汽车煤采样机的性能及动力特征研究

冯亮

摘要：煤炭采样机是发电企业煤炭质量控制工作的重要设备，其性能和运行工况是否良好直接影响着电力生产安全和生产质量。为此，本文以5E-CYQ桥式汽车煤炭采样机为例，对该煤炭采样及的性能、控制原理及动力特征进行了分析，供相关人士参考。

关键词：煤炭采样机、性能、原理、动力特征

1、引言

煤炭采样机是从批次煤炭中选取代表性较强的煤炭样品，为煤炭质量管控提供便利条件。随着电力生产规模的扩大，煤炭采样机的性能也越来越自动化。电厂采样工作人员需要了解煤炭采样机的性能和运行机理，并结合采样机的实际情况加强煤炭采样机的使用和维护技术水平。

2、5E-CYQ型桥式煤采样机性能分析

5E-CYQ桥式汽车采样机主要用于汽车车厢内采取散装粉状或颗粒状样品，是集机械、液压、电气、微机控制为一体的样品采集和制备的专用设备。该采样机主要包括采样部分和制样部分。

煤炭采样方式包括连采单卸、单采单卸、零采单卸三种。连采单卸是连续采样满足采样点数后返回卸样，采样效率高。单采单卸是采一点样，卸一次样，虽然增加了采样量，但是采集到的煤样更具有代表性。零采单卸是自动或手动采用过程中异常中断，但是采样头内样品仍需要制样，此时可采取此种方式。

煤炭制样方式包括三种，一种是煤样经过破碎搅拌缩分后，留样进入到分样桶内，弃样被送到煤场;第二种是煤样直接经过溜管口进入大水分样桶内;第三种是煤样经过破碎搅拌，不经过缩分，被送到煤场，这种情况是用于清洗制样设备，防止设备残留物对后续煤样造成污染。

3、煤炭采样机控制原理及动力学分析

3.1煤炭采样机控制原理

PLC控制原理：它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。

超声波定位原理：通過横向和纵向定位超声波，对大型运煤车及小型运煤车进行定位。

煤面检测原理：采样头下降过程中，煤面检测杆一同下降，当碰触到煤面时，采样头继续下降，煤面检测杆受阻停止下降，顶部的传感器接收到该信号，作为煤面检测信号。

防抬保护原理：采样头下钻过程中，当遇到硬块或者采到车厢边板时，采样头无法下钻，此时会导致小车被顶起，且采样爪受到很大的外力，此时安装在小车四角的保护开关会发出信号，断开下降，并发出报警。

随机选点原理：采用棋盘格布点方式，小车方向布置4个区域，大车方向以行程标尺为基数布置区域，深度方向布置3个层面。一般选择的随机因子包括按下启动键时刻、所采位置煤面信号发出时间等。

分样机选桶原理：在分样桶上加装两个传感器，进行编码，控制分样机转到选择的工位上。一个传感器用于计数，也即记住分样机转过多少个桶位。另一个传感器用于复位计数，也即分样机转过一圈后复位。

采样头采样原理：通过采样头的升降和旋转来采取预定厚度的煤样。采样头采样原理如下：采样头先旋转下降，钻入煤堆，到达预定深度;然后采样爪打开，继续旋转下降，采取预定厚度的煤样;最后采取煤样后采样头闭合，采样头旋转上升恢复到初始位置。

采样头卸样原理：采样头的内部具有内推杆，当采样头采样后，能够通过内推杆的升降来完成卸样。

3.2煤炭采样机动力学分析

电厂煤炭采样的过程所处的环境恶劣，采样机设备承载的负荷大而且具有波动性，因此煤炭采样机各部分的受力情况不稳定且难以计算，这样的情况下就不容易发现设备运行的风险隐患。针对煤炭采样机设备负荷的动态性特征和随机性特征，因此在对煤炭采样机进行动力学分析的过程中，采用三维模型的方法，通过三维软件建立煤炭采样机模型，然后进行设备采样过程中动力学性能分析。例如采用ANSYS软件对采样机设备部件进行瞬态的动力学分析，从而确定设备部件在动载荷极限值的情况下所作出的位移响应。还可以采用ADAMS软件对煤炭采样机建立耦合模型，通过分析模型中的设备弹性形变来设备部件运动过程中的动态特征进行分析。采用ADAMS软件可以模拟出伸缩设备的极限伸缩距离以及转动设备的极限转动夹角，模拟出设备各个关键铰点的受力情况。

例如，利用ADAMS软件对采样机采样头的采样阻力进行模拟分析，在模拟仿真过程中，不考虑其他因素，只考虑采样头插入阻力。计算公式如下：

公式中，K代表物料影响系数（煤炭块度或松散程度、煤炭性质系数、煤堆高度系数、采样头形状系数）;B代表套筒直径;L代表采样深度。

通过模拟计算采样头插入阻力，为采样机设备部件的结构优化提供数据支持。

4、结语

综上所述，煤炭采样机是火电厂煤炭采样制样的重要设备，为煤炭质量管理工作提供基础条件。随着电力生产规模的扩大，煤炭采样机性能要求越来越高。电厂煤炭采样人员应结合电厂煤炭采样机实际情况，熟悉和了解设备性能和运作机理，提升煤炭采样制样工作水平，确保煤炭采样机运行安全稳定。

参考文献

[1]杨春龙.火电厂煤炭采样机自动定位与控制系统研究[D].天津大学，2017