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【摘要】徐州华润电力有限公司火车煤采制样装置工作不稳定，缺陷频发，不能实现全断面采样不符合现行机械采样标准GB/T19494要求，在从集样罐收集煤样的过程中，存在人为接触煤样的机会，有出现偏差的可能性，在大量调研的基础上，对该系统进行了优化改进，解决了上述一系列问题。
【关键词】火车煤采制样装置；优化；改进
1、项目背景
徐州华润电力有限公司设计容量为4×300MW，分两期建成，一期工程为2×300MW，后扩容为4×320MW，燃煤以火车运输为主，汽车运输为辅，每年的耗煤量约300万吨，其中火车来煤约250万吨，汽车来煤约50万吨。现有两台2火车煤采制样装置于2000年5月投产，生产厂家为江苏苏源电力装备有限公司。由于我国电厂用煤的来源复杂，在燃煤中掺杂施假的现象也比较严重，国内许多电厂皆要求对火车来煤实行全断面机械化采样，以提高机械所采煤样的代表性。但以前由于我国没有专门针对机械取样装置的相关标准，机械采样装置都参照人工取样的标准进行设计，单个子样的采样量较少，每个子样只有5kg，而现有采样装置如实行全断面采样，每个子样的重量有七八十公斤之多。由于现有的机械采样装置的采制样系统处理能力有限，很难实现全断面采样的功能要求。为此须对机械采样装置进行全面的改造。徐州华润电力有限公司现装有2台火车入厂煤采样装置。分别布置在2台翻车机的前方，与翻车机联动运行。现采样装置采用如下的运行方式：大小车移动定位，采样头下降并检测煤面信号，检测到煤面后采样头下降至煤面400mm以下随机深度后停止下降，待进入采样筒体中的煤全部弃除并返回车厢后，采样头再下降一设定距离采取煤样，这部分煤样通过采样螺旋提升到采样头上方的储料斗中。待采样头上升到上极限后，再将储料斗中的煤卸入制样系统制样。全断面采样采样运行方式：大小车移动到位后，采样头直接下降采取煤样，提升到采样头上部的煤样直接缩分，一部分煤进入储料斗，大部分煤经采样头缩分口重新返回车厢，直到采样头到车厢底部后上升，整个采样过程简捷，无需检测煤面和中间停留，采样量大，煤样代表性好，同时可缩短采样时间。由于现采样无缩分功能，需对采样系统进行改造，在采样头上增加缩分功能，以减少进入制样系统的子样量。现制样系统由螺旋输送机、立式锤式破碎机、旋斗缩分器、集样器和弃料门等部件组成。由于这些部件依据每个子样满足5kg的处理能力设计，如设备作全断面改造，制样系统皆需作全面重新设计。现有的样品收集器不能满足徐州华润电力有限公司燃料智能在线管控系统的需要，为此对样品收集器也要改造。需要配置2台智能封装机，分别安装在2台火车煤采制样装置上。
2、改造方案
总体要求：
2.1在原有采样机上对小车部分进行更换。2.2小车走行采用变频调速和光电编码器实时测距技术，使小车启动、运行及停车能够同步平稳，确保采样点横向定位准确。2.3更换转头系统。2.4把破碎、缩分系统布局在缩分间二层，原煤样封装机布局在一层；2.5增加余料返回装置，把余料吐在下节车厢。2.6对整机构件外表进行油漆防腐。2.7在现有基础上增加智能封装机，安装在原有采样机上。2.8实现样罐自动清样，自动将样品封装到密封桶里，操作人员只需将样品桶统一拿到制样即可完成操作。
3、具体要求
3.1旧采样机的小车定位装置安装在车轮上，由于车轮在特定条件下会出现打滑，由此可能造成指令距离与实际行走距离不一致，定位精度差。本次改造拟改为实际物理位置定位读点，即在行车轨道上按一定间隔加装检测块，以使指令距离和实际行走距离一致。3.2安装新的螺旋采样头。3.3为保证设备能够在无人值守状态下稳定运行，需要提升制样系统的稳定性，将原制样系统更改为密封性能、防堵性能均比现在好的设备。尤其集样品的密封性直接影响样品精度。拟更换的设备包括初级皮带给料机、样品破碎机、刮扫式缩分器、全密封的样品收集器，余煤皮带。其中初级给料机，破碎机、缩分器、余煤皮带均布置在二层平台上，楼下制样间只放置样品收集器。这样可以方便检修巡查，也可以做到样品保密。
3.4提供全新的上位组态和PLC程序。程序包含就地手动，就地自动，和无人值守接口功能。更换工控机，及广播功放设备。3.5增加余料装置。3.6支持强制清样。3.7煤样封装量可计量。3.8封装高度自动调整，确保封装高度一致。3.9全过程无人干扰。3.10具有自动复位保护功能。3.11故障自动告警。3.12提供全新的上位组态和PLC程序。程序包含就地手动，就地自动，和无人值守接口功能。更换工控机，及广播功放设备。3.13具有封桶温度过高报警功能。3.14系统具有丰富的组态和控制画面，能储存相关的历史数据。3.15整个设备采用钢件制造，克服铸件易开裂现象，耐磨耐用，有效防止样品污染。
