煤炭机械采样机采样代表性试验

2018-07-04万煌钦

江西化工 2018年3期

万煌钦张康

(重庆地质矿产研究院，重庆 400042)

0 引言

随着煤炭机械采样机在煤炭贸易和煤炭加工中的广泛应用，煤炭机械采样机的采样性能受到越来越多的关注。机械采样机所采煤样能否反映煤炭实际品质，代表所采批煤的真正质量，是机械采样机使用中面临的新问题[1]。煤炭机械采样机使用单位应对机械采样的代表性清楚明了，定期对机械采样机代表性进行核验，为贸易结算双方和煤炭使用单位提供准确可靠的煤质数据。

1 机械采样机的精密度

1.1 机械采样精密度的核验

1.1.1 核验方法

采样精密度是同一煤进行一系列测定所得结果间彼此的符合程度。当采样涉及的煤种和煤源较多时，应选取品质最不均匀或灰分最高的煤进行精密度核验，同一采样方案灰分较高的煤精密度差[2]。采样精密度核验方法有3种：双倍子样数双份采样法、例行子样数双份采样法和多份采样法。本文采用实验量较小的多份采样法。在一个采样单元内采取n个子样，依次轮流放入10个容器中，合并成10个实验煤样，分别测算煤样的干基灰分。按式(1)，(2)计算采样总体标准差S和精密度最佳估算值P0利用最佳估算值P计算精密度范围[3]，与期望精密度P0进行比较，判断机械采样精密度是否合格。

式中，xi为煤样的干基灰分值；j为实验煤样数，j=10。

1.1.2 精密度判定

原煤的机械采样期望精密度为1/10Ad，且不大于1.6。计算特定批煤精密度范围，利用式(1)，(2)精密度最佳估算值P，以及精密度上、下限因素au和aL，计算精密度上、下限，上限=aup，下限=aLp，比较期望精密度P0与特定批煤精密度范围。

如aLpaup，采样精密度优于期望精密度。精密度实验数据见表1。

表1 精密度实验数据

1.2 制样和化验精密度的核验

1.2.1 核验方法

遇到以下两种情况时，核验制样和化验精密度：一是需要了解制样和化验精密度；二是采样总精密度难以合格时[5]。在制样程序的第一缩分阶段，同时缩分出一对煤样，分别按相同的例行制样程序制备分析煤样，测算试样干基灰分。如不能在第一缩分阶段取出双份煤样，在制得第一份实验煤样后，收集各制样阶段全部弃样返回制样系统，按相同例常制样程序制出第二份实验煤样，测算弃样干基灰分，构成一对双份试样。按此法制备和化验10对双份试样作为一组。需连续进行2组试验。按式(3)计算制样和化验标准差。通过制样和化验标准差与目标范围进行比较，判断制样和化验精密度是否满足要求。

式中，d2为双份试样间Ad差值；np为双份实样对数，np=10。

1.2.2 精密度判定

将标准差S与方差目标值VPT进行比较，SPT应落在以下范围内，即：

制样精密度实验数据，见表1中两组制样精密度试样对干基灰分差ΔAd部分，利用式(3)计算得：

第一组的标准差SPT=0.46

第二组的标准差SPT=0.38

2 机械采样机偏倚核验

2.1 机械采样偏倚

偏倚即系统误差[9]，在精密度满足要求情况下，导致一系列结果的平均值总是高于或低于参比方法得到的值。偏倚检验方法：对同一来源或品种煤采制成一系列成对试样，一个由机械采样机采取并制备，另一个用本质上无偏倚的参比方法采取和制备。然后分别用仲裁方法化验，计算每对试样测定结果的差值，对差值进行统计分析，最后用t检验法判定机械采样机灰分偏倚情况。

2.2 参比采样方法

对于移动煤流机械采样，停输送带采样法是公认无偏倚的参比采样方法[10]。采样位置尽量靠近初级采样器，用采样框刮取一完整的横截煤样作为参比煤样，与机械采样机所采煤样构成一对试样。静止煤参比采样法采用人工钻孔采样。在靠近采样器旁边，人工钻孔至煤层内插入圆筒，深度与采样器相同，筒内煤样作为参比煤样与采样器所采煤样构成一对试样。

