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        糧食船舶自動深層采樣設(shè)備研究

        2017-07-05 16:38:51楊文樺莊麟胡悅浩
        智富時代 2017年6期

        楊文樺+莊麟+胡悅浩

        (舟山港興港工程建設(shè)項目管理有限公司,浙江 舟山 316000)

        【摘 要】在糧食船舶的檢驗檢疫常有外來有害生物在船艙內(nèi)不均勻分布的情況發(fā)生,而目前的糧食船船型往中大型發(fā)展,在船艙內(nèi)人工采集的樣品往往效率低下且采樣深度不夠代表性不強,由于存在高額滯港費以及檢疫人員主觀判斷的因素存在,將會損害保險公司、貨主、船方的利益,而目前國內(nèi)外大多數(shù)港口無自動采樣器,現(xiàn)研究研制一種自動深層取樣的機械設(shè)備,更有效、準確的代替人工采樣。

        【關(guān)鍵詞】糧食船舶;人工采樣;效率低下;自動深層采樣

        一、研究背景

        [1] 2016年全國糧食進口超過1億噸,其中絕大多數(shù)是以船舶散裝裝載方式進口。進口糧食屬于初級農(nóng)產(chǎn)品,這些糧食中攜帶真菌、細菌、線蟲、病毒、雜草籽等檢疫性外來有害生物風險很高,另外,進口糧食中還存在農(nóng)藥殘留、重金屬、生物毒素等有毒有害物質(zhì)含量超標的風險,給科學、快速完成采樣工作提出了很高的要求。

        外來有害生物在船艙內(nèi)存在不均勻分布的情況,檢疫樣品的代表性對于整個貨品至關(guān)重要,在進口船舶的船艙內(nèi),人工采集的樣品深度不夠(大約1到3米左右),且往往由于人員下艙時需避開危險性大一些區(qū)域或由于艙面自然形成的斷面復雜等因素,出現(xiàn)所采樣品代表性不強的情況,還經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)進口糧食發(fā)生霉變、水濕等情況,由于卸乏有效的設(shè)備對深層的糧食進行取樣,難以了解深層糧食的情況,遇到這類情況,目前多數(shù)采用停止卸貨,等待保險公司、貨主、船方代表共同在卸貨現(xiàn)場,用效率極低的人工卸貨的方法,逐層采樣,了解發(fā)生問題部分糧食狀況,極易造成滯港而發(fā)生高額滯港費的情況。另外,使用傳統(tǒng)的逐層取樣的方式,一方面由于卸貨過程很多是在夜晚或是光照條件不佳的情況下進行,當糧食卸到只剩底艙時采樣人員下艙采樣存在很大安全風險,另一方面在完成卸貨前往往不能抽取所有的樣品,造成貨物長時間滯留港區(qū)。[2]如由于真菌毒素在表層和深層的含量差別較大,往往表層的含量比較高,沒有深層樣品及全面檢測的數(shù)據(jù),很難保證檢測結(jié)果的準確。

        因此有必要研發(fā)出一款針對散裝糧食船舶的深層采樣設(shè)備,能夠自動深入船艙采樣,采樣深度達到10米以上,適用于各種船型,多點采樣自動控制,以達到更有效、可靠的采樣效果。

        二、國內(nèi)同類設(shè)備的研究

        國內(nèi)研究糧食自動采樣設(shè)備的文獻、專利很少,基本處于待研究狀態(tài),大部分專利設(shè)計采用負壓動力源表層采樣,無法達到深層采樣,且大部分無法直接適用于船艙,仍需要人工牽引,利用電源方面也比較死,無自動轉(zhuǎn)換船電和岸電的裝置,查詢國外資料,也未發(fā)現(xiàn)有相關(guān)的研究報道,糧食部門已有一些對于4-6米內(nèi)深層取樣的工具,但僅局限于在條件比較穩(wěn)定的糧倉內(nèi)使用,另外還存在僅能使用交流電源和采集樣品中的雜質(zhì)含量明顯偏低等缺陷,進境糧食深層采樣機械在電源要求、采樣深度以及針對船艙,特別是在海上錨地進行采樣作業(yè)方面都有比較特殊要求,另外,還需要具備深層溫度檢測、最大程度地減少機械的重量、提高機械在開放空間條件下使用可靠性等方面的開發(fā)要求,而目前市面上制造比較多的手動取樣工具類型很多,但大多只能取得進口糧食表層2米內(nèi)的樣品,難以達到深層采樣的目標。