4、改造后设备性能参数
4.1火车煤采样机性能参数；适应原煤粒度：≤150mm；制样粒度：≤6-13mm可调；取样深度：全断面采样（从煤面至车底）。子样重量：13-20kg；适用全水分：≤14%，采样部分不受水分影响；水分损失：≤0.8%；采样速度：单点采样周期小于40秒，三点采样周期小于180秒；缩分比：0.5%-10%范围内自动调整；集样罐：6罐，密封收料。集样重量：15kg/罐；控制方式：程控、半自动、手控；设备总功率：约48kw
5、改造后主要功能特点
5.1自动完成随机布点、采样、制样、集料、包装、喷码等全程，保证样品的真实性。5.2全断面截取，且螺旋钻外壁管及内螺旋整体均匀配合，选用耐磨损合金材料，使用寿命长。5.3自动完成缩分、收集、封装、喷码，试样不可替换。5.4缩分完成后的余料自动弃料。5.5采样器、制样设备自动清洗，杜绝样品污染。5.6系统自动诊断，故障报警提示、存储，便于维护。5.7采样信息自动存储，传输、打印。5.8完善的监控系统，采样过程全程自动监控。5.9操作界面简单可靠，操作方式灵活多样，可实现自动、手动及远程控制。
6、主要配置
6.1采样器；6.2制样系统：给料皮带机、破碎机、缩分皮带机、刮板式缩分器、留样分矿收集机、带式输送弃料机及各设备间连接用溜管等组成。6.3控制系统：工控机、可编程控制器、PLC电气操作台（液晶显示器、变频器、专用电源等）。6.4空压机系统：空压机、气缸、气管路；6.5自动封装机：封装捅；6.6电机；6.7电气控制系统。
7、项目实施
#1火车煤采制样装置于2014年12月完成。#2火车煤采制样装置正在实施。
8、实施效果
8.1采样系统、缩分器系统、破碎系统等的改进及自动分装机的增加。进一步提高了采样效率和设备的安全可靠性。8.2自动完成随机布点、采样、制样、集料、包装、喷码等全程，保证样品的真实性。8.3实现了全断面采样，煤样更具代表性。
参考文献
[1]《机械采样标准》：国家标准GB/T19494.
[2]《5E-CYH 门式火车采样机说明书》：北京冶联科技有限公司.
作者简介
李含立.徐州华润电力有限公司技术支持部燃料专业主任工程师
【关键词】火车煤采制样装置；优化；改进
1、项目背景
徐州华润电力有限公司设计容量为4×300MW，分两期建成，一期工程为2×300MW，后扩容为4×320MW，燃煤以火车运输为主，汽车运输为辅，每年的耗煤量约300万吨，其中火车来煤约250万吨，汽车来煤约50万吨。现有两台2火车煤采制样装置于2000年5月投产，生产厂家为江苏苏源电力装备有限公司。由于我国电厂用煤的来源复杂，在燃煤中掺杂施假的现象也比较严重，国内许多电厂皆要求对火车来煤实行全断面机械化采样，以提高机械所采煤样的代表性。但以前由于我国没有专门针对机械取样装置的相关标准，机械采样装置都参照人工取样的标准进行设计，单个子样的采样量较少，每个子样只有5kg，而现有采样装置如实行全断面采样，每个子样的重量有七八十公斤之多。由于现有的机械采样装置的采制样系统处理能力有限，很难实现全断面采样的功能要求。为此须对机械采样装置进行全面的改造。徐州华润电力有限公司现装有2台火车入厂煤采样装置。分别布置在2台翻车机的前方，与翻车机联动运行。现采样装置采用如下的运行方式：大小车移动定位，采样头下降并检测煤面信号，检测到煤面后采样头下降至煤面400mm以下随机深度后停止下降，待进入采样筒体中的煤全部弃除并返回车厢后，采样头再下降一设定距离采取煤样，这部分煤样通过采样螺旋提升到采样头上方的储料斗中。待采样头上升到上极限后，再将储料斗中的煤卸入制样系统制样。全断面采样采样运行方式：大小车移动到位后，采样头直接下降采取煤样，提升到采样头上部的煤样直接缩分，一部分煤进入储料斗，大部分煤经采样头缩分口重新返回车厢，直到采样头到车厢底部后上升，整个采样过程简捷，无需检测煤面和中间停留，采样量大，煤样代表性好，同时可缩短采样时间。由于现采样无缩分功能，需对采样系统进行改造，在采样头上增加缩分功能，以减少进入制样系统的子样量。现制样系统由螺旋输送机、立式锤式破碎机、旋斗缩分器、集样器和弃料门等部件组成。由于这些部件依据每个子样满足5kg的处理能力设计，如设备作全断面改造，制样系统皆需作全面重新设计。现有的样品收集器不能满足徐州华润电力有限公司燃料智能在线管控系统的需要，为此对样品收集器也要改造。需要配置2台智能封装机，分别安装在2台火车煤采制样装置上。
