韓強(qiáng)

【摘 要】本文主要深入分析研究了在煤流中采樣及后續(xù)制樣所需設(shè)備的選型分析。煤炭質(zhì)量是煤炭交易和加工應(yīng)用的最主要的指標(biāo) ，獲得可靠的測試結(jié)果必然依賴于規(guī)范的檢測過程 ，在采、制、化三個環(huán)節(jié)中 ，采樣過程中可能導(dǎo)致的偏差是最嚴(yán)重的 ，采用機(jī)械化采樣設(shè)備是最有效的手段之一。

【關(guān)鍵詞】煤；煤流；采樣機(jī)；制樣設(shè)備

隨著今年來國內(nèi)煤炭生產(chǎn)和貿(mào)易的迅速發(fā)展和GB/T 19494的實施，煤炭機(jī)械化采制樣系統(tǒng)在港口、電力、冶金等煤炭相關(guān)行業(yè)應(yīng)用越來越廣泛，正逐步取代手工采樣。機(jī)械化采制樣技術(shù)的推廣使用，不僅可以提高數(shù)據(jù)的可靠性，消除人為因素的干擾，還可以節(jié)省大量的人力、物力、財力，提高工作效率。其得到了煤炭交易雙方及物流企業(yè)的一致認(rèn)可。

1.機(jī)械化采樣器應(yīng)具備的基本條件

（1）能無實質(zhì)性偏倚地收集子樣并被權(quán)威性的試驗所證明。

（2）能在規(guī)定條件下保持工作能力。

為達(dá)到上述條件，采樣器的設(shè)計和生產(chǎn)，應(yīng)滿足以下要求：

（1）足夠牢靠，能在可預(yù)期到的最壞的條件下工作。

（2）有足夠的容量以收集整個子樣或讓其全部通過，子樣不損失、不溢出。

（3）能自我清洗，無障礙，運轉(zhuǎn)時只需極少量的維修。

（4）能避免樣品污染，如停機(jī)時雜質(zhì)進(jìn)入，更換煤種時原先采樣的煤滯留。

（5）被采樣煤的物理化學(xué)特性變化，如水分和粉煤損失、粒度分析樣的粒度離析降至最低程度。

2.采樣機(jī)的類型分析與選擇

2.1落流采樣器

端部采樣機(jī)則是用各式各樣的接斗、以不同的切割方式從皮帶端部的煤流中采取所要求的樣品。端部采樣機(jī)的優(yōu)點：（a）可以避免移動煤流橫斷面上有底煤留在皮帶上，造成采樣精密度降低。（b）移動速度較低，發(fā)生故障后不會對皮帶機(jī)系統(tǒng)造成很大傷害。端部采樣機(jī)的缺點：（a）目前港口皮帶機(jī)帶寬已經(jīng)達(dá)到2米，很多煤種的煤炭粒度也在100mm左右，采樣機(jī)為了能夠采到移動煤流橫斷面的全部煤樣，采樣機(jī)的體積要很大，無疑增加了投資成本。（b）在采樣過程中考慮到要減小對煤流的擾動和避免不同密度和粒度的煤炭的分離， 其切割速度不能超過一定的范圍 （在GB/T 19494.1-2004中規(guī)定了采樣器切割煤流的速度不應(yīng)超過 1.5m/s），這樣所造成的結(jié)果則是每個子樣質(zhì)量都遠(yuǎn)大于中部采樣機(jī)所采取的子樣質(zhì)量， 相應(yīng)也就要求所配套的制樣系統(tǒng)和余煤處理系統(tǒng)的出力足夠大， 導(dǎo)致整個采樣機(jī)系統(tǒng)的體積增大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜和費用上升。目前新建成港口已很少采用此種采樣機(jī)。