        三、糧食自動采裝置的研究設(shè)計

        (一)需解決的難點及其措施

        目前存在的難點或不足之處為:(1)當前糧船艙內(nèi)采樣設(shè)備深度不足、效率低下;(2)沒有探測深層糧食溫度裝置,不能動態(tài)了解全船糧食關(guān)鍵指標;(3)現(xiàn)有采樣器無多種電源轉(zhuǎn)換配置,不能適應(yīng)進境糧食現(xiàn)場采樣需要;(4)目前的采樣器多采用真空負壓作為采樣動力,導致輕的顆粒以及雜質(zhì)被優(yōu)先吸入,無法反映實際樣品狀態(tài)。(5)深層采樣受重較大易損壞,目前采樣器部件損壞后的可替換性不強(6)目前的采樣器無法適用于多種船艙。

        擬采取的手段主要為:(1)采用多節(jié)自動深入裝置(2)增加測量溫濕度的裝置;(3)設(shè)計研制適應(yīng)于不同船舶類型的電源轉(zhuǎn)換裝置,增加自備直流電源;(4)取樣頭采用機械抓取方式,類似于人工手動采樣(5)采樣器獨立設(shè)置承重裝置,承重力由固定支撐承受,而非分攤給內(nèi)部裝置和取樣頭,承重裝置損壞可替換(6)固定支撐可適應(yīng)船艙四個角,也可配合碼頭門座式起重機械

        (二)自動采樣設(shè)備各部件的組成

        自動采樣設(shè)備主要由取樣機構(gòu)、承重機構(gòu)、多桿深入機構(gòu)、樣品運輸存貯機構(gòu)、電源轉(zhuǎn)換裝置以及信號控制及接受裝置組成,其中取樣機構(gòu)多桿深入結(jié)構(gòu)、樣品運輸存貯機構(gòu)、電源轉(zhuǎn)換裝置為相連內(nèi)部結(jié)構(gòu),承重機構(gòu)、多桿深入機構(gòu)為相連外部結(jié)構(gòu),內(nèi)外部結(jié)構(gòu)可手動連接或者脫離,承重機構(gòu)能夠固定支撐船艙四個角,也可配合碼頭門座式起重機械,信號控制及接受裝置能夠以電信號形式控制取樣機構(gòu)和樣品運輸存貯機構(gòu)等機構(gòu)運行。

        1.取樣機構(gòu)

        為模擬人工手動采樣以達到樣品的真實性,取樣設(shè)備采用機械抓取方式,由一塊彈簧鋼板封板、電磁鐵組成,取樣前封板閉合,取樣時信號控制及接受裝置給予電信號,電磁鐵得電封板打開取樣開始,取樣結(jié)束后電磁鐵失電,彈簧鋼板利用回復力封板閉合,前部套管有測量溫濕度的裝置能夠及時反饋數(shù)據(jù)。

        2.承重裝置

        承重裝置由固定裝置和外部支撐裝置兩部分組成,固定裝置由吊鉤和掛鉤兩部分組成,掛鉤能夠固定船艙四個角,吊鉤可配合碼頭門座式起重機械吊鉤采樣,外部支撐結(jié)構(gòu)在多桿深入結(jié)構(gòu)機構(gòu)的外側(cè),取樣機構(gòu)的上部,在取樣時承受上方糧食重量,使取樣機構(gòu)在不受重壓的狀態(tài)下取樣。

        3.多桿深入機構(gòu)

        采用電動絲桿深入,小桿帶大桿的模式深入糧食層,由6根伸桿組成,每根桿長度2米左右,保證能夠深入10米船艙采樣,動力輸入采用步進電機,并能夠與控制及接受裝置通信,得到深度數(shù)據(jù)。

        4.樣品運輸存貯機構(gòu)

        樣品運輸存貯機構(gòu)由運輸機構(gòu)和存貯箱兩部分組成,運輸機構(gòu)通過負壓吸力和導管將取的樣品存入存貯箱內(nèi),存貯箱為密閉內(nèi)腔,可人工拆裝。

        5.電源轉(zhuǎn)換裝置

        電源轉(zhuǎn)換裝置能夠轉(zhuǎn)換岸電船電為機器工作所用,并自帶可充直流電源。

        6.信號控制及接受裝置

        信號控制及接受裝置能夠驅(qū)動取樣裝置、多桿深入裝置,并接受它們反饋的相關(guān)數(shù)據(jù),控制樣品運輸機構(gòu)吸力的工作和停止,在出現(xiàn)故障以及滿載運作時接受各部件傳感器的信號,能夠報警及停止工作。

        【參考文獻】

        [1] 金嘯進境船舶中糧食深層采樣方法的研究[J] [J].《工程技術(shù)》2016(10)

        [2] 許崇慈,馬成軍,滕建輪. 進口大豆檢驗檢疫中存在的問題及建議[J]. 植物檢疫. 2004(02)

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