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门式火车采样机说明书

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2020年4月19日
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YCCY-QZ

门式火车入厂煤采样制样

说 明 书

南乐县永昌机械制造有限公司
3月

目 录
一、 门式火车入厂煤采样制样系统概述
二、 门式火车入厂煤采样制样系统工艺流程
三、 系统主要设备部件及其性能
四、 系统主要设备部件技术参数
五、产品质量保证及服务

一、门式火车入厂煤采样制样系统概述
在当前电力、冶金、煤化工等以原煤、精煤为原料、燃料的行业中，对入厂煤、入炉煤的采样检验化验是一项重要的工作，而煤燃料的进货多渠道（汽车运输、火车运输、皮带输送），煤品种、矿点的多样化，致使入厂煤的质量多层次且悬殊很大。科学的、准确的对入厂煤燃料进行样品采集和分析化验，是煤燃料使用单位和供货单位都关心的问题。
南乐县永昌机械制造有限公司设计制造的门式火车入厂煤采样制样系统是集自动采样、破碎、缩分、自动集样、余料自动返排到运煤车厢的全自动智能采制样系统。
门式火车入厂煤采样制样系统是在给用户运煤的运输车辆的车厢里进行样品采集，门式火车入厂煤采样制样系统能够适应所有敞车运输车辆，包括C60、C70、C70K、自备运煤专用车型。
每个车厢的采样点数由用户自主选择，每一个采样点的位置由计算机随机确定，整个车厢平面内的每一个点都有可能被选为采样点。每一个采样点的直径325毫米内从上到下的全断面都将被采样头采集，这就是国家标准要求的计算机自动定点、全断面采样。
YCCY-HZ型门式火车入厂煤采样制样系统，是南乐县永昌机械制造有限公司为电力、冶金、焦化等行业火车入厂煤采样制样研制的智能产品，该系统由门式大车行走机构、小车行走机构、机械螺旋取样装置、自动破碎缩分装置、样品自动装罐、余料自动返排车厢、火车车厢定位系统、主控计算机、PLC、变频器及控制软件组成，具有高度自动化高可靠性能，能够自动完成车辆定位、随机选择取样点、样本自动采集，自动完成样品的破碎、缩分、自动集样和弃料自动返回车厢，保证了采样制样系统工作的可靠性及准确性。
图一是门式火车入厂煤采样制样系统的立面图

图一：门式火车入厂煤采样制样系统立面图
二、门式火车入厂煤采样制样系统工艺流程
门式火车入厂煤采样制样系统的全部工作过程都是在计算机的程序控制下进行的。门式火车入厂煤采制样系统按物料的处理顺序主要分为三大部分：采样部分、制样和弃料返排部分。
采样部分:运煤车辆进入待采样区域后，自动定位系统按照指令开始工作，测距信息返回计算机，大小车行走机构进入预定地点,采样系统后级设备自动启动运行，采样头开始对计算机设定的采样点进行定点，螺旋采样头进入车厢采样，螺旋采样头钻入运料车厢,螺旋采样头继续正转，将螺旋采样头提起，料样被提升并在螺旋采样头上部进行初级缩分,缩分出样品料进入留样斗存储样品，然后小车行走机构移动到卸料口,打开料斗门,样品料经接料溜管进入制样系统，缩分剩余的样品料进入弃料收集斗，经过程序控制自动返回车厢，。
制样部分和弃料返排部分：样品料经接料溜管落入制样系统的初级皮带给料机上，初级皮带给料机上的布料器把样品料均匀铺摊后，经过永磁除铁器将可能对破碎机造成破坏的金属异物剔除，然后被初级皮带给料机缓慢均匀的送入立式破碎机中进行破碎，破碎后的样品料落入布料缩分输送一体机，经布料器、刮扫式缩分器进行二次缩分。缩分出的样品料进入自动集样器，存入相应的样品集样桶，余料进入密闭的螺旋输送机内，输送至运煤火车车厢内。
自动集样器、缩分器、二级给料机、破碎机、初级给料机等都具有故障检测功能，能够自动识别设备动作故障点，一旦有故障则发出故障信号，同时停止故障设备以及上游设备的运行。
整套系统全自动控制，同时可与其它系统实现统一调度。
图二为门式火车入厂煤采样制样系统的工艺流程
三、 系统主要设备部件及其性能
门式火车入厂煤采样制样系统的主要设备有：门式采样大车、一级皮带输送机、立式无筛破碎机、布料缩分输送一体机、余料斗式提升机、自动集样器。
1.火车门式入厂煤采样机
YCCY-HZ型门式火车入厂煤采制样设备是在Windows操作系统下采用C#语言自主研发的上位机操作程序进行综合控制，控制方式实现了自动、半自动、手动以及远程控制；随机采样点的生成是经过自

