某火電廠入廠煤采樣機(jī)改造技術(shù)方案研究

侍所平 張世云

摘要：某電廠共配置有5臺(tái)汽車入廠煤橋式采樣機(jī)，現(xiàn)存在采樣定位點(diǎn)失準(zhǔn)、不能精確定位避開運(yùn)煤車輛拉筋位置等問題，且5臺(tái)汽車入廠煤橋式采樣機(jī)經(jīng)長(zhǎng)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(jìn)行了技術(shù)改造，包括將#1和#4采樣機(jī)分?jǐn)嗝孀κ讲蓸痈臑槿珨嗝娌蓸樱?臺(tái)采樣機(jī)集樣方式由打包封裝人工貼碼改造為全自動(dòng)分樣封裝系統(tǒng)，采樣機(jī)采樣點(diǎn)升級(jí)為先進(jìn)的超聲波或紅外自動(dòng)定位系統(tǒng)等。改造后經(jīng)過長(zhǎng)期實(shí)踐，5臺(tái)汽車入廠煤橋式采樣機(jī)均能實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)無人值守、全斷面自動(dòng)采樣。

關(guān)鍵詞：入廠煤；采樣機(jī)；全斷面螺旋桿；煤層中段；無人值守

中圖分類號(hào)：TM621? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? 文章編號(hào)：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(jī)是火力發(fā)電廠對(duì)火車、汽車來煤進(jìn)行自動(dòng)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(yàn)結(jié)果直接影響電廠經(jīng)濟(jì)效益，而煤的樣品要由采樣機(jī)來收集、分類，因此入廠煤采樣機(jī)是電廠第一道質(zhì)量關(guān)口[4]。由于入廠煤采樣機(jī)采樣頭長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)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(shí)經(jīng)常出現(xiàn)故障報(bào)警、運(yùn)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(yùn)行平穩(wěn)可靠，降低職工勞動(dòng)強(qiáng)度，該電廠進(jìn)行了技術(shù)改造，包括將#1和#4采樣機(jī)分?jǐn)嗝孀κ讲蓸痈臑槿珨嗝娌蓸樱?臺(tái)采樣機(jī)集樣方式由打包封裝人工貼碼改造為全自動(dòng)分樣封裝系統(tǒng)，采樣機(jī)采樣點(diǎn)升級(jí)為先進(jìn)的超聲波或紅外自動(dòng)定位系統(tǒng)等。據(jù)悉，經(jīng)過改造調(diào)試后，5臺(tái)橋式采樣機(jī)自投入使用以來，運(yùn)行平穩(wěn)安全，不僅達(dá)到了預(yù)期效果，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)無人值守自動(dòng)采樣，而且有效提高了煤質(zhì)檢驗(yàn)工作效率，為公司降本增效提供了強(qiáng)大助力。

1? ? 設(shè)備概述

某電廠采用4×600 MW國(guó)產(chǎn)燃煤發(fā)電機(jī)組，設(shè)計(jì)日耗煤量約2.3萬t。目前入廠煤全部采用汽車運(yùn)輸，實(shí)行到廠驗(yàn)收，共配置有5臺(tái)橋式采樣機(jī)，編號(hào)分別為#1、#2、#3、#4、#5。其中#1、#4采樣機(jī)均為分?jǐn)嗝孀κ饺樱?2、#3、#5采樣機(jī)為全斷面螺旋桿采樣，現(xiàn)存在采樣定位點(diǎn)失準(zhǔn)，且不能準(zhǔn)確定位避開運(yùn)煤車輛拉筋位置等問題。5臺(tái)入廠煤橋式采樣機(jī)經(jīng)長(zhǎng)期使用磨損嚴(yán)重，可靠性降低，對(duì)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(duì)入廠煤橋式采樣機(jī)進(jìn)行了技術(shù)改造。

2? ? 采樣機(jī)現(xiàn)狀

（1）#1和#4采樣機(jī)采樣方式為隨機(jī)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(qiáng)，原因是其所采初級(jí)子樣量只有螺旋桿全斷面采樣方式的1/3。#1、#4采樣機(jī)現(xiàn)場(chǎng)情況如圖1所示。

（2）目前，5臺(tái)入廠煤橋式采樣機(jī)的破碎機(jī)構(gòu)對(duì)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(shí)，采樣機(jī)構(gòu)和破碎機(jī)構(gòu)容易堵煤，導(dǎo)致采樣失敗，需申請(qǐng)煤場(chǎng)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(xiǎn)較大。

