摘 要:結合GB 474-2008《煤樣的制備方法》、GB/T 19494-2004《煤炭機械化采樣》和GB/T 30731-2014《煤炭聯(lián)合制樣系統技術(shù)條件》中對煤炭無(wú)人值守全自動(dòng)制樣機設備的相關(guān)規定,分析總結了目前煤炭無(wú)人值守全自動(dòng)制樣機設備在實(shí)際生產(chǎn)運行應用、設備安裝與調試、性能鑒定與驗收、日常使用與維護等方面的問(wèn)題,并探討了無(wú)人值守全自動(dòng)制樣機未來(lái)發(fā)展需實(shí)踐創(chuàng )新之處。
關(guān)鍵詞:煤炭;無(wú)人值守制樣機;制樣機設計;制樣設備;性能鑒定
Application and Practice of unattended full-automatic combined sampling machine
MIN Xiong, WANG Ping, GAO Bo
(Yuanguanggongchuang Intelligent Technology Corporation Ltd., Zhuhai, 519000, China)
Abstract:According to the relevant provisions for the equipment of unattended full-automatic combined sampling machine in “The preparation method of coal sample” (GB/474-2008), “Mechanical sampling of coal”(GB/T19494-2004) and “Technical condition of coal combined sample maker system” (GB/T 30731-2014), the existing problems in practical application of sampling machine including installing, debugging, performance appraisal, acceptance, daily use and maintenance were analyzed and summarized. It was also discussed the future development of unattended full-automatic combined sampling machine.
Key words:coal; unattended full-automatic combined sampling machine; the design of sampling machine; equipment of sampling machine;performance appraisal
2002年以來(lái),由于煤炭市場(chǎng)供求形勢的變化,燃煤價(jià)格波動(dòng)較大,煤炭市場(chǎng)管理混亂,摻雜使假以及虧噸、虧卡、包餡等現象嚴重,同時(shí)各火力發(fā)電企業(yè)的燃料基礎管理工作存在諸多弊端,各發(fā)電企業(yè)燃煤成本大幅度上升,部分發(fā)電企業(yè)的燃煤成本甚至已接近總運營(yíng)成本的80%。為了有效控制燃料成本,各發(fā)電企業(yè)相繼實(shí)施了諸如規范燃料管理以提高公司的燃料管理水平、加強入廠(chǎng)煤的質(zhì)量和數量驗收管理及煤場(chǎng)管理、重視熱值差管理、加強配煤摻燒工作、優(yōu)化機組運行方式、降低單位煤耗等一系列措施,取得了初步成效[1,2]。
