某火电厂入厂煤采样机改造技术方案研究

侍所平 张世云

摘要：某电厂共配置有5台汽车入厂煤桥式采样机，现存在采样定位点失准、不能精确定位避开運煤车辆拉筋位置等问题，且5台汽车入厂煤桥式采样机经长期使用磨损严重，可靠性降低，严重制约了电厂燃料管理水平的提升。为了满足电厂生产及燃料管理要求，该电厂进行了技术改造，包括将#1和#4采样机分断面爪式采样改为全断面采样，5台采样机集样方式由打包封装人工贴码改造为全自动分样封装系统，采样机采样点升级为先进的超声波或红外自动定位系统等。改造后经过长期实践，5台汽车入厂煤桥式采样机均能实现现场无人值守、全断面自动采样。

关键词：入厂煤；采样机；全断面螺旋杆；煤层中段；无人值守

中图分类号：TM621    文献标志码：A    文章编号：1671-0797（2023）12-0074-03

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2023.12.021

0    引言

汽车入厂煤采样机是火力发电厂对火车、汽车来煤进行自动采样、送样、破碎、缩分、集样、弃样的一体化设备[1-3]。入厂煤的采样、制样和化验结果直接影响电厂经济效益，而煤的样品要由采样机来收集、分类，因此入厂煤采样机是电厂第一道质量关口[4]。由于入厂煤采样机采样头长期连续运行，受使用频率高、煤质复杂等因素影响，设备多处磨损严重，致使采样时经常出现故障报警、运行噪声增大等问题[5]。

为有效提高煤质采样精准度，保障设备运行平稳可靠，降低职工劳动强度，该电厂进行了技术改造，包括将#1和#4采样机分断面爪式采样改为全断面采样，5台采样机集样方式由打包封装人工贴码改造为全自动分样封装系统，采样机采样点升级为先进的超声波或红外自动定位系统等。据悉，经过改造调试后，5台桥式采样机自投入使用以来，运行平稳安全，不仅达到了预期效果，实现了现场无人值守自动采样，而且有效提高了煤质检验工作效率，为公司降本增效提供了强大助力。

1    设备概述

某电厂采用4×600 MW国产燃煤发电机组，设计日耗煤量约2.3万t。目前入厂煤全部采用汽车运输，实行到厂验收，共配置有5台桥式采样机，编号分别为#1、#2、#3、#4、#5。其中#1、#4采样机均为分断面爪式取样，#2、#3、#5采样机为全断面螺旋杆采样，现存在采样定位点失准，且不能准确定位避开运煤车辆拉筋位置等问题。5台入厂煤桥式采样机经长期使用磨损严重，可靠性降低，对来煤适应性不足；集样方式为打包膜封装，需人工贴码；采样相关信息未上传至厂侧燃料管理信息系统，不满足该电厂新标准相关要求。鉴于目前采样设备存在的问题，该厂对入厂煤桥式采样机进行了技术改造。

2    采样机现状

（1）#1和#4采样机采样方式为随机分断面爪式采样，该采样方式所采煤样相比螺旋杆全断面采样代表性不强，原因是其所采初级子样量只有螺旋杆全断面采样方式的1/3。#1、#4采样机现场情况如图1所示。

（2）目前，5台入厂煤桥式采样机的破碎机构对煤质适应性较差，部分煤矿煤质发黏，当入厂煤水分偏高时，采样机构和破碎机构容易堵煤，导致采样失败，需申请煤场人工采样，影响接卸效率，且人工采样不可控因素较多，廉洁从业风险较大。

（3）#2、#3、#5采样机采用视频随机自动选点采样，选点后定位点失准，所选样点与实际采样点位置偏差较大，且采样机操作系统无车辆长、宽、高及拉筋位置等数据信息，不能准确定位并避开车厢本体和车内拉筋，安全性能不可靠，存在人为干预风险。#2、#3、#5采样机目前无数据库系统，采样日志（包括采样时间、采样完成状态、车号、实际采样点数、采样坐标、样品重量）、设备状态信息、报警记录存储等数据信息均不具备上传至厂侧燃料管理信息系统的条件。#2、#3、#5采样机现场情况如图2所示。

（4）5台入厂煤桥式采样机为3个厂家生产，采样机控制程序不同，采样方式2台为随机分层中段爪式采样，3台为全断面螺旋杆采样，2种采样方式所采煤样初级子样量不一样，留样重量不一致，同一矿点来煤在不同采样机下采样会存在质量偏差。

（5）目前，入厂煤桥式采样机运行时间长，设备老化，检修工作量大，影响接卸效率，致使电煤需求量大的时间段，需要质检人员每天连续不间断加班接卸，晚上加班工作强度大，设备缺陷多，需要有人值守。

（6）现5台入厂煤桥式采样机煤样收集采用打包喷码集样，而打包机拉膜速度不均匀，导致喷码识别率低，影响后续存样归批工作；采用人工打印粘贴二维码，存在人为干预风险；打包集样方式每年耗材投入费用较高，喷码机溶剂、墨水、打包机打包膜等按每年入厂煤200万t计算，需要费用10万元左右。

3    改造方案

鉴于上述问题的存在已经严重制约了电厂燃料管理水平的提升，为满足电厂生产及燃料管理要求，结合目前行业技术发展的趋势，针对采样机进行如下改造。

（1）#1、#4采样机由分断面爪式采样改为全断面螺旋杆采样，利旧使用采样机钢结构、控制间，其余设备整机拆除更换。改造范围包括：新增大小车、接样斗、破碎机、缩分器、除铁给料皮带、弃料缩分皮带、自动分样封装系统、电控系统（含软件）、采样机启动/停止按钮；集样间扩宽（室内布置1套封装系统，将集样间宽度由3.2 m扩至4.5 m），使之满足桥式全断面螺旋式采样机运行条件。配置的湿煤破碎机自带清扫装置、防堵装置及搅拌振动装置，水分适应性强，能够满足≤16%的全水分煤样正常采样，不堵塞破碎、缩分机构及粘附其他装置，出料粒度≤13 mm，整机水分整体损失不超过0.7%，设备整机精密度为≤1.6%。

