基于移动煤流机械化采制样设备的选择分析与研究

韩强

【摘 要】本文主要深入分析研究了在煤流中采样及后续制样所需设备的选型分析。煤炭质量是煤炭交易和加工应用的最主要的指标 ，获得可靠的测试结果必然依赖于规范的检测过程 ，在采、制、化三个环节中 ，采样过程中可能导致的偏差是最严重的 ，采用机械化采样设备是最有效的手段之一。

【关键词】煤；煤流；采样机；制样设备

随着今年来国内煤炭生产和贸易的迅速发展和GB/T 19494的实施，煤炭机械化采制样系统在港口、电力、冶金等煤炭相关行业应用越来越广泛，正逐步取代手工采样。机械化采制样技术的推广使用，不仅可以提高数据的可靠性，消除人为因素的干扰，还可以节省大量的人力、物力、财力，提高工作效率。其得到了煤炭交易双方及物流企业的一致认可。

1.机械化采样器应具备的基本条件

（1）能无实质性偏倚地收集子样并被权威性的试验所证明。

（2）能在规定条件下保持工作能力。

为达到上述条件，采样器的设计和生产，应满足以下要求：

（1）足够牢靠，能在可预期到的最坏的条件下工作。

（2）有足够的容量以收集整个子样或让其全部通过，子样不损失、不溢出。

（3）能自我清洗，无障碍，运转时只需极少量的维修。

（4）能避免样品污染，如停机时杂质进入，更换煤种时原先采样的煤滞留。

（5）被采样煤的物理化学特性变化，如水分和粉煤损失、粒度分析样的粒度离析降至最低程度。

2.采样机的类型分析与选择

2.1落流采样器

端部采样机则是用各式各样的接斗、以不同的切割方式从皮带端部的煤流中采取所要求的样品。端部采样机的优点：（a）可以避免移动煤流横断面上有底煤留在皮带上，造成采样精密度降低。（b）移动速度较低，发生故障后不会对皮带机系统造成很大伤害。端部采样机的缺点：（a）目前港口皮带机带宽已经达到2米，很多煤种的煤炭粒度也在100mm左右，采样机为了能够采到移动煤流横断面的全部煤样，采样机的体积要很大，无疑增加了投资成本。（b）在采样过程中考虑到要减小对煤流的扰动和避免不同密度和粒度的煤炭的分离， 其切割速度不能超过一定的范围 （在GB/T 19494.1-2004中规定了采样器切割煤流的速度不应超过 1.5m/s），这样所造成的结果则是每个子样质量都远大于中部采样机所采取的子样质量， 相应也就要求所配套的制样系统和余煤处理系统的出力足够大， 导致整个采样机系统的体积增大、结构复杂和费用上升。目前新建成港口已很少采用此种采样机。

2.2横过皮带采样器

其主要特点是用刮板式采样头来采取煤样， 采样头工作时， 刮板横向切割皮带上的煤流， 将一定长度范围内的煤流刮到采集斗中。刮板式采样机的结构比较简单， 单个子样的质量也相对较小，对配套的制样系统和煤样处理系统的能力要求较低， 相应造价和运行费用也较低。目前多数企业均采用此种煤样采取方式。

3.制样设备的类型分析

在机械化采制样系统制样设备中，对煤样精密度和偏差影响最大的设备为缩分器。缩放后煤样的精密度和偏差将直接影响整个采制样系统的精密度和偏差。因此下面重点对旋转缩分器的类型进行分析说明。

3.1二分器

其结构简单，缩分点多，误差小。缺点是缩分比固定为1/2，在采样量大时不能满足要求，制样效率低，这种缩分器一般用在人工缩分上。

3.2立式旋转缩分器

立式旋转缩分器主要原理为：旋转轴平行于地面，采用料管旋转，不易堵料。在取料口处设置缩分比例调节器及观察窗，可以在不停机的状态下调节缩分比例和清理取料管中的积煤。其缺点为体积较大，投资成本较高。

