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(xiàn)存在采樣定位點失準(zhǔn)、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(jīng)長期使用磨損嚴(yán)重，可靠性降低，嚴(yán)重制約了電廠燃料管理水平的提升。為了滿足電廠生產(chǎn)及燃料管理要求，該電廠進行了技術(shù)改造，包括將#1和#4采樣機分?jǐn)嗝孀κ讲蓸痈臑槿珨嗝娌蓸樱?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(tǒng)，采樣機采樣點升級為先進的超聲波或紅外自動定位系統(tǒng)等。改造后經(jīng)過長期實踐，5臺汽車入廠煤橋式采樣機均能實現(xiàn)現(xiàn)場無人值守、全斷面自動采樣。

關(guān)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(biāo)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(fā)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(shè)備[1-3]。入廠煤的采樣、制樣和化驗結(jié)果直接影響電廠經(jīng)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(zhì)量關(guān)口[4]。由于入廠煤采樣機采樣頭長期連續(xù)運行，受使用頻率高、煤質(zhì)復(fù)雜等因素影響，設(shè)備多處磨損嚴(yán)重，致使采樣時經(jīng)常出現(xiàn)故障報警、運行噪聲增大等問題[5]。

為有效提高煤質(zhì)采樣精準(zhǔn)度，保障設(shè)備運行平穩(wěn)可靠，降低職工勞動強度，該電廠進行了技術(shù)改造，包括將#1和#4采樣機分?jǐn)嗝孀κ讲蓸痈臑槿珨嗝娌蓸樱?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(tǒng)，采樣機采樣點升級為先進的超聲波或紅外自動定位系統(tǒng)等。據(jù)悉，經(jīng)過改造調(diào)試后，5臺橋式采樣機自投入使用以來，運行平穩(wěn)安全，不僅達(dá)到了預(yù)期效果，實現(xiàn)了現(xiàn)場無人值守自動采樣，而且有效提高了煤質(zhì)檢驗工作效率，為公司降本增效提供了強大助力。

1? ? 設(shè)備概述

某電廠采用4×600 MW國產(chǎn)燃煤發(fā)電機組，設(shè)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?jǐn)嗝孀κ饺樱?2、#3、#5采樣機為全斷面螺旋桿采樣，現(xiàn)存在采樣定位點失準(zhǔn)，且不能準(zhǔn)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(jīng)長期使用磨損嚴(yán)重，可靠性降低，對來煤適應(yīng)性不足；集樣方式為打包膜封裝，需人工貼碼；采樣相關(guān)信息未上傳至廠側(cè)燃料管理信息系統(tǒng)，不滿足該電廠新標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)要求。鑒于目前采樣設(shè)備存在的問題，該廠對入廠煤橋式采樣機進行了技術(shù)改造。

2? ? 采樣機現(xiàn)狀

（1）#1和#4采樣機采樣方式為隨機分?jǐn)嗝孀κ讲蓸?，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(xiàn)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(gòu)對煤質(zhì)適應(yīng)性較差，部分煤礦煤質(zhì)發(fā)黏，當(dāng)入廠煤水分偏高時，采樣機構(gòu)和破碎機構(gòu)容易堵煤，導(dǎo)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(yè)風(fēng)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(zhǔn)，所選樣點與實際采樣點位置偏差較大，且采樣機操作系統(tǒng)無車輛長、寬、高及拉筋位置等數(shù)據(jù)信息，不能準(zhǔn)確定位并避開車廂本體和車內(nèi)拉筋，安全性能不可靠，存在人為干預(yù)風(fēng)險。#2、#3、#5采樣機目前無數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，采樣日志（包括采樣時間、采樣完成狀態(tài)、車號、實際采樣點數(shù)、采樣坐標(biāo)、樣品重量）、設(shè)備狀態(tài)信息、報警記錄存儲等數(shù)據(jù)信息均不具備上傳至廠側(cè)燃料管理信息系統(tǒng)的條件。#2、#3、#5采樣機現(xiàn)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(chǎn)，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(zhì)量偏差。

（5）目前，入廠煤橋式采樣機運行時間長，設(shè)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(zhì)檢人員每天連續(xù)不間斷加班接卸，晚上加班工作強度大，設(shè)備缺陷多，需要有人值守。

