全自動(dòng)汽車(chē)采樣機(jī)在火電廠的應(yīng)用

劉益嘉

摘 要：本文闡述了全自動(dòng)采樣機(jī)在火電廠應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，供大家參考。

關(guān)鍵詞：火電廠；入廠煤采樣機(jī)；采樣機(jī)

0 引言

在整個(gè)電廠煤炭采制化過(guò)程中，煤樣的采取是采制化中的重要環(huán)節(jié)，煤樣是否有代表性，煤樣的采取是關(guān)鍵。人工采樣時(shí)，往往受采樣工具、人為因素等影響，所采煤樣代表性不強(qiáng)，用自動(dòng)機(jī)械化采樣機(jī)代替人工采樣，完全滿足國(guó)標(biāo)要求。既保證了采樣時(shí)間、子樣數(shù)目、子樣重量等，又確保了橫截煤流全斷面的采取，使煤樣具有代表性。

機(jī)械采樣與人工采樣比較，不但安全可靠，勞動(dòng)強(qiáng)度小，工作效率高，而且采樣隨機(jī)性強(qiáng)，更符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求，不會(huì)受人為因素的影響。提高了產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)的準(zhǔn)確度，為及時(shí)指導(dǎo)生產(chǎn)，保證煤產(chǎn)品質(zhì)量，發(fā)揮煤質(zhì)技術(shù)檢查“及時(shí)、準(zhǔn)確、有代表性”起重要作用。

一切采樣行為都必須符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)：煤炭的機(jī)械化取樣標(biāo)準(zhǔn)（GB19494系列）。

1 采樣機(jī)的組成

我廠采樣機(jī)主要由機(jī)械螺旋取樣裝置、行走系統(tǒng)、聲波探測(cè)系統(tǒng)、汽車(chē)天線識(shí)別系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)、煤樣封裝系統(tǒng)、樣品唯一碼噴碼系統(tǒng)、快速檢測(cè)系統(tǒng)組成。該設(shè)備具有高度自動(dòng)化，能夠自動(dòng)完成車(chē)輛信息采集、隨機(jī)選擇取樣點(diǎn)、自動(dòng)完成樣品的縮分、集樣和棄料收集及對(duì)煤質(zhì)的快速檢測(cè)。保證了取制樣設(shè)備工作的可靠性及準(zhǔn)確性。

行車(chē)系統(tǒng)由大車(chē)行走系統(tǒng)和小車(chē)行走系統(tǒng)組成。采制樣系統(tǒng)由螺旋采樣機(jī)構(gòu)、初級(jí)給料機(jī)、破碎機(jī)、二級(jí)給料機(jī)、縮分器、自動(dòng)集樣罐、棄料裝置組成。其中螺旋采樣機(jī)構(gòu)安裝于小車(chē)行走系統(tǒng)上，小車(chē)可在車(chē)廂橫向方向定位采樣頭。大車(chē)行走系統(tǒng)可帶動(dòng)小車(chē)沿導(dǎo)軌方向移動(dòng)。聲波探測(cè)系統(tǒng)來(lái)確定行走的范圍、PLC及電氣均安裝在控制柜通過(guò)繼電器和接觸器、變頻器來(lái)控制整個(gè)系統(tǒng)。

2 采樣機(jī)的原理

汽車(chē)入廠煤采樣機(jī)先用螺旋鉆提取煤樣，再通過(guò)密閉式初級(jí)給料送入破碎機(jī)，破碎后進(jìn)入勻料倉(cāng)攪拌后卸料至二級(jí)給料機(jī)，經(jīng)過(guò)縮分器進(jìn)入集樣罐，在集樣罐滿后進(jìn)入打包機(jī)進(jìn)行封裝，噴碼機(jī)對(duì)樣包進(jìn)行唯一編碼打印，完成一次采樣。