（3）#2、#3、#5采樣機(jī)采用視頻隨機(jī)自動(dòng)選點(diǎn)采樣，選點(diǎn)后定位點(diǎn)失準(zhǔn)，所選樣點(diǎn)與實(shí)際采樣點(diǎn)位置偏差較大，且采樣機(jī)操作系統(tǒng)無車輛長(zhǎng)、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(xiǎn)。#2、#3、#5采樣機(jī)目前無數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，采樣日志（包括采樣時(shí)間、采樣完成狀態(tài)、車號(hào)、實(shí)際采樣點(diǎn)數(shù)、采樣坐標(biāo)、樣品重量）、設(shè)備狀態(tài)信息、報(bào)警記錄存儲(chǔ)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(jī)現(xiàn)場(chǎng)情況如圖2所示。

（4）5臺(tái)入廠煤橋式采樣機(jī)為3個(gè)廠家生產(chǎn)，采樣機(jī)控制程序不同，采樣方式2臺(tái)為隨機(jī)分層中段爪式采樣，3臺(tái)為全斷面螺旋桿采樣，2種采樣方式所采煤樣初級(jí)子樣量不一樣，留樣重量不一致，同一礦點(diǎn)來煤在不同采樣機(jī)下采樣會(huì)存在質(zhì)量偏差。

（5）目前，入廠煤橋式采樣機(jī)運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，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(shí)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(qiáng)度大，設(shè)備缺陷多，需要有人值守。

（6）現(xiàn)5臺(tái)入廠煤橋式采樣機(jī)煤樣收集采用打包噴碼集樣，而打包機(jī)拉膜速度不均勻，導(dǎo)致噴碼識(shí)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(xiǎn)；打包集樣方式每年耗材投入費(fèi)用較高，噴碼機(jī)溶劑、墨水、打包機(jī)打包膜等按每年入廠煤200萬t計(jì)算，需要費(fèi)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(shì)，針對(duì)采樣機(jī)進(jìn)行如下改造。

（1）#1、#4采樣機(jī)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(jī)鋼結(jié)構(gòu)、控制間，其余設(shè)備整機(jī)拆除更換。改造范圍包括：新增大小車、接樣斗、破碎機(jī)、縮分器、除鐵給料皮帶、棄料縮分皮帶、自動(dòng)分樣封裝系統(tǒng)、電控系統(tǒng)（含軟件）、采樣機(jī)啟動(dòng)/停止按鈕；集樣間擴(kuò)寬（室內(nèi)布置1套封裝系統(tǒng)，將集樣間寬度由3.2 m擴(kuò)至4.5 m），使之滿足橋式全斷面螺旋式采樣機(jī)運(yùn)行條件。配置的濕煤破碎機(jī)自帶清掃裝置、防堵裝置及攪拌振動(dòng)裝置，水分適應(yīng)性強(qiáng)，能夠滿足≤16%的全水分煤樣正常采樣，不堵塞破碎、縮分機(jī)構(gòu)及粘附其他裝置，出料粒度≤13 mm，整機(jī)水分整體損失不超過0.7%，設(shè)備整機(jī)精密度為≤1.6%。

（2）#1、#2和#4采樣機(jī)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(dòng)生成的采樣方案，根據(jù)運(yùn)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(shí)系統(tǒng)鎖定，不進(jìn)行下一運(yùn)煤車輛機(jī)械采樣，由現(xiàn)場(chǎng)工作人員進(jìn)行排查，確認(rèn)系統(tǒng)正常后點(diǎn)擊“復(fù)位”方可再次啟動(dòng)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(jìn)行對(duì)接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的傳輸和交換功能，采樣機(jī)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(shí)將當(dāng)前采樣機(jī)運(yùn)行狀態(tài)、報(bào)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(jī)操作電腦，監(jiān)控室采用報(bào)警聲光提醒，實(shí)現(xiàn)采樣過程實(shí)時(shí)監(jiān)控。