2.3 灰分最大允许偏倚试验

最大允许偏倚是从实际后果考虑可允许的最大偏倚[11]，实际运用中一般是合同各方同意的偏倚，如机械采样机买卖方或煤炭交易双方的协商值。发电行业建议Ad不大于30%的煤，最大允许偏倚取0.2%～0.3%；大于30%的煤，选取预期采样精密度的1/5～1/3之间的值[12]。统计分析实验数据，进行的偏倚检验，有3个假定条件[13]：变量正态分布；测量误差独立性；数据有统计一致性。实际实验数据与3个理想条件接近程度，决定统计分析的有效性。灰分最大允许偏倚检验步骤如下：一般采取20对试样，机械系统采取煤样与参比采样煤样构成一对试样，测算干基灰分值。系统样与参比样实验数据见表2。

表2 偏倚试验干基灰分数据处理

式中，dmax为差值中最大差值，nP为差值组中的试样对数。

在95%置信概率下，nP=40的柯克伦临界值为0.294。如果计算的C值大于临界值，则dmax为离群值，舍弃。将表2数据代入式(4)得：C=0.221，小于临界值，该可疑值判断为非离群值，予以保留。

所需试样对数估算：

式中，B为预先确定的最大允许偏倚；Sd为差值标准差。

根据计算的试样因数g，查最少试样对数的试样因数表[13]，核算实验试样对数是否合适。确定是否需要补充实验，补充的实验数据要进行方差一致性检验。利用表2数据计算Sd=0.6068，确定最大允许偏倚B=1.00，代入式(5)得试样因数g=1.648。查得所需最少试样对数10，实验试样对数合适。运算数群检验差值独立性，将各试样对数差值按由小到大排列，找出中位值dm。以试样对差值减去中位值，按试样对先后顺序统计正值和负值，数出符号变化次数r。若r处于显著性上、下限之间，则独立性检验通过。数群的数据见表3，中位值dm为第20和21差值的平均值-0.335。由表3统计得知运算数群r=18。正号和负号组数相等，组数为20，查数群显著性数值表，下限L=16，上限U=26。运算数群r=18落在上下限之间，差值数据具有独立性。实验数据满足要求，可以进行偏倚判定。

表3 差值独立性检验群数表

2.4 偏倚的评定

式中，B为预先确定的最大允许偏倚；Sd为差值标准差；d为差值平均值；nP为试样对数。试样对数nP=40，自由度为nP-1=39，由GBT19494.3表12查得自由度为39时单侧检验tβ=1.685，tnz=7.819，比较tβ和tnz；

如tnz

试样对数nP=40，自由度为nP-1=39，查双侧检验tα值表，tα=2.023。比较tα和tZ，如果tZ

机械采样机存在的最大灰分偏倚B＇：

当nP=40时，B＇=g×Sd=0.586×0.6068=0.36%

3 结语

机械采样机的应用减轻了人工劳动强度，但存在机械采样机所采煤样代表性不强，运行维护投入不够等问题[14]。机械采样机使用单位对所采样品代表性产生怀疑时，可组织技术人员对采样机代表性进行检验。采样机更换重要部件后也要核验代表性是否受到影响[15]。通过采样系统和制样系统精密度的核验，确定哪一环节存在问题缺陷，采取整改措施。在机械采样机采样精密度满足要求条件下，才可进行干基灰分的偏倚评定实验。当核验偏倚小于贸易双方或合同双方确定的最大允许偏倚，采样代表性满足各方要求。当机械采样核验为无偏倚，所采煤样可完全代表被采批煤。根据具体项目需要，还可赋予选煤专业公司以项目的投资权，代替煤业公司履行从投资、建设、运营的一体化专业管理和服务。区别在于，只负责专业化运营符合“轻资产、重经营”的经营理念，经营风险小；投资行为可以通过资本进一步获利，但需要考虑投资风险。

4 结论与建议

采用委托经营的方式对集团公司动力煤进行洗选，促使煤矿尽快达产和生产出合格产品，有利于降低选煤吨成本、提高经济效益。采取“EPC总承包+专业化管理”的模式建设、运营选煤厂项目，使项目尽快从基建进入生产，达到管理和资源的共享，有利于精简管理机构，实现人员、耗材和备品备件的集中调配和配送[15]，提高标准化管理水平实现煤企产业效益的最大化。

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