2、改造方案
总体要求：
2.1在原有采样机上对小车部分进行更换。2.2小车走行采用变频调速和光电编码器实时测距技术，使小车启动、运行及停车能够同步平稳，确保采样点横向定位准确。2.3更换转头系统。2.4把破碎、缩分系统布局在缩分间二层，原煤样封装机布局在一层；2.5增加余料返回装置，把余料吐在下节车厢。2.6对整机构件外表进行油漆防腐。2.7在现有基础上增加智能封装机，安装在原有采样机上。2.8实现样罐自动清样，自动将样品封装到密封桶里，操作人员只需将样品桶统一拿到制样即可完成操作。
3、具体要求
3.1旧采样机的小车定位装置安装在车轮上，由于车轮在特定条件下会出现打滑，由此可能造成指令距离与实际行走距离不一致，定位精度差。本次改造拟改为实际物理位置定位读点，即在行车轨道上按一定间隔加装检测块，以使指令距离和实际行走距离一致。3.2安装新的螺旋采样头。3.3为保证设备能够在无人值守状态下稳定运行，需要提升制样系统的稳定性，将原制样系统更改为密封性能、防堵性能均比现在好的设备。尤其集样品的密封性直接影响样品精度。拟更换的设备包括初级皮带给料机、样品破碎机、刮扫式缩分器、全密封的样品收集器，余煤皮带。其中初级给料机，破碎机、缩分器、余煤皮带均布置在二层平台上，楼下制样间只放置样品收集器。这样可以方便检修巡查，也可以做到样品保密。
3.4提供全新的上位组态和PLC程序。程序包含就地手动，就地自动，和无人值守接口功能。更换工控机，及广播功放设备。3.5增加余料装置。3.6支持强制清样。3.7煤样封装量可计量。3.8封装高度自动调整，确保封装高度一致。3.9全过程无人干扰。3.10具有自动复位保护功能。3.11故障自动告警。3.12提供全新的上位组态和PLC程序。程序包含就地手动，就地自动，和无人值守接口功能。更换工控机，及广播功放设备。3.13具有封桶温度过高报警功能。3.14系统具有丰富的组态和控制画面，能储存相关的历史数据。3.15整个设备采用钢件制造，克服铸件易开裂现象，耐磨耐用，有效防止样品污染。
4、改造后设备性能参数
4.1火车煤采样机性能参数；适应原煤粒度：≤150mm；制样粒度：≤6-13mm可调；取样深度：全断面采样（从煤面至车底）。子样重量：13-20kg；适用全水分：≤14%，采样部分不受水分影响；水分损失：≤0.8%；采样速度：单点采样周期小于40秒，三点采样周期小于180秒；缩分比：0.5%-10%范围内自动调整；集样罐：6罐，密封收料。集样重量：15kg/罐；控制方式：程控、半自动、手控；设备总功率：约48kw
5、改造后主要功能特点
5.1自动完成随机布点、采样、制样、集料、包装、喷码等全程，保证样品的真实性。5.2全断面截取，且螺旋钻外壁管及内螺旋整体均匀配合，选用耐磨损合金材料，使用寿命长。5.3自动完成缩分、收集、封装、喷码，试样不可替换。5.4缩分完成后的余料自动弃料。5.5采样器、制样设备自动清洗，杜绝样品污染。5.6系统自动诊断，故障报警提示、存储，便于维护。5.7采样信息自动存储，传输、打印。5.8完善的监控系统，采样过程全程自动监控。5.9操作界面简单可靠，操作方式灵活多样，可实现自动、手动及远程控制。
6、主要配置
6.1采样器；6.2制样系统：给料皮带机、破碎机、缩分皮带机、刮板式缩分器、留样分矿收集机、带式输送弃料机及各设备间连接用溜管等组成。6.3控制系统：工控机、可编程控制器、PLC电气操作台（液晶显示器、变频器、专用电源等）。6.4空压机系统：空压机、气缸、气管路；6.5自动封装机：封装捅；6.6电机；6.7电气控制系统。
7、项目实施
#1火车煤采制样装置于2014年12月完成。#2火车煤采制样装置正在实施。
8、实施效果
8.1采样系统、缩分器系统、破碎系统等的改进及自动分装机的增加。进一步提高了采样效率和设备的安全可靠性。8.2自动完成随机布点、采样、制样、集料、包装、喷码等全程，保证样品的真实性。8.3实现了全断面采样，煤样更具代表性。
参考文献
[1]《机械采样标准》：国家标准GB/T19494.
[2]《5E-CYH 门式火车采样机说明书》：北京冶联科技有限公司.
作者简介
李含立.徐州华润电力有限公司技术支持部燃料专业主任工程师