粉料自动取样机在生石灰粉取样中的应用

冯 伟，黄乐枧，谌 旭

（方大特钢科技股份有限公司，江西 南昌 330012）

1 前言

方大特钢科技股份有限公司（简称方大特钢）年产铁330万t，需生石灰粉（含轻烧白云石粉）近50万t，每年外购生石灰粉（含轻烧白云石粉）26万t左右，需检测6 000～7 000车，约每天18车左右。目前人工管道取样方法为：罐车充气加压送灰后通过人工开启闸阀，进行随机取样，每车取样1次，取样量不少于2 kg。此方法开启闸阀的力度难以控制，经常发生喷溅，存在安全隐患，且子样数少，样品代表性差。为解决此难题，引进1台粉料全自动取样机。

2 自动取样机的应用

粉料全自动取样机用于生石灰粉（轻烧白云石粉）的取样。鉴于从气力输送管道中自动采取生石灰粉（含轻烧白云石粉）样品尚无相关国家标准规定，借鉴行业内各钢铁厂家广泛采用的人工阀门取样方法，对原取样程序进行了改进，使之符合生石灰粉（含轻烧白云石粉）取样要求。该机采用先进的电脑集成控制电路，具有现场手动启动操作（通过司机操作盒、触摸屏）和远程计算机操作功能。取样机按照事先设置的时间和频次要求，每车进行自动取样。自动取样系统能够贯穿整个卸车过程，自动定时采取样品并将每车样品收集在取样桶内，检验人员每班只需1次或多次到取样点提取样品即可。

2.1 自动取样系统组成

（1）生石灰粉自动取样系统主要由压力分离式取样机、样品收集器、电控系统箱、远程操作计算机等组成；设备动力源分为电动和气动，其中电动部分为样品收集器提供自动运转换罐功能，气动部分为取样机阀门动作、内部清扫提供动力。

（2）取样机主要由外壳体、取样阀管、取样阀、分离器总成、进气阀、排气阀、主卸样阀1、次卸样阀2、气动控制系统、内部连接线及连接管路等组成。其中取样阀管通过阀座与输送管道焊接在一起，通过气路及样品输送软管与主体连接。气动控制系统过相应管路与各阀件连接。

2.2 取样参数设定

根据罐车运输量及卸车时间的长短来设定取样参数。罐车卸料时间约在35 min左右，取样间隔时间一般设定为210 s，取样次数一般10次左右。

2.3 自动取样机工作流程

（1）罐车卸料时，司机按压现场操作盒启动按钮，或通过远程电脑点击操作界面的启动按钮，取样系统准备进入自动取样状态。系统在取样计时器到达设定时间之前首先进行内部吹扫，到达设定时间打开取样阀，样品通过管道进入气粉分离器总成进行样品分离，将样品暂存在集成器内，通过排气口直接放入大气中，此时系统进入二次清扫，以保证内部管路畅通。关闭各阀门稳定一段时间后，逐步打开主次卸样阀，将样品放入样品收集器指定的样品罐中。系统按照设定的取样周期，按照上述过程重复采取样品，直至卸车结束停止取样。

（2）提供司机交互操作盒，可以在现场视频监控下，由司机通过按压操作盒上的按钮进行设备启动、停止操作，操作有指示灯显示，异常情况现场有报警提示。因上料压力、物料流态等变化或取样管意外堵塞可能引起无法采到样品时，系统具有自动检测、报警并自动补采的功能。现场PLC控制柜及远程计算机均可以进行采样系统参数设置（取样周期设置、调整，取样的开始、结束等动作控制）。考虑到卸车时主管道供气压力变化、罐车内物料流态变化以及可能出现的取样管意外堵塞等情况会导致采样管无法采到样品，系统在分离集成器的样品出口处设置样品检测管（内置样品检测开关），每次取样结束，检测开关输出状态若无变化，系统认为此次采样失败，自动进入吹扫清堵状态并追加补采动作，直至采取到样品。重复上述动作多次（3次）后，若仍然没有采到样品，系统则报警，需人工方式采样。

2.4 控制系统

自动取样装置可以通过远程计算机进行设备运行控制、运行参数设置、取样记录查询等功能。远程计算机具备存储、查询取样记录、报警记录等功能。

（1）取样装置配备1 套完整功能的PLC 控制系统，并在控制柜面板上配置便于直观操作的触摸屏，可以通过该触摸屏进行设备调试、维护、设置参数及运行操作。根据常规参数及特殊参数设置的关键程度对系统安全运行的影响，触摸屏界面设置二类不同的用户名以便于不同授权的用户登录修改参数。设备配置1个司机交互操作盒，罐车司机在连接管道后开始卸车时，可以通过按压操作盒上的启动/停止按钮（在远程视频监控下）控制取样设备的自动启停。

（2）显示屏将显示系统的各种运行参数及取样时状态图。设备维护人员可通过控制柜上的显示屏查询到设备故障停机原因、位置，以便及时迅速处理。

2.5 自动取样偏倚与人工取样检测数据比对

为验证不同方式取样产生的数据偏差，对取样机自动取样与人工取样两种方式的结果进行比对，设置自动取样间隔时间为210 s，直至卸车结束，将所有子样收集在一个样品收集桶内进行成分检测。在自动取样的同时，人工通过开启闸阀取样，每5 min取1个分样，直至卸车结束，并把每个分样单独检测，分析不同方式采样的偏差情况。通过比对分析，取样偏差较小，均在标准偏差范围内，结果见表1。

表1 不同方式取样检测结果 %

3 自动取样机设常见故障及解决方式

自动取样机设常见故障及解决方式见表2。

表2 自动取样机设常见故障及解决方式

4 结语

（1）使用粉料自动采样机后，减少了检验人员在生产现场和班组之间的来回奔波，减轻了劳动强度，同时消除了人工取样易产生喷溅的安全隐患。

（2）使用自动取样机，取样间隔缩短（120～300 s/次，可调），检测频次（5～15 次/车）较原来每车1次的人工取样频率大大提高，减少了样品波动，样品代表性更强，从而提高了检测的准确率。

（3）全自动粉料取样机能够满足生产需要，但仍存在一些问题，主要是一些阀门安装过紧，经常出现未打开报警，经调试后恢复正常，有时出现故障报警后未及时处理，发生样品量过少的现象，有待改进。