图二：门式火车入厂煤采样制样系统工艺流程
动定位系统自动随机实现，采样点的分布及取样完全符合国家相关标准；
无重复随机布点模式具体实现如下：经过自动定位确定待采样车辆车厢后，将采样车厢表面划分成若干小块(如下表所示)并给每一小块编号。程序自动产生数量与小块数相等的区块并编号，一个编号对应于一个小块采样区域，并存入第一个相应的数据结构中，同时产生第二个与第一个数据结构相同但数据为空的数据结构。
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当采集采样车厢的子样位置时，从第一个编号数据结构中随机取出数量与需从该车厢采取的子样数相等的区块编号，并从与编号相应的小块中采取子样，然后将取出的编号放入第二个数据结构的对应位置中;采集下一个采样车厢的子样位置时，从第一个数据结构剩余的编号中，随机抽取数量与需从该车厢采取的子样数相等的区块编号，并从与编号相应的小块中采取子样。以同样的方法，决定其它各车厢的子样位置。当第一个数据结构中区块编号取完时，反过来从第二数据结构中随机抽取区块编号，再放回第一数据结构中。如是交替，直到采样完毕。从而保证了无重复随机布点采样。
门式火车采样机有如下特性：
（1）计算机随机布点采样，车车不同，保证采样的公正性、公平性。
（2）采样头特殊设计，采用刀头破碎、螺旋叶片提升、电机驱动的螺旋钻式采样头，能适应全断面和各种原料采样。适应冬季工作需要。（3）采样过程具有自动清洗功能，确保不混料。
（4）采样系统主要部件采用新工艺、耐磨材质，确保不存料、不堵料、不沾料。
（5）计算机现场动态监控，中文操作界面，操作简单可靠。
（6）操作方式可分为全自动、半自动、手动工作方式。
（7）具有自诊断功能、故障报警、故障类型和故障点信息提示，便于维修。
（8）可根据车辆参数、车号、每车的取样点数、选点方式和对应的样罐数（号）等信息，进行自动采制样。
（9）采样操作完成后，各种操作信息（参数）自动存储。自动或手动打印操作信息和报表。采样信息可进入局域网络系统。
（10）全方位监控，利用摄像机监控采样设备运行情况，并配有硬盘录像机，各种信息存储60天。
（11）整个采样系统由计算机全自动控制，具有高度自动化，工作可靠，而且密封性好，保密性强、检修方便。
YCCY-HZ型全自动智能采样系统能够采到火车车厢内任意点的位置，大车走行机构、小车走行机构、螺旋取样机构的配合动作，能够实现任何一点的全断面采样。采样头设有机械和电气自动保护装置，采样头采到车厢底部，采样头能够自动返回，保证采样头及车辆的安全正常运行。也能够实现采样点任意深度，根据用户需要自行设定。
采样主控系统由主控计算机、PLC系统控制、数字编码器、变频调速等组成。所有电气元器件全部采用进口品牌系列产品，整套设备技术先进，可靠性高，性能优良，高度自动化，可实现自动/半自动/手动控制切换。并留有通讯接口，能够自动打印、传输各种信息数据。
行车系统由大车行走系统和小车行走系统组成。其中螺旋采样机构安装于小车行走系统上，小车可在车厢横向方向定位采样头。大车行走系统可带动小车沿导轨方向移动。PLC控制柜、工控机布置在控制室内，变频器等低压电器布置在大车上的控制柜中。
采样装置的运行不受物料水分的影响，正常运行过程中，无堵料现象。采样装置全密封设计，无物料损失和水分损失符合国家行业规范，流程中各个环节充分考虑了物料的特性,避免堵塞现象。采样头的采样周期可根据采集子样进行调整，取得的样品具有代表性。

2. 一级皮带给料机
一级皮带给料机为全密封槽板式皮带给料机，其结构形式为整体防尘密封，由驱动装置、主动滚筒、改向滚筒、胶带托辊、箱体、布料器、落料斗等组成。与物料接触区应采用不锈钢制作，给料机装有布料装置，可调节煤层厚度，使煤样均匀地送入破碎机。皮带机有张紧装置用于调节和张紧皮带，给料机具有皮带清扫机构。考虑设备有意外进入铁件杂物的可能，初级给料机加装除铁保护装置，除铁保护装置的灵敏度能确保剔除铁件。
密闭式皮带给料机具有以下特点：
（1）完全密封，防止煤样水分损失及粉尘飞扬，保证煤样精度和环境环保。给料机设有堵煤，零速检测。
（2）溢料少，减少清洁维修工作。
（3）皮带上托架采用超低摩擦系数的复合材料滑板，以减少皮带的磨损。
（4）改向滚筒轴承采用带滑块座外球面轴承，拉紧装置与轴承座形成一整体，改向滚筒和拉紧装置结构紧凑，拉紧调整方便。
（5）在皮带输送机头部安装配重式清扫器，防止皮带粘煤。
（6）装有空段清扫器，用于清除落在皮带非工作面上的物料。
（7）全封闭皮带给料机所有轴承外置，便于加油，检修。
图三为一级皮带给料机总图

