煤炭机械化采样机的采样过程

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　　摘要：随着我国工业机械的快速发展，对于大型煤堆采样效率以及保障采样的准确性，成为了衡量装载机械的一个重要标准。仅需要工人利用简单工具操作进行卸车，很难满足大规模，种类多的装卸流水线，采样机的出现使得这一问题得到了解决。车载煤炭采样机作为一种新型移动式采样设备，在实际工作中可形成一个流动的采制样平台，不仅可以克服固定式采制样装置受地域限制的影响，还可以避免传统人力采样费时费力、采样深度不足等缺点，本文主要介绍采样机的发展情况、采样要求及操作流程等。
　　关键词：采样效率；准确采样；采样设备；操作流程
　　1.前言
　　煤炭作为一种常规的化石能源，在当今的社会发展中起着不可或缺的作用。煤炭是工业化社会发展的基础，也是推动工业发展的强劲动力。由于煤炭的需求较大，而且流通量巨大，运输煤炭的交通环境复杂，导致煤炭会包含有多种杂质，而且煤的质量以及纯度也会发生变化。对于煤炭的需求来说，不同领域对于煤炭的纯度以及含水量等都各不相同。对于各大领域的不同需求，取一部分的煤样样品进行检测成为了煤矿评估的一个重要步骤。煤炭分析的过程主要分为采样、制样、化验三个步骤，采样是整个分析流程当中最重要的环节。
　　2.采样机国内外的发展情况
　　20世纪早期，在机械化发展不完全的时候，需要大量工人利用基本工具来完成整个采样过程。但是由于工人们工作环境的恶劣，而且火车以及机器运作产生的噪音十分巨大，十分容易带来生产效率的低下，还会给工人带来身体上的损伤，同时还加大了企业的运作成本。
　　到了20世纪60年代左右，比较成熟的采制样流程和规范标准已经在欧美初步形成了，并开始进行大规模的推广，当时发展比较大的公司与拉姆齐、赫尔斯、维尼科技等等。到了20世纪70年代，我国已经有了一套完整的采样体系，并且采样机械设备和化验仪器已经比较齐全，可以满足一般的煤堆的采样。但是，国内的发展中也存在着一小部分问题，比如机械采样发展缓慢，没有明确的参考标准，这些都是我国今后采样发展中有待解决的问题。
　　3.采样机简介
　　采样机是为替代目前普遍使用的人工采样而设计的专用设备，实现了人工采样向机械、自动化采样的重大转变。该设备能按相关标准完成煤样的采取，制备成实验室用的初级煤样，为准确分析原煤质量及燃煤成分提供科学依据。采样、制样的全部工作过程采用计算机程序控制，配以“模式采样”、“自动采样”、“手动采样”等不同模式。操作者在操纵室内通过目视或观察计算机模拟显示均可随时了解设备的工作状态和采样头的位置，做出适合于具体工作状态的控制模式的选择。门式火车采制样机能广泛用于火车、汽车车厢内煤等散装物料的样品采集，是电站入场煤卸车及检验不可缺少的配套设备。
　　4.采样机采样过程
　　4.1 采样机的采样要求
　　1.对于入廠煤，需要进行车辆取样和批量试验，以结果作为确定煤价的依据；入厂煤也需要进行轮班取样和试验，作为计算电厂标准煤耗的参数，同时对质量进行监督。为及时调整锅炉燃烧提供帮助。
　　2.入厂煤的取样必须一次满足要求。一旦出了问题，就没有补救的可能。取样不同于分析性试验，分析性试验有误差，可重复或多次试验，但取样是不可能的。入厂煤从输送机卸下时，不可能单独存放，在煤场卸下时与其它煤混合。对于输入煤，它已经在锅炉中燃烧，因此无法再次收集样品。
　　3.对于燃煤用于电厂的特点，无论是人工取样还是机械取样，都是采用了一种基于方差理论，这在技术上是非常困难的。同时，取样操作也有严格的技术要求。为了能胜任电厂煤炭采样工作，必须掌握相关的理论知识和操作技能。但是，大部分的有关部门对此掌握能力存在一定程度上的欠缺，因此抽样工作没有得到足够的重视。煤炭采样和采样往往成为一些发电厂燃料监督管理中的薄弱环节。
　　4.2采样机工作原理
　　采样机一般分为火车采样机和汽车采样机两种。汽车采样机在实际采样中应用比较广泛，一般应用于电厂等企业，对以汽车运输方式进厂的煤进行取样。采样过程必须在白天和夜间均能完成探测功能，夜间有照明。图像分析软件与组态软件可采用数据库接口或其它通用接口。在操作过程中要保证安全，避免出现分析错误，导致采到车厢或驾驶室的情况。
　　采样装置启动后，设备正常运转即可进行采样操作。根据需要，采样装置可对每节车厢进行单点或多点采样。采样装置的运行有自动、半自动、手动三种模式，手动一般用于调试阶段；半自动模式下，部分操作需人工参与；自动模式下，操作人员只需发出采样指令即可，后面的工作由系统自动完成。一般情况下，正常工作采用自动模式。采样时，控制系统发出指令，大车、小车分别在横向和纵向上移动，到达指定位置后，大车、小车制动，采样头开始下降并进行采样。当采样头到达指定位置后，下降接近开关产生感应信号并传送到控制系统，采样头提升。当回到设定高度后，采样头料仓门打开，采集的原煤进入皮带机。然后，煤样经过破碎、缩分过程，少量的煤样进入集样器，多余的煤样由余煤返排口排回车上，整个采样过程结束。
　　4.3采样机控制系统概述
　　采样机控制系统一般分为机构本体与控制本体两部分，控制系统作用是根据用户的需求来说，对于操作本体进行控制，完成机械装置的各种动作。控制系统的整体性能决定着整个采样系统的采样效率。一个良好的控制系统需要具有灵活可控的操作方式，可以随时控制运动方式的同时保证操作的安全性。
　　操作采样机的控制方式按照运动的控制方式来分析，一般分为位置控制、速度控制、力控制这三种，而力控制是以上控制方式当中采样效率最高的一种。力控制需要在提取煤堆样品时，机械手的采样头同操作煤堆的表面直接接触，保证了精确定位的同时，又保证了提取煤堆样品的力度适中，不会破坏样品。对于整个系统的操作量和反馈量，采集煤堆样品的输入量和机械手得到的反馈量是通过力矩信号来传递的，所以在系统当中一般配备了力矩传感器，保证了整个采样系统的连贯性。
　　5.总结与展望
　　煤炭采样机工作效率是整个采样过程中的重中之重，虽然目前我国已经拥有了一套比较成熟的采样流程，但是在实际工作中受到研究水平的限制和不理想的工作环境，未来煤炭采样机还存在着极大的发展空间。未来的采样机可以对煤块的大小或者品质进行更加详细的采样分析，采样速率会大大提高，还会减少不必要的抖动以及噪声等，使得采样环境更加安全便捷。
　　参考文献
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　　作者简介：高群惠（1996.01-），男，黑龙江省大庆市人，哈尔滨市南岗区黑龙江大学，电子与通信工程专业2018级，在读硕士，研究方向为图像处理技术；
　　汪国强（1963.09-），男，黑龙江省哈尔滨市人，黑龙江大学电子工程学院副院长，在职教授，研究方向为图像处理技术及信号检测等。
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