2.2橫過皮帶采樣器

其主要特點是用刮板式采樣頭來采取煤樣， 采樣頭工作時， 刮板橫向切割皮帶上的煤流， 將一定長度范圍內(nèi)的煤流刮到采集斗中。刮板式采樣機(jī)的結(jié)構(gòu)比較簡單， 單個子樣的質(zhì)量也相對較小，對配套的制樣系統(tǒng)和煤樣處理系統(tǒng)的能力要求較低， 相應(yīng)造價和運行費用也較低。目前多數(shù)企業(yè)均采用此種煤樣采取方式。

3.制樣設(shè)備的類型分析

在機(jī)械化采制樣系統(tǒng)制樣設(shè)備中，對煤樣精密度和偏差影響最大的設(shè)備為縮分器?？s放后煤樣的精密度和偏差將直接影響整個采制樣系統(tǒng)的精密度和偏差。因此下面重點對旋轉(zhuǎn)縮分器的類型進(jìn)行分析說明。

3.1二分器

其結(jié)構(gòu)簡單，縮分點多，誤差小。缺點是縮分比固定為1/2，在采樣量大時不能滿足要求，制樣效率低，這種縮分器一般用在人工縮分上。

3.2立式旋轉(zhuǎn)縮分器

立式旋轉(zhuǎn)縮分器主要原理為：旋轉(zhuǎn)軸平行于地面，采用料管旋轉(zhuǎn)，不易堵料。在取料口處設(shè)置縮分比例調(diào)節(jié)器及觀察窗，可以在不停機(jī)的狀態(tài)下調(diào)節(jié)縮分比例和清理取料管中的積煤。其缺點為體積較大，投資成本較高。

3.3旋轉(zhuǎn)槽型縮分器

其原理為：空心軸上帶有一個或多個切割器在一殼體內(nèi)旋轉(zhuǎn)，切割器切取煤流并將試樣通過空心軸卸入接收器。其有兩個缺點：（1）其適應(yīng)的煤樣粒度范圍狹窄。縮分粒度范圍為小于25mm，對于粒度在25mm以上的煤樣則無能為力。（2）其內(nèi)部管徑較小，在使用中比較容易堵料，而且堵料后清理比較麻煩，在GB/T 19494中規(guī)定，縮分設(shè)備切割器開口尺寸至少應(yīng)為被切割煤標(biāo)稱最大粒度的3倍。因此切割器的尺寸是越大越好，當(dāng)需要縮分50mm的煤樣粒度時，其內(nèi)部管徑至少要達(dá)到150mm。而旋轉(zhuǎn)槽型縮分器因其自身設(shè)計原理的制約，切割器開口很難達(dá)到這么大的開口尺寸。

3.4旋轉(zhuǎn)斜管式縮分器

其原理為：旋轉(zhuǎn)漏斗下部帶一斜管，煤流進(jìn)入漏斗并從斜管排出，在斜管出口旋轉(zhuǎn)道上有一個或多個固定的切割器。斜管出口每經(jīng)過切割器一次，即截取一個“切割樣”。其結(jié)構(gòu)獨特、簡單，不易堵料，且堵料后容易清理。更重要的是其切割開口尺寸可以達(dá)到150mm，在縮分50mm大粒度煤樣時不需要使用皮帶縮分機(jī)進(jìn)行首次縮分，這樣就可以有效減少二次縮分產(chǎn)生的設(shè)備成本投入及日后的設(shè)備維護(hù)費用。此種大粒度縮分器開口尺寸較大，結(jié)構(gòu)簡單，可以有效解決其他縮分器存在的問題。近年來，隨著港口和裝車站設(shè)計的吞吐能力逐漸增大，煤樣粒度已經(jīng)逐漸增大到100mm，在機(jī)械化采制樣系統(tǒng)中，大粒度縮分器將逐步替代以往的縮分器，在市場中的占有率越來越大。

4.精密度測定和偏倚試驗：

煤炭采樣機(jī)系統(tǒng)的普遍使用，一方面大大降低人工采制樣的勞動強(qiáng)度，同時也在一定程度上消除了煤炭采制過程中的人為因素，理論上使煤炭貿(mào)易更加公平公正。但采樣機(jī)系統(tǒng)如果不進(jìn)行偏倚試驗和精密度測定試驗，可能會產(chǎn)生較大的采樣偏倚，且無法確立科學(xué)合理的采樣方案。