收集樣罐一共有8個(gè)并安裝在電子稱(chēng)上，以便得知每次采樣的重量。

每輛車(chē)都根據(jù)每一天的礦發(fā)量來(lái)確定采樣次數(shù)，以便達(dá)到國(guó)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)，還增加了采樣的效率。

研華工控機(jī)為上位機(jī)，它能與PLC相互通訊，接收并顯示工況信息、進(jìn)給值、故障碼、采樣點(diǎn)、車(chē)型號(hào)、時(shí)間、拉筋數(shù)量及位置等信息，系統(tǒng)設(shè)有測(cè)距定位功能。控制系統(tǒng)設(shè)有手動(dòng)/半自動(dòng)/自動(dòng)/無(wú)人值守/暫停采樣五種工況供操作人選擇。

3 采樣機(jī)的控制方式

采樣機(jī)裝置由上位機(jī)控制系統(tǒng)，電氣控制系統(tǒng)組成，上位機(jī)系統(tǒng)由工業(yè)控制計(jì)算機(jī)和先進(jìn)的工控組態(tài)軟件組成，采樣機(jī)全部設(shè)備的狀態(tài)可由上位機(jī)通過(guò)報(bào)警畫(huà)面進(jìn)行顯示，并且能對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集、車(chē)輛信息錄入、快速檢測(cè)結(jié)果記錄、歷史記錄存檔。電氣控制系統(tǒng)是以PLC可編程邏輯控制器為核心構(gòu)成的自動(dòng)控制系統(tǒng)，系統(tǒng)由電氣控制柜組成。可以執(zhí)行上位機(jī)發(fā)出的指令，也可以獨(dú)立完成自動(dòng)采樣過(guò)程。系統(tǒng)設(shè)有自動(dòng)/手動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，在手動(dòng)狀態(tài)下，可人工啟動(dòng)系統(tǒng)的各設(shè)備，并可通過(guò)邏輯報(bào)警、繼電器、限位開(kāi)關(guān)了解故障原因等，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的就地啟動(dòng)維護(hù)控制；在自動(dòng)狀態(tài)下，系統(tǒng)由PLC邏輯程序控制，設(shè)備的依照預(yù)先設(shè)定的連鎖關(guān)系運(yùn)行，一旦出現(xiàn)故障，將在系統(tǒng)操作畫(huà)面進(jìn)行報(bào)警、采樣機(jī)所有設(shè)備無(wú)法運(yùn)行，待問(wèn)題處理完畢系統(tǒng)復(fù)位完畢后可正常使用。系統(tǒng)設(shè)有限位保護(hù)、過(guò)載保護(hù)、過(guò)流保護(hù)、斷相保護(hù)、接地保護(hù)等完善的電氣保護(hù)措施，整個(gè)系統(tǒng)工作流程在上位機(jī)畫(huà)面顯示。畫(huà)面中每個(gè)按鈕都有PLC邏輯控制可以實(shí)現(xiàn)采樣機(jī)各個(gè)部分的單獨(dú)操作。

在掃描天線掃到車(chē)輛信息并錄入系統(tǒng)，檔桿落下司機(jī)聽(tīng)到“請(qǐng)熄火下車(chē)”語(yǔ)音提示，按下啟動(dòng)按鈕后即自動(dòng)按PLC程序運(yùn)行。當(dāng)車(chē)輛信息與錄入信息不符合時(shí)采樣機(jī)將拒絕采樣并返回初始位置。只有車(chē)輛信息正確采樣機(jī)才能正常采樣。

整個(gè)系統(tǒng)由微機(jī)系統(tǒng)、PLC控制柜、電氣柜、保護(hù)元件組成；工控機(jī)為研華工控機(jī)；PLC系統(tǒng)采用西門(mén)子S7-200產(chǎn)品。系統(tǒng)通訊接口只由485、232接口組成；系統(tǒng)設(shè)有限位開(kāi)關(guān)、接近開(kāi)關(guān)和有的電氣保護(hù)措施。