（3）將#1、#3、#4、#5采樣機(jī)集樣方式改造為全自動(dòng)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(dòng)上蓋密封，每套集樣裝置可安裝8個(gè)樣桶使用，每個(gè)集樣桶有效容積為30 L，可放置備換集樣桶5個(gè)，系統(tǒng)根據(jù)批次自動(dòng)分配集樣桶，集樣桶滿后系統(tǒng)自動(dòng)換桶。集樣裝置自配稱重系統(tǒng)，有單車稱重?cái)?shù)據(jù)上傳功能，稱重?cái)?shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠，能夠進(jìn)行曲線展示并上傳至廠側(cè)燃料管理信息系統(tǒng)、采樣機(jī)操作電腦及監(jiān)控室電腦，以便監(jiān)控煤樣重量。存取樣時(shí)通過解碼器讀取電子芯片信息后在廠側(cè)系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行存取樣工作，集樣桶蓋在制樣時(shí)通過配套解碼器方能打開，其他方式均不能打開。在煤場(chǎng)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(dòng)讀碼并在廠側(cè)系統(tǒng)內(nèi)自動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(shí)間等信息寫入，并且只能在專用讀卡裝置上識(shí)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(jī)采用回轉(zhuǎn)方式分樣，轉(zhuǎn)盤順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，在輸送滾筒進(jìn)桶處進(jìn)行讀寫卡檢測(cè)，判斷讀寫卡芯片是否工作正常，如果檢測(cè)到有問題，在進(jìn)桶工位進(jìn)行剔除，并暫存到暫存區(qū)域；如果沒問題，則由進(jìn)桶推桶部件推至分樣轉(zhuǎn)盤上。

（4）#2采樣機(jī)采樣點(diǎn)升級(jí)為先進(jìn)的超聲波或紅外自動(dòng)定位系統(tǒng)，在采樣范圍內(nèi)能自動(dòng)并準(zhǔn)確探測(cè)到運(yùn)煤車輛的停車位置，確立采樣原點(diǎn)，自動(dòng)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(yùn)煤車輛停穩(wěn)靜止后，采制樣機(jī)大車啟動(dòng)并開往運(yùn)煤車上部，安裝在大車上的縱向定位超聲波或紅外探測(cè)器在大車啟動(dòng)的同時(shí)開始不斷探測(cè)，一旦縱向定位超聲波或紅外探測(cè)器感應(yīng)到煤車車廂尾部，馬上反饋信號(hào)并通過PLC發(fā)出指令使采制樣機(jī)小車立即啟動(dòng)，同時(shí)縱向隨機(jī)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(cè)器也開始不斷探測(cè)，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(jī)讀數(shù)定位，自動(dòng)完成運(yùn)煤車輛的車廂定位工作和車廂內(nèi)隨機(jī)取點(diǎn)工作。

（5）改造后實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)無人干預(yù)采樣，運(yùn)煤車輛到達(dá)指定位置后系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別車輛識(shí)別卡，由司機(jī)下車啟動(dòng)采樣機(jī)，采樣完成后系統(tǒng)提示采樣完成，運(yùn)煤車輛進(jìn)入下一環(huán)節(jié)。采樣機(jī)啟動(dòng)按鈕旁安裝緊急事故停止采樣按鈕和與監(jiān)控室對(duì)話語音裝置。

4? ? 結(jié)論

該電廠入廠煤采樣機(jī)改造后，采樣模式符合國(guó)標(biāo)全斷面自動(dòng)采樣要求，采樣選點(diǎn)在任何工況條件下均隨機(jī)、有效，代表性強(qiáng)，不會(huì)損傷車廂壁和汽車底板。行走機(jī)構(gòu)均采用變頻控制，啟停平穩(wěn)，能與采樣機(jī)構(gòu)構(gòu)成X、Y、Z三維結(jié)構(gòu)，保證采樣機(jī)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(jī)，獲得≤6 mm或13 mm的煤樣。破碎后的煤樣攪拌混勻后進(jìn)入棄料縮分皮帶，由鏈刮板縮分器完成縮分工序，留樣進(jìn)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(chǎng)。整機(jī)水分整體損失不超過0.7%，設(shè)備整機(jī)精密度為≤1.6%。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 冉健.火力發(fā)電廠汽車煤采用皮帶采樣機(jī)的優(yōu)勢(shì)分析[J].通訊世界，2019，26（11）：317-318.

[2] 龍衛(wèi).入廠煤樣智能化管理設(shè)備在火力發(fā)電廠的應(yīng)用[J].電力勘測(cè)設(shè)計(jì)，2018（增刊1）：169-173.

[3] 李傳清.電廠入廠煤機(jī)械化采樣機(jī)應(yīng)用探究[J].質(zhì)量與認(rèn)證，2020（7）：76-78.

[4] 鄒毅.入廠汽車煤機(jī)械化采樣裝置優(yōu)化改造[J].價(jià)值工程，2014，33（17）：44-45.

[5] 周嘉陵，遲青海.火電廠入廠煤機(jī)械化采樣機(jī)應(yīng)用及改進(jìn)[J].價(jià)值工程，2016，35（32）：170-171.

收稿日期：2023-03-09

作者簡(jiǎn)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。