（2）#1、#2和#4采样机配置统一的控制系统，能够接收并执行厂侧燃料管理信息系统自动生成的采样方案，根据运煤车辆载重量缩分留取子样量（0.8 kg/10 t），在样量小于需留取样量的10%时系统锁定，不进行下一运煤车辆机械采样，由现场工作人员进行排查，确认系统正常后点击“复位”方可再次启动采样。预留控制以及信息传输接口，通过与厂侧燃料管理系统进行对接，实现数据信息的传输和交换功能，采样机能执行厂侧燃料管理信息系统生成的采样方案，同时将当前采样机运行状态、报警信息、车辆信息、采样日志、煤样量数据等信息传输至厂侧燃料管理信息系统、监控室电脑及采样机操作电脑，监控室采用报警声光提醒，实现采样过程实时监控。

（3）将#1、#3、#4、#5采样机集样方式改造为全自動分样封装系统，其系统技术参数如表1所示。集样桶内自带电子芯片，煤样收集完成后自动上盖密封，每套集样装置可安装8个样桶使用，每个集样桶有效容积为30 L，可放置备换集样桶5个，系统根据批次自动分配集样桶，集样桶满后系统自动换桶。集样装置自配称重系统，有单车称重数据上传功能，称重数据准确可靠，能够进行曲线展示并上传至厂侧燃料管理信息系统、采样机操作电脑及监控室电脑，以便监控煤样重量。存取样时通过解码器读取电子芯片信息后在厂侧系统内进行存取样工作，集样桶盖在制样时通过配套解码器方能打开，其他方式均不能打开。在煤场区域实现人工采样写码、解码功能，使用手持设备读取车辆信息后能够与集样桶芯片匹配，自动读码并在厂侧系统内自动匹配，人工读取集样桶芯片相关信息能够实现制样室的存取样功能。

全自动分样封装系统采用不易变形的高分子材料集样桶装样，在入料口配有称重装置，可自动累积子样重量，防止样品溢出。桶盖带有RFID芯片，通过写码装置可将样品编码、样品重量、封装时间等信息写入，并且只能在专用读卡装置上识别，保证了样品信息安全。桶带盖合并输送，所有桶都是先开盖，后落料，然后再扣盖，保证了样品安全，降低了水分损失。

如图3所示，封装机采用回转方式分样，转盘顺时针旋转，在输送滚筒进桶处进行读写卡检测，判断读写卡芯片是否工作正常，如果检测到有问题，在进桶工位进行剔除，并暂存到暂存区域；如果没问题，则由进桶推桶部件推至分样转盘上。

（4）#2采样机采样点升级为先进的超声波或红外自动定位系统，在采样范围内能自动并准确探测到运煤车辆的停车位置，确立采样原点，自动完成采制样过程，避免人为因素的干扰。具体工作方式如下：当运煤车辆停稳静止后，采制样机大车启动并开往运煤车上部，安装在大车上的纵向定位超声波或红外探测器在大车启动的同时开始不断探测，一旦纵向定位超声波或红外探测器感应到煤车车厢尾部，马上反馈信号并通过PLC发出指令使采制样机小车立即启动，同时纵向随机读数定位开始；安装在小车底部的横向定位超声波或红外探测器也开始不断探测，并在最终感应到车厢靠小车方向的边缘后开始横向随机读数定位，自动完成运煤车辆的车厢定位工作和车厢内随机取点工作。

（5）改造后实现了全自动无人干预采样，运煤车辆到达指定位置后系统自动识别车辆识别卡，由司机下车启动采样机，采样完成后系统提示采样完成，运煤车辆进入下一环节。采样机启动按钮旁安装紧急事故停止采样按钮和与监控室对话语音装置。

4    结论

该电厂入厂煤采样机改造后，采样模式符合国标全断面自动采样要求，采样选点在任何工况条件下均随机、有效，代表性强，不会损伤车厢壁和汽车底板。行走机构均采用变频控制，启停平稳，能与采样机构构成X、Y、Z三维结构，保证采样机构能采取到煤车内任何方位的煤样，无采样死角。采样完成后通过皮带输送至破碎机，获得≤6 mm或13 mm的煤样。破碎后的煤样搅拌混匀后进入弃料缩分皮带，由链刮板缩分器完成缩分工序，留样进样品收集器。弃料通过弃料皮带输送至室外的弃料收集器，然后通过操作人员弃至就近煤场。整机水分整体损失不超过0.7%，设备整机精密度为≤1.6%。

[参考文献]

[1] 冉健.火力发电厂汽车煤采用皮带采样机的优势分析[J].通讯世界，2019，26（11）：317-318.

[2] 龙卫.入厂煤样智能化管理设备在火力发电厂的应用[J].电力勘测设计，2018（增刊1）：169-173.

[3] 李传清.电厂入厂煤机械化采样机应用探究[J].质量与认证，2020（7）：76-78.

[4] 邹毅.入厂汽车煤机械化采样装置优化改造[J].价值工程，2014，33（17）：44-45.

[5] 周嘉陵，迟青海.火电厂入厂煤机械化采样机应用及改进[J].价值工程，2016，35（32）：170-171.

收稿日期：2023-03-09

作者简介：侍所平（1987—），男，云南曲靖人，助理工程师，主要从事火电厂燃煤管理工作。