皮带中部自动采样机在火车自动卸煤的应用实践

赵攀峰 ,崔文娟 ,王振飞,闫旭升 ,常立凤

首钢长治钢铁有限公司       山西长治     046000

一、背景介绍：首钢长钢公司焦化厂所用焦煤进厂方式分为汽运和火运，其中汽运焦煤已经实现逐车全自动检验。但火运焦煤由于受卸煤方式影响仍为手动采集、人工检验。人工采样，工作强度高且采样前需要和卸车人员进行联系确认，采样及时性无法得到保证。采样过程中由于为人工布点，样品的代表性不强。

2021年首钢长钢公司火车进厂焦煤的卸煤方式由原先的挖机卸煤汽车倒搬变为自动卸煤机卸煤，皮带传输。为提高火运焦煤的采样效率，降低劳动强度，保证火运煤检验数据的及时、准确。在火车卸煤运输皮带中部安装自动采样机实现火车拉运焦煤进厂的全自动采样。

二、主要内容：

皮带中部采样机安装在皮带机中部。主要由料流检测装置、采样装置、物料输送装置、破碎装置、缩分装置、弃料提升返排装置组成。用于火车卸煤后在其皮带运输过程中的全断面采样。采样机与料流检测装置联锁，有物料稳定经过固定时间后，触发自动采样程序，能够定时、定量、全断面截取物料流。

皮带中部采样机由钢结构机架、带平衡块的不锈钢刮斗式采样头、接近开关、联轴器、减速电机等组成。由定时器控制具有制动功能的电机驱动采样头，采样头按预定的采样周期，从运动着的输送机带上以一定的速度横向切入并扫过物料流，裁取一个截面上完整的子样，所刮取的子样被抛入溜管，通过溜管进入集样器。当采样头旋转一周退出料流后，接近开关感应并发出控制信号，制动电机制动，采样头停止并保持在下料口的上部，同时电气中控系统开始计时，直到下一采样周期再次启动电机进行定时间隔采样，采样周期有PLC控制系统预先设定和调整。

缩分装置由机架总成、主被动辊总成、环形皮带、缩分装置和驱动装置等组成。有挡边、张紧装置、清扫装置、缩分装置等部件，其输送带采用不粘料的高强度环形输送带，具备打滑自动检测装置，以保证皮带机长期稳定运行。缩分器变频控制，缩分比1/4-1/64可调。

立式破碎机由机壳、主轴、耐磨锤头、筛板、驱动装置等组成。驱动装置采用V型皮带传动。破碎采用细粒锤式破碎方式，入料粒度≤35mm，出料粒度≤6mm（可调），该破碎机适应水份≤23%，采用带筛板设计，通过控制筛板尺寸，控制物料破碎的粒度。

弃料斗提系统用于初制样缩分后续物料的转运、提升，主要通过弃料皮带和斗提提升机实现。斗式提升机可将多余物料提升至上层平台的1.2米主皮带。斗式提升机减速机通过驱动轮直接带动皮带运行，通过连接在皮带上的料斗循环接料和卸料。斗式提升机设有专门门的张紧装置，增加驱动轮与皮带之间的摩擦力。

具体流程为：物料检测到皮带有物料经过，系统开始自动倒计时→到时后，自动取样1次→取样物料经溜管流入下方一级缩分皮带→一级缩分皮带缩分物料进入破碎机→物料经破碎后进入成分样收集桶→一级缩分皮带剩余物料进入二级缩分皮带→物料经二级缩分皮带进入水分收集样桶→剩余物料进入弃料皮带→弃料提升→弃料提升至焦化卸煤皮带回收至煤厂。

三、应用改进

皮带中部自动采样机在应用实践中自动采集的样品总样量不能够达到精准控制的要求。

主要影响因素有：

1、在长钢火车运输煤种类中，部分煤种炭块粒度不均匀较多，粒度分布在5mm-50mm。物料经头部采样，进入皮带后铺平效果差，不但影响后续样品缩分代表性，还直接导致每次缩分样量不一致。

2、受焦化厂自动卸车节奏影响导致皮带传输料流不均匀，料层厚度最大差距在3倍以上，直接导致每次采样量不能得到保证。

设备改进：通过在皮带架上焊接挡板、降低料层厚度，由于受粒度影响，挡料板高度无法有效控制，高度过高起不到料层平铺的效果，高度控制低容易造成堵料、卡料。针对这一问题，研发了一种旋转料层平铺装置。将三块长200、宽100的拨片均匀焊接在旋转轴上，轴通过电机驱动进行旋转，旋转方向与皮带运行方向相反，带动拨片完成拨料平铺的效果。该装置安装在缩分刮板前，其拨片旋转速度低于皮带运行速度。

系统优化：为解决皮带料流不稳定对自动采样量造成的影响，重新对系统进行了优化，增加了定制化的参数专项配置。针对水分样量和成分样量，增加了一次缩分间隔时间和二次缩分间隔时间参数设定。可以通过物料流量的变化情况，调整参数达到精准控制各采样缩分量。

四、效果验证

人工采样和皮带中部自动采样化验成分比对

日期	采样方式	Ad	Vdaf	S.td	G	水分
12.20	自动	10.41	35.61	0.78	63	8.5
	人工	9.99	35.73	0.76	65	9.2
12.22	自动	10.18	35.13	0.82	63	7.6
	人工	10.27	35.45	0.76	65	8.3
	人工	10.07	35.42	0.79	62	7.9
12.23	自动	10.19	35.89	0.74	64	8.6
	人工	10.37	35.36	0.73	62	7.8
1.5	自动	10.15	35.66	0.78	62	8.2
	人工	10.24	35.93	0.76	63	7.9
1.12	自动	9.88	35.72	0.79	64	7.8
	人工	10.15	35.85	0.81	64	7.4
1.16	自动	9.98	35.66	0.78	62	7.3
	人工	9.86	35.93	0.76	63	8.5
2.9	自动	10.12	35.44	0.73	65	8.1
	人工	10.38	35.91	0.75	65	7.6

比对结果均在其正常波动范围。（Ad偏差小于0.6、Vdaf偏差小于0.5、S.td

偏差小于0.05、G偏差小于3、水分偏差小于1）

   结束语：皮带中部自动采样机使用后，采样效率大幅度提升，可以完全满足火车自动卸煤不间断连续取样作业，且取样代表性强、准确性高，样品破碎粒度小于6mm占比在99%以上。采样方式由原先的传统人工九点法采样改变为现在的全自动无人化作业，只需待检验周期结束后对自动采集的水分和成分样品进行收集。后续对样品保管、流转进行自动化研究，完成全流程自动化应用实践。