒng)操作方式有全自動、半自動、手動三種控制方式，在切換不同運行方式下，縮分機仍然會發(fā)生零點漂移；縮分機動作時間長，縮分次數(shù)不足。該縮分機運作時間可在3秒至7秒中選擇，在3、5、6、7秒動作時間間隔進行調試運行，縮分機仍然會發(fā)生零點漂移；煤樣未破碎，存在顆粒狀煤矸石造成卡澀。機械采樣系統(tǒng)采取到煤樣后，先通過破碎機進行破碎，其出料的粒度小于13mm，對系統(tǒng)經過反復觀察，漂移時不存在大顆粒狀煤矸石卡澀現(xiàn)象，在更換破碎機錘頭后仍經常性發(fā)生零點漂移，排除大顆粒煤矸石卡澀的影響。

縮分機圓周光電開光設置位置不合理。光電開光與感應塊的感應距離為6mm，距離適當、符合要求，通電檢查開關工作正常；檢查光電開光安裝牢固，無振動、松動現(xiàn)象，無異物接近光電開關；運行中觀察固定接近開關的支架要牢固，設備運行中無振動、無抖動現(xiàn)象。通過對光電開關位置反復調整，掃刮器零點漂移的問題仍然存在，說明光電開關的安裝位置對縮分機零點漂移影響不大。

縮分機刮斗兩邊重量不平衡，轉動時不平衡力矩大。該掃刮器由電機旋轉速度快，掛斗旋轉機構在旋轉過程中產生的偏心力矩較大，離邊的線速度較高，失去動力時慣性力矩大、不易制動，且易導致剎車片磨損；縮分機掛斗內積煤過多。對縮分器掛斗內積煤清理干凈后，原煤樣水分較低的情況下縮分機仍會發(fā)生零點漂移；電機剎車裝置磨損老化，間隙過大。維護人員對掃刮器電機剎車裝置的間隙進行調整和更換，初始運行時發(fā)生零點漂移的問題有所改善，但基本上每周都要檢查維護一次，加之現(xiàn)場空間狹小、環(huán)境惡劣，緊力調整頻繁且很不方便，勞動強度大。

綜上：該縮分機由于其轉動機構的偏心力矩過大，加速了電機剎車片的磨損，是該縮分器存在零點漂移的主要原因。

在縮分機掛斗動作機構掛斗力臂直徑方向上反向延長加裝平衡塊。具體做法是：松開掛斗電機剎車裝置，在對側加裝配重塊，保持旋轉機構靜止下的轉動機構兩邊重力矩平衡。首先掛斗精準定位，保持掛斗維持在初始角度（零位）。當掛斗初始位置發(fā)生較小偏移時，平衡塊產生的偏心轉力矩使機構能自動恢復到初始位置。力臂加裝平衡塊的位置可調整并有卡槽固定，能根據(jù)縮分皮帶的煤量大小和刮斗的磨損進行適應性調整；定期對縮分機電機剎車進行檢查調整，更新縮分機電機剎車維護的周期，保證剎車制動可靠。

對該型式的縮分機加裝平衡塊后，經反復試驗，系統(tǒng)動作靈活，縮分機能停留初始位置、無惰走現(xiàn)象，達到預期效果，經半年的運行觀察未發(fā)生零點偏移現(xiàn)象。由于偏心力矩的大幅減少，制動力矩降低、電機剎車片磨損量減少，電機剎車維護周期由原來一周檢查一次改為半年一次，大大降低了維護工作量。

結論：通過對掃刮式縮分機零點偏移技術分析，找到了該型號掛斗縮分機零點偏移的真實原因，并在此基礎上提出了改進措施，提高了煤樣的代表性；另一方面也從根本上解決了電機剎車片磨損問題，降低了工人的勞動強度，為解決類似縮分機的同類問題具有普遍借鑒意義。