4 采樣機(jī)的特點(diǎn)

采用PLC技術(shù)，自動(dòng)化程度高，運(yùn)行可靠。系統(tǒng)設(shè)計(jì)緊湊，節(jié)省空間，適于低空安裝。單元式結(jié)構(gòu)便于現(xiàn)場(chǎng)組合安裝。精心的設(shè)計(jì)和選材有效地防止堵料和撒料。

全自動(dòng)采樣機(jī)由車(chē)輛信息自動(dòng)掃描系統(tǒng)、車(chē)輛自動(dòng)定位系統(tǒng)、全自動(dòng)采樣系統(tǒng)、自動(dòng)語(yǔ)音提示系統(tǒng)、制樣裝置、縮分集樣裝置、遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)及監(jiān)控系統(tǒng)組成，各個(gè)部分既可連鎖全自動(dòng)運(yùn)行，也可獨(dú)立手動(dòng)操作。橫向、縱向任意行走，采樣頭能實(shí)現(xiàn)汽車(chē)車(chē)廂內(nèi)任意選點(diǎn)，全段面采樣。

5 現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用效果

5.1 長(zhǎng)期以來(lái)采用人工采樣，老采樣機(jī)存在采樣選點(diǎn)不隨機(jī)、無(wú)法全斷面采樣、樣品收集不密封、堵煤?jiǎn)栴}嚴(yán)重、控制及通信電纜長(zhǎng)期裸露在外，樣品需要二次破碎等問(wèn)題。人工干預(yù)過(guò)多無(wú)法在采樣環(huán)節(jié)做到公平公正。機(jī)械全自動(dòng)采樣機(jī)能解決以上問(wèn)題。

5.2 機(jī)械化采樣水平的提高，極大的減少了工作時(shí)間提高了工作效率。

5.3 采樣頭經(jīng)常堵煤造成液壓桿無(wú)法靈活動(dòng)作，造成樣量少。必須時(shí)常進(jìn)行清理，嚴(yán)重時(shí)必須重新安裝采樣頭。

5.4 因?yàn)榇笮≤?chē)行走采用的是PLC時(shí)間計(jì)數(shù)，在車(chē)輛信息錄入錯(cuò)誤時(shí)，常采到車(chē)幫或者拉筋上。這時(shí)必須有采樣員手動(dòng)停止，并重新設(shè)定行走時(shí)間和車(chē)輛數(shù)據(jù)。

5.5 縮分器的啟動(dòng)是由二級(jí)給料機(jī)的啟動(dòng)時(shí)間由PLC計(jì)數(shù)啟動(dòng)的，只要上級(jí)設(shè)備檢修或者維護(hù)后常導(dǎo)致其縮分時(shí)間變化，需要重新設(shè)定。

5.6 車(chē)輛信息全部錄入在車(chē)輛射頻卡中，車(chē)輛駕駛室如果潮濕射頻卡就有可能失靈，需要司機(jī)手動(dòng)烘干，影響采樣效率。

6 總結(jié)

全自動(dòng)采樣機(jī)針對(duì)每車(chē)隨機(jī)產(chǎn)生采樣點(diǎn)位置，解決了采樣點(diǎn)位置單一、采樣深度單一采樣人員必須按照系統(tǒng)生成的采樣點(diǎn)去采樣，規(guī)范了采樣人員的操作行為；全程監(jiān)控采樣過(guò)程，做到有據(jù)可依；系統(tǒng)隨機(jī)分配采樣桶，采樣桶與樣品的對(duì)應(yīng)關(guān)系由計(jì)算機(jī)管理，避免人為操作導(dǎo)致的混樣問(wèn)題；保證采樣公平公正，保證所采煤樣具有代表性，減少了原煤樣摻假現(xiàn)象的發(fā)生。同時(shí)對(duì)現(xiàn)有設(shè)備存在的問(wèn)題進(jìn)行改進(jìn)。