3.3旋转槽型缩分器

其原理为：空心轴上带有一个或多个切割器在一壳体内旋转，切割器切取煤流并将试样通过空心轴卸入接收器。其有两个缺点：（1）其适应的煤样粒度范围狭窄。缩分粒度范围为小于25mm，对于粒度在25mm以上的煤样则无能为力。（2）其内部管径较小，在使用中比较容易堵料，而且堵料后清理比较麻烦，在GB/T 19494中规定，缩分设备切割器开口尺寸至少应为被切割煤标称最大粒度的3倍。因此切割器的尺寸是越大越好，当需要缩分50mm的煤样粒度时，其内部管径至少要达到150mm。而旋转槽型缩分器因其自身设计原理的制约，切割器开口很难达到这么大的开口尺寸。

3.4旋转斜管式缩分器

其原理为：旋转漏斗下部带一斜管，煤流进入漏斗并从斜管排出，在斜管出口旋转道上有一个或多个固定的切割器。斜管出口每经过切割器一次，即截取一个“切割样”。其结构独特、简单，不易堵料，且堵料后容易清理。更重要的是其切割开口尺寸可以达到150mm，在缩分50mm大粒度煤样时不需要使用皮带缩分机进行首次缩分，这样就可以有效减少二次缩分产生的设备成本投入及日后的设备维护费用。此种大粒度缩分器开口尺寸较大，结构简单，可以有效解决其他缩分器存在的问题。近年来，随着港口和装车站设计的吞吐能力逐渐增大，煤样粒度已经逐渐增大到100mm，在机械化采制样系统中，大粒度缩分器将逐步替代以往的缩分器，在市场中的占有率越来越大。

4.精密度测定和偏倚试验：

煤炭采样机系统的普遍使用，一方面大大降低人工采制样的劳动强度，同时也在一定程度上消除了煤炭采制过程中的人为因素，理论上使煤炭贸易更加公平公正。但采样机系统如果不进行偏倚试验和精密度测定试验，可能会产生较大的采样偏倚，且无法确立科学合理的采样方案。

采样精密度表征采样机所采样品的随机误差，而采样偏倚表征采样机所采样品的系统误差；在某些情况下，采样偏倚更为重要。若采样精密度符合贸易各方或国家标准要求，只有当采样机系统采样无实质性偏倚时，采样机才能采取到具有代表性的煤样，才能保证煤质分析结果科学、准确。

有些检验机构依据GB475、GB474进行采样机性能试验，这是不完整、不确切的。首先GB 475-1996采样精密度的核对的六分样试验是对人工采样各子样间的精密度进行检验；其次GB 474-1996缩分机的检验法的双组分试验是对制样室的制样设备与制样过程的检验，按GB475或GB474 试验，并不能鉴定出定出采样机所采煤样是否具有代表性。

因此，采样机系统性能鉴定试验应严格按GB/T19494进行，且只有经过有资格的权威部门进行完整的偏倚试验和精密度测定试验，才能给出采样机性能的真实、准确所采煤样是否既没有显著性系统误差，又没有显著性随机误差，即不能鉴鉴定结果。

5.结语

（1）用机械化采样机进行煤炭采样，是今后煤炭采样的发展趋势，其具有许多人工采样无法替代的优点（采取的子样质量上比人工采样量大、大大减小了采样人员的劳动强度、合格的机械采样可以提高采样的精密度，也可最大程度地避免人为主观误差）。

（2）机械化采样机必须经过采样机偏倚试验合格，采样程序精密度检验（按照GB/T 19494.3—2004进行精密度测定和偏倚试验）合格后才能投入使用，否则，可能产生较大误差[2]。

（3）对每一批次煤炭的采样方案（被采煤炭的对象、目的、试样类型、测定参数、要求的精密度、变异性、采样方法、采样单元等）都要精心设计，只有满足要求的采样方案才能提高采样精密度。

（4）人工采样的人为误差可能是一次之举，且正、负误差交替出现，比较容易发现及时纠正，而采样机械系统上出现误差才是最容易被忽视的，不是影响一个煤炭批次，而是影响每个煤炭批次，且出现正、负误差一边倒的现象，因此，使用按照GB/T 19494.3—2004要求，经过精密度测定和偏倚试验合格的采样机械，选择合格采样方案后的机械采样精密度才能比人工采样精密度高，但更要有足够的经过培训合格的技术人员严格的按照国标要求操作管理，才是可行的。

【参考文献】

[1]张浩.一种大粒度旋转缩分器在自动化采制样装置中的作用及市场前景分析.科技风，2011，（8）.

[2]赵琳.浅析煤炭机械化采样的几点误区.煤质技术， 2004，（3）（GB/T 19494）.