图三：一级皮带给料机总图
3.立式无筛破碎机
破碎机主要由机壳、转子总成、滚筒组件、破碎锤头等零部件组成。转子总成由锤头、摇臂、圆盘、环轴、主轴及轴承座组成。
破碎机在电动机的带动下，转子以每分钟920转的速度匀速旋转，锤头与破碎壳体之间形成一定的间隙。煤样进入到破碎机腔体，经过锤头的重复锤打研磨，最终破碎成≤6mm或≤13mm的颗粒，排出破碎机。
破碎机具有以下特点：
（1）有良好的破碎能力，能够轻松破碎煤炭及煤矸石。破碎比大，破碎效率高，防泄漏、低噪音、不堵料、保持水分。
（2）出料粒度均匀，出力大、能耗低；全密封设计，煤尘在破碎机内循环，能够保证现场空气清洁。
（3）整机及锤头使用寿命长，使用损耗成本低。壳体为10mm厚的钢板，内衬使用可更换的12mm厚的16Mn钢板，且内衬板便于更换。破碎锤头具有四个磨损角，可进行4次换向使用；
（4）破碎机与底座整体设计，破碎机安装在隔震密封垫上稳定性好，噪音小；破碎机设有堵煤，零速检测。。
（5）配用转速低，扭矩大的电动机与破碎机经过三角带连接。
（8）破碎机破碎腔设有检查门，以便维护及清理。
（7）入料口最小边长为标准最大粒度的3倍以上，破碎腔内不滞留样品.我公司生产制作的破碎机是一台全断面、环锤式无筛破碎设备。锤头自由摆动，具有四个耐磨角。壳体采用锰钢钢板制作，能够根据用户需要配置或更换以实现不同粒度的破碎功能，且其安装及更换方便易行。采用立式无筛破碎机能够确保破碎机不堵料，无积料，确保样品不混料、无污染，破碎机转子经过电机皮带驱动，破碎机机体清理检修无需拆卸机体，只需打开上部铰接部分即可完成，清理维护方便。
图四为立式无筛破碎机总图
4.布料缩分输送一体机
布料缩分一体机具有布料和缩分、输送功能，采用刮板布料缩分方式。布料缩分一体机由电机、减速机、布料器、缩分器及带有防尘罩的皮带输送机组成，对破碎后的料样自动进行布料、缩分，其运行平稳可靠、噪音低、体积小、精度高。给料机设有堵煤和零速检测。缩分比（可调）可由PLC、变频器控制，方便进行调整，缩分比大，系统误差小。
布料缩分一体机所有轴承外置，便于加油，检修。
布料缩分一体机为封闭式，给料速度连续均匀，改向滚筒具有自

图四：立式无筛破碎机总图
清洁功能。物料进口部分装有调节煤层厚薄的布料器，尾部螺旋张紧装置，用于张紧皮带和调偏。速度调整方式为变频电机无级调速。另配有监测开关，用于系统监测。
缩分采样头采用旋转刮板式，所刮采的煤样是二级给料机皮带上煤的一个全断面样。缩分器具有不易堵塞、缩分比易调节且调节范围大。缩分比符合煤样缩制时其最小重量与粒度级的关系。确定煤样与余煤的重量比时，要进行多次对比试验， 并符合原设计缩分比的要求。缩分器全密封结构，缩分精度高，调整缩分比喻便。缩分器刮扫头采用不锈钢材料。
图五为布料缩分输送一体机总图

图五：布料缩分输送一体机总图

5.自动集样器
自动样品收集器为转盘式，由PIC控制,自动换罐。全封闭，无粉
尘外泄，将水份损失控制在最小。样品罐由不锈钢材料制作。样品罐数量由用户选择（4个、6个、8个、10个），容量能够为10L、15L、20L.
自动集样器可收集多个样品试样，会自动识别供应商并分别收集样品，避免样品混样的问题，从而满足了不同的缩分量、取样周期、提取样品周期等的要求。
集样器定位准确，取罐方便，具有计数和认罐功能。
图六为自动集样器总图