而煤炭的制樣環(huán)節一直以來(lái)被煤炭供需方作為煤質(zhì)驗收的重要環(huán)節,歷經(jīng)人工制樣、半自動(dòng)聯(lián)合制樣機制樣,到如今正在發(fā)展的無(wú)人值守全自動(dòng)制樣機。全自動(dòng)無(wú)人值守制樣機可大幅減少人為因素,提高工作效率,實(shí)現連續制樣,并可將制樣的原始數據進(jìn)行集成,實(shí)現數據的自動(dòng)化,大大減少工作強度,越來(lái)越引起各個(gè)單位的重視[3]。
1 無(wú)人值守全自動(dòng)制樣機
無(wú)人值守全自動(dòng)制樣機按照GB 474-2008[4]、GB/T 19494.1-2004[5]、GB/T 30731-2014[6]國家標準及通過(guò)機電自動(dòng)化控制技術(shù),實(shí)現對所采集煤樣進(jìn)行自動(dòng)稱(chēng)重、輸送、破碎、縮分、干燥、研磨、封裝、信息收集、樣品編碼、除塵等工藝的全過(guò)程控制,并在全自動(dòng)狀態(tài)下制備完成全水分煤樣、共用煤樣、存查煤樣以及一般分析試驗煤樣的制備及封裝。對整個(gè)制樣過(guò)程中設備的運轉狀態(tài)及樣品流轉的信息進(jìn)行采集并實(shí)時(shí)上傳。全自動(dòng)制樣機不僅改變了現有的制樣工作環(huán)境和模式,更對整個(gè)制樣過(guò)程的每個(gè)重點(diǎn)工藝環(huán)節點(diǎn)進(jìn)行數據采集、匯總和保存,實(shí)現了整個(gè)制樣過(guò)程的可追溯性。對煤質(zhì)驗收中的過(guò)程管控標準化發(fā)揮了很大的作用。隨著(zhù)應用實(shí)踐的不斷深入和行業(yè)發(fā)展,無(wú)人值守全自動(dòng)制樣機的設計和生產(chǎn)越來(lái)越規范、成熟。但無(wú)人值守全自動(dòng)制樣機在實(shí)際生產(chǎn)應用中遇到一些問(wèn)題,造成現場(chǎng)的使用情況并未達到預期效果。
1.1實(shí)際應用遇到的問(wèn)題
(1)大水分問(wèn)題。無(wú)人值守全自動(dòng)制樣機對煤種水分的適應性無(wú)法做到全覆蓋,目前行業(yè)設計來(lái)煤全水分≤18%,但在實(shí)際應用中,當外在水分超過(guò)10%時(shí),部分位置易發(fā)生堵煤,且實(shí)際生產(chǎn)中也會(huì )遇到極端的煤泥情況。
(2)大質(zhì)量問(wèn)題。因煤炭機械化采樣設備的出料縮分量可調整,所以無(wú)人值守全自動(dòng)制樣機入料質(zhì)量(kg)設計范圍基本為≥20 kg~≤100kg,如此可提高制樣效率、減小設備體積及占地面積。因此在實(shí)際與采樣機對接時(shí),可正常運行。而實(shí)際生產(chǎn)中,因機采或人工采樣量會(huì )因來(lái)煤量有所變更,所以來(lái)煤量很多情況下會(huì )多于100kg而超出無(wú)人值守全自動(dòng)制樣機來(lái)料料斗容量。
(3)大粒度問(wèn)題。無(wú)人值守全自動(dòng)制樣機因破碎腔體積大小和入料口尺寸限制,通常設計的自動(dòng)來(lái)料粒度均為13mm或25mm以下。而實(shí)際生產(chǎn)中經(jīng)常會(huì )遇到人工制樣的需求,或采樣機異常,直接由人工采樣轉制樣機制樣的需求。更有粒度≥100mm的案例,致使制樣機堵煤而無(wú)法正常工作。
(4)來(lái)料混勻問(wèn)題。 使用單位過(guò)分追求來(lái)料的混均步驟。GB 474-2008明確指出混合的目的是使煤樣盡可能均勻。從理論上講,縮分前進(jìn)行充分混合會(huì )減小制樣誤差,但實(shí)際并非完全如此。如在使用機械縮分器時(shí),縮分前的混合對保證縮分精密度沒(méi)有多大必要,而且混合還會(huì )導致水分損失。