采樣精密度表征采樣機(jī)所采樣品的隨機(jī)誤差，而采樣偏倚表征采樣機(jī)所采樣品的系統(tǒng)誤差；在某些情況下，采樣偏倚更為重要。若采樣精密度符合貿(mào)易各方或國家標(biāo)準(zhǔn)要求，只有當(dāng)采樣機(jī)系統(tǒng)采樣無實質(zhì)性偏倚時，采樣機(jī)才能采取到具有代表性的煤樣，才能保證煤質(zhì)分析結(jié)果科學(xué)、準(zhǔn)確。

有些檢驗機(jī)構(gòu)依據(jù)GB475、GB474進(jìn)行采樣機(jī)性能試驗，這是不完整、不確切的。首先GB 475-1996采樣精密度的核對的六分樣試驗是對人工采樣各子樣間的精密度進(jìn)行檢驗；其次GB 474-1996縮分機(jī)的檢驗法的雙組分試驗是對制樣室的制樣設(shè)備與制樣過程的檢驗，按GB475或GB474 試驗，并不能鑒定出定出采樣機(jī)所采煤樣是否具有代表性。

因此，采樣機(jī)系統(tǒng)性能鑒定試驗應(yīng)嚴(yán)格按GB/T19494進(jìn)行，且只有經(jīng)過有資格的權(quán)威部門進(jìn)行完整的偏倚試驗和精密度測定試驗，才能給出采樣機(jī)性能的真實、準(zhǔn)確所采煤樣是否既沒有顯著性系統(tǒng)誤差，又沒有顯著性隨機(jī)誤差，即不能鑒鑒定結(jié)果。

5.結(jié)語

（1）用機(jī)械化采樣機(jī)進(jìn)行煤炭采樣，是今后煤炭采樣的發(fā)展趨勢，其具有許多人工采樣無法替代的優(yōu)點（采取的子樣質(zhì)量上比人工采樣量大、大大減小了采樣人員的勞動強(qiáng)度、合格的機(jī)械采樣可以提高采樣的精密度，也可最大程度地避免人為主觀誤差）。

（2）機(jī)械化采樣機(jī)必須經(jīng)過采樣機(jī)偏倚試驗合格，采樣程序精密度檢驗（按照GB/T 19494.3—2004進(jìn)行精密度測定和偏倚試驗）合格后才能投入使用，否則，可能產(chǎn)生較大誤差[2]。

（3）對每一批次煤炭的采樣方案（被采煤炭的對象、目的、試樣類型、測定參數(shù)、要求的精密度、變異性、采樣方法、采樣單元等）都要精心設(shè)計，只有滿足要求的采樣方案才能提高采樣精密度。

（4）人工采樣的人為誤差可能是一次之舉，且正、負(fù)誤差交替出現(xiàn)，比較容易發(fā)現(xiàn)及時糾正，而采樣機(jī)械系統(tǒng)上出現(xiàn)誤差才是最容易被忽視的，不是影響一個煤炭批次，而是影響每個煤炭批次，且出現(xiàn)正、負(fù)誤差一邊倒的現(xiàn)象，因此，使用按照GB/T 19494.3—2004要求，經(jīng)過精密度測定和偏倚試驗合格的采樣機(jī)械，選擇合格采樣方案后的機(jī)械采樣精密度才能比人工采樣精密度高，但更要有足夠的經(jīng)過培訓(xùn)合格的技術(shù)人員嚴(yán)格的按照國標(biāo)要求操作管理，才是可行的。

【參考文獻(xiàn)】

[1]張浩.一種大粒度旋轉(zhuǎn)縮分器在自動化采制樣裝置中的作用及市場前景分析.科技風(fēng)，2011，（8）.

[2]趙琳.淺析煤炭機(jī)械化采樣的幾點誤區(qū).煤質(zhì)技術(shù)， 2004，（3）（GB/T 19494）.