图六：自动集样器总图
6.电气控制系统
门式火车入厂煤采样制样系统设备，其控制系统组成和主要控制功能如下：
1.系统由西门子PLC + PC+变频器进行系统控制；程序运行稳定，操作界面简明易懂、美观适用，具有较高的IP67的防护等级，能适应恶劣环境；
2.系统设计为现场手动、就地自动两种控制方式，由转换开关选定；
3.所有控制电气元件均采用进口知名品牌系列，保证设备的正常、稳定运行；
4.经过工控机和输煤程控系统能对采样机系统的运行状态、数据记录和报警等进行显示和查询；
5.与输煤系统联锁运行，保证人员、设备在安全前提下做到不漏采、不空采，保证样品的真实性和代表性；
6.控制功能采用西门子PLC可编程序控制器实现，配备以太网模块，并预留20%的备用I/O点，经过以太网接口及硬接线将整个汽车采样机系统监控信号送入输煤程控系统，经过输煤程控系统人机界面实现对采样装置系统的运行监控；
7所有电气元件及电气设备的安装、接线、标识等均按照标准进行实施，做到标准化，精确化；

7.关键技术处理
（1） 样品经过的所有溜管、料斗机体采用优质钢材，取样头采用特种合金钢。
（2）溜管的内径远大于实际物样流量要求的管径。
（3）所有溜管的倾斜角都大于70度。
（4）所有溜管的拐弯处都采用圆角过度。
（5）所有转动设备的末级：包括门式火车采样机、一级皮带机、破碎机、缩分器、弃料皮带机都装有电子接近开关，自动检测设备运转状况，确保设备年完好率达到99%。
（6）物料经过处为全部密封设计，最大限度的防止污染。
四、系统主要设备部件技术参数
1、采样头
采样头型式： 螺旋钻取
采样头型号： YCCY-HZ1型
电机型号： YEJ132S-4
电压等级： 380 V
电机功率： 5.5KW-17KW
电机防护等级及绝缘等级：IP54、 F级、 B级温升
采样头转速： 200rpm - 260rpm
采样量： 20-50kg/次

采样筒尺寸(直径X长度) 325mm*3500mm-3800mm
2.一级皮带给料机
给料机型式： 密闭皮带机
给料机型号： YCZY-PD1
给料机带宽： 400-630mm
给料机速度： 10.5米/分
给料机出力： 10吨/小时
电机型号： Y90L-4
电压等级： 380 V
电机功率： 1.5KW-2.2KW
电机防护等级及绝缘等级： IP54、 F级、 B级温升
3、立式无筛破碎机
破碎机型式： 立式环锤无筛
破碎机型号： YCZY-SP-530型
破碎机转速： 920转/分
破碎机出力： 10吨/小时
破碎出料粒度： 13mm 6mm
破碎机锤头使用寿命： 10000 小时
电压等级： 380 V
电机功率： 5.5KW-17KW
电机防护等级及绝缘等级：IP54、 F级、 B级温升
4、布料缩分输送一体机
缩分皮带机型号： YCZY-PD2
缩分皮带机型式： 密闭皮带机
缩分皮带机带宽： 400mm-600mm
皮带机速度： 14米/分
缩分皮带机出力： 15吨/小时
电机型号： Y90L-4
电压等级： 380 V
电机功率： 1.5KW-2.2KW
电机防护等级及绝缘等级： IP54、 F级、 B级温升
5、自动缩分器
缩分器型号 YCZY-SF1型
缩分器形式 刮板式

缩分比 1：8-1：64（可调）
缩分比调节方式： 变频调速、刮板数量
缩分器传动方式 链条传动
电机型号： Y2-71M2-4
电压等级： 380 V
电机功率： 0.37KW-1.5KW
电机防护等级及绝缘等级：IP54、 F级、 B级温升
刮扫头材质： 不锈钢
6、 自动集样器
集样器型号： YCZY-JY1型
集样器型式： 转盘式
集样器切换方式： 自动控制
电机型号： YEJ802-4
电压等级： 380 V
电机功率 0.75KW
电机防护等级及绝缘等级：IP54、 F级、 B级温升
集样桶数量： 6个 8个 10个 12个
集样桶容量： 10L 15L 20L

五．产品质量保证及服务
我公司有健全的质量保证体系，并已经过ISO9001国际质量体系认证。门式火车入厂煤采制样设备的设计满足国家的有关标准、规范的要求，并充分考虑当地环境条件和使用条件的影响。设备用材选用能满足其使用条件的优质材料，零部件或元器件的选择以技术先进、成熟可靠、安全耐用为原则。
我公司提供一年的质量保证期，若设备在质保期内因制造原因出现故障或损坏，免费维修或更换，并免费提供部分应急备件。我公司为设备提供终生保修，收取材料费用。现场设备出现问题，接到用户通知后，专业工程师2个小时内电话技术支持，维修人员24个小时内到达现场服务。公司并定期派专业人员上门服务，进行设备巡检，征求用户意见，提高设备运行质量。免费提供现场操作人员与维护人员的技术培训，保证操作人员能够正常操作，维护人员能够独立处理现场出现的常规故障，保证设备正常运行。

南乐县永昌机械制造有限公司
3月