(5)過(guò)破碎問(wèn)題。無(wú)人值守全自動(dòng)制樣機設計的6mm和3mm的破碎率≥95%,實(shí)際生產(chǎn)的破碎率基本都能≥95%,滿(mǎn)足要求,但篩上物過(guò)少。此種過(guò)度破碎,使煤樣粒度過(guò)小,煤樣表面積增大,從而導致與空氣接觸面積也增加,致使水分損失從而影響熱值、灰分等化驗值偏倚。此為目前制樣機嚴重的問(wèn)題之一,特別是在取全水分樣之前的煤樣轉運采用長(cháng)距離膠帶傳輸時(shí),該問(wèn)題特別突出。
(6)留樣擴展性問(wèn)題。無(wú)人值守全自動(dòng)制樣機通常設計6mm全水分樣品1個(gè),3mm備查樣品1個(gè)及0.2mm一般分析試驗煤樣2個(gè)。而實(shí)際很多電廠(chǎng)需要備查樣2個(gè)~3個(gè),更有出現全水樣需求4個(gè)、備查樣5個(gè)的特殊需求。
(7)3mm備查樣留樣量少問(wèn)題。無(wú)人值守全自動(dòng)制樣機3mm留樣量通常為0.75kg,是符合國標要求的。因制樣機自身設計縮分比的限制,容易出現3mm人工投料口質(zhì)量不夠的問(wèn)題,從而無(wú)法使用3mm人工投料口自動(dòng)制樣。
(8)烘干裝置問(wèn)題。無(wú)人值守全自動(dòng)制樣機目前行業(yè)烘干方式有紅外加熱、熱風(fēng)干燥等,目前暫無(wú)對設備內的干燥裝置是否影響煤樣氧化的評定指標。
(9)除塵效果不理想。無(wú)人值守全自動(dòng)制樣機自身配有除塵系統,但因內部機械構件的加工尺寸或密封處理不良,長(cháng)時(shí)間使用后易出現飄粉積塵現場(chǎng),影響現場(chǎng)環(huán)境的同時(shí)也給維護工作帶來(lái)一定的困擾。
(10)噪聲污染問(wèn)題。工業(yè)設備噪音應符合GB 12348的要求??蛰d運載時(shí)噪聲不大于70dB(A);制樣工作時(shí),在距各傳動(dòng)機構邊緣1m、下方1.5m處測得的噪聲值應不大于90dB(A),實(shí)際生產(chǎn)現場(chǎng)可能出現噪聲污染問(wèn)題。
3 安裝調試問(wèn)題
無(wú)人值守全自動(dòng)制樣機因系統龐大復雜,所以設備生產(chǎn)及安裝調試的周期均較長(cháng)。若現場(chǎng)安裝調試不到位,會(huì )導致設備無(wú)法在標準規范要求下運轉,從而導致設備運行過(guò)程中出現各種問(wèn)題:①膠帶刮板縮分器運動(dòng)軌跡與傳輸膠帶曲率不吻合時(shí),會(huì )導致無(wú)法完整切割煤流的橫截段;②縮分器開(kāi)口調節達不到要求,會(huì )導致切割取樣代表性問(wèn)題,即選擇性取樣;③破碎腔轉軸轉速過(guò)高,會(huì )導致水分損失;④烘干裝置調試不到位,會(huì )導致煤質(zhì)氧化;⑤轉運系統調試不佳導致設備運行或使用時(shí)間過(guò)久后產(chǎn)生異響;⑥研磨裝置因高速旋轉而造成其他零件共振,影響使用壽命;⑦設備對接安裝調試不到位,導致設備內部積粉;⑧擺放空間不足,維護檢修不方便。
4 性能鑒定及驗收
GB/T 19494.1-2004中明確規定無(wú)論哪種機械化制樣方法和哪種機械化制樣設備,都必須經(jīng)過(guò)試驗證明其無(wú)實(shí)質(zhì)性偏倚及精密度符合要求。GB 474-2008在附錄C中提出了制樣和化驗精密度檢驗和偏倚試驗方法。在安裝調試完成后,均應按照規范要求實(shí)施性能鑒定。但由于種種原因,性能鑒定驗收的相關(guān)問(wèn)題普遍存在。
(1)設備使用管理單位對性能鑒定不重視,不進(jìn)行性能鑒定,導致性能不能判定,存在性能風(fēng)險。
(2)設備性能鑒定范圍不規范,沒(méi)有按照要求實(shí)施,導致不能反應設備的真實(shí)性能狀況。