（6）現(xiàn)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(dǎo)致噴碼識別率低，影響后續(xù)存樣歸批工作；采用人工打印粘貼二維碼，存在人為干預(yù)風(fēng)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(jīng)嚴(yán)重制約了電廠燃料管理水平的提升，為滿足電廠生產(chǎn)及燃料管理要求，結(jié)合目前行業(yè)技術(shù)發(fā)展的趨勢，針對采樣機進行如下改造。

（1）#1、#4采樣機由分?jǐn)嗝孀κ讲蓸痈臑槿珨嗝媛菪龡U采樣，利舊使用采樣機鋼結(jié)構(gòu)、控制間，其余設(shè)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(tǒng)、電控系統(tǒng)（含軟件）、采樣機啟動/停止按鈕；集樣間擴寬（室內(nèi)布置1套封裝系統(tǒng)，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(yīng)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(gòu)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(shè)備整機精密度為≤1.6%。

（2）#1、#2和#4采樣機配置統(tǒng)一的控制系統(tǒng)，能夠接收并執(zhí)行廠側(cè)燃料管理信息系統(tǒng)自動生成的采樣方案，根據(jù)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(tǒng)鎖定，不進行下一運煤車輛機械采樣，由現(xiàn)場工作人員進行排查，確認(rèn)系統(tǒng)正常后點擊“復(fù)位”方可再次啟動采樣。預(yù)留控制以及信息傳輸接口，通過與廠側(cè)燃料管理系統(tǒng)進行對接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的傳輸和交換功能，采樣機能執(zhí)行廠側(cè)燃料管理信息系統(tǒng)生成的采樣方案，同時將當(dāng)前采樣機運行狀態(tài)、報警信息、車輛信息、采樣日志、煤樣量數(shù)據(jù)等信息傳輸至廠側(cè)燃料管理信息系統(tǒng)、監(jiān)控室電腦及采樣機操作電腦，監(jiān)控室采用報警聲光提醒，實現(xiàn)采樣過程實時監(jiān)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(tǒng)，其系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)如表1所示。集樣桶內(nèi)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(tǒng)根據(jù)批次自動分配集樣桶，集樣桶滿后系統(tǒng)自動換桶。集樣裝置自配稱重系統(tǒng)，有單車稱重數(shù)據(jù)上傳功能，稱重數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠，能夠進行曲線展示并上傳至廠側(cè)燃料管理信息系統(tǒng)、采樣機操作電腦及監(jiān)控室電腦，以便監(jiān)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(cè)系統(tǒng)內(nèi)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(qū)域?qū)崿F(xiàn)人工采樣寫碼、解碼功能，使用手持設(shè)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(cè)系統(tǒng)內(nèi)自動匹配，人工讀取集樣桶芯片相關(guān)信息能夠?qū)崿F(xiàn)制樣室的存取樣功能。

全自動分樣封裝系統(tǒng)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(zhuǎn)方式分樣，轉(zhuǎn)盤順時針旋轉(zhuǎn)，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(qū)域；如果沒問題，則由進桶推桶部件推至分樣轉(zhuǎn)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(tǒng)，在采樣范圍內(nèi)能自動并準(zhǔn)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(dāng)運煤車輛停穩(wěn)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(yīng)到煤車車廂尾部，馬上反饋信號并通過PLC發(fā)出指令使采制樣機小車立即啟動，同時縱向隨機讀數(shù)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(yīng)到車廂靠小車方向的邊緣后開始橫向隨機讀數(shù)定位，自動完成運煤車輛的車廂定位工作和車廂內(nèi)隨機取點工作。

（5）改造后實現(xiàn)了全自動無人干預(yù)采樣，運煤車輛到達(dá)指定位置后系統(tǒng)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(tǒng)提示采樣完成，運煤車輛進入下一環(huán)節(jié)。采樣機啟動按鈕旁安裝緊急事故停止采樣按鈕和與監(jiān)控室對話語音裝置。

4? ? 結(jié)論

該電廠入廠煤采樣機改造后，采樣模式符合國標(biāo)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(gòu)均采用變頻控制，啟停平穩(wěn)，能與采樣機構(gòu)構(gòu)成X、Y、Z三維結(jié)構(gòu)，保證采樣機構(gòu)能采取到煤車內(nèi)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(shè)備整機精密度為≤1.6%。

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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。