(3)設備使用單位以性能鑒定為結果,性能鑒定合格即視設備驗收,而未根據自身情況提出相應指標。
(4)設備使用單位在完成驗收后,沒(méi)有定期再進(jìn)行性能鑒定,以確認設備性能是否依然滿(mǎn)足要求。
5 日常使用和維護
無(wú)人值守全自動(dòng)制樣機系統龐大,涉及機械、電氣、PLC程序、對外通信等專(zhuān)業(yè),涉及范圍廣,因此需培養專(zhuān)業(yè)的維修維護人員,減少維修設備停留于“能用”的可使用階段,需加強燃料專(zhuān)業(yè)技術(shù)人才的培養,要將設備達到“可用、用好”的層面。對破碎機、縮分器、給料膠帶等關(guān)鍵部件維修后,要進(jìn)行相關(guān)性能實(shí)驗,確保維修后設備狀況良好。在無(wú)人值守全自動(dòng)制樣機的日常使用和維護方面建議做到以下幾點(diǎn):
(1)嚴格按無(wú)人值守全自動(dòng)制樣機技術(shù)參數運行,嚴禁將超過(guò)水分標準或粒度標準的來(lái)煤直接投入制樣機而造成堵煤。
(2)加強現場(chǎng)巡查,減少僅依靠監控設備管控,及時(shí)發(fā)現和處理設備運行過(guò)程中的故障或異常。
(3)定期做好設備的保養維護或聯(lián)系廠(chǎng)家技術(shù)人員定期保養設備,更換相關(guān)易損件可延長(cháng)設備的使用壽命。
(4)定期舉行技術(shù)交流培訓及考核,提升現場(chǎng)操作者的使用水平,有利于在使用過(guò)程中及時(shí)發(fā)現異常。
6 結 語(yǔ)
在工業(yè)4.0已經(jīng)開(kāi)始的時(shí)代,未來(lái)智能工廠(chǎng)能夠自行運轉,零件與機器可以相互交流,機器群體可自行組織生產(chǎn),供應鏈將自動(dòng)化協(xié)同,所以未來(lái)的無(wú)人值守全自動(dòng)制樣機需要不斷實(shí)踐創(chuàng )新,使其更加人性化、智能化,具體可從以下幾點(diǎn)著(zhù)手:①無(wú)級縮分,寬量適應??s分器具備全自動(dòng)調節能力,適應大煤量處理,縮分器具有20kg到500kg的大煤量縮分適應能力。②前置風(fēng)透,大水預干。采用前置式超常規水分處理,支持南方大水分特殊煤樣的制樣處理,制樣后水分自動(dòng)補償。③主緩互備,失敗重制。樣品縮分環(huán)節采用獨有的主煤樣和緩存樣互備設計,確保任何環(huán)節制樣失敗后的樣品重制能力。各級入料口均設有稱(chēng)重功能,實(shí)時(shí)監控制樣過(guò)程的樣品質(zhì)量變化。④梯級設計,分段復活。制樣流程采用梯級投料口設計,支持對13mm、6mm、3mm任意粒度來(lái)樣的人工制樣。⑤總線(xiàn)設計,簡(jiǎn)潔流暢。采用全總線(xiàn)設計,即設計覆蓋電源總線(xiàn)、控制總線(xiàn)、棄樣輸送總線(xiàn)、除塵輸送總線(xiàn)、管道樣品傳輸、樣品封裝總線(xiàn),系統生產(chǎn)、裝配、布局、檢修更加簡(jiǎn)潔明了,工作更加流暢。⑥進(jìn)一步優(yōu)化外觀(guān)和體積,最好能無(wú)需預制特別的安裝位。⑦制樣系統與燃料管控系統數據共享。⑧利用多次對備查煤樣的抽檢,利用燃料管理平臺,自動(dòng)與原報告進(jìn)行比對,通過(guò)匯總對比數據,實(shí)現對備查煤樣及對各級縮分的監控,并對整個(gè)制樣過(guò)程的各環(huán)節數據采集、處理、保存、反饋,實(shí)時(shí)提示管控人員。
隨著(zhù)制樣機的標準化、信息化、智能化,未來(lái)必將對煤質(zhì)驗收中的過(guò)程管控及燃料智能化建設發(fā)揮巨大作用。
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