电厂燃料全闭环自动监管系统项目闭口爪式门式火车采样机方案说明.docx

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电厂燃料全闭环自动监管系统项目闭口爪式门式火车采样机方案说明

XXXX电厂门式火车采样机改造

方案说明

一、总则

本方案至适用于XXXX电厂门式跨零采二火车入厂煤采样装置升级改造，本次改造的主要目的整套更换采制样系统，采样器采用整车分层全断面闭口爪式采样器。

本次改造利用原有的大车行走机构，将采制样系统分开独立布置，制样室独立布置地梁上，新建板房操作、制样室，同时更换原有的主电源线。

本方案说明提出了该设备的功能设计、结构、性能、交货、安装调试和试验等方面的方案说明。

二、采制样机的设计和制造依据

火车入厂煤采样装置设计、制造、安装、验收以中国国家标准（GB）为基础，并遵循以下规范和标准：

DL5000-2000

火力发电厂设计技术规程

DL/T5187.1-2004

火力发电厂运煤设计技术规程第1部分运煤系统

DL/T5187.2-2004

火力发电厂运煤设计技术规程第2部分煤尘防治

GB/T19494.1-2004

煤炭机械化采样第一部分：

采样方法

GB/T483-2007

煤质分析试验方法一般规定

GB/T19494.2-2004

煤炭机械化采样第二部分：

制样方法

GB/T477-1998

煤炭筛分试验方法

GB/T211-2007

煤中全水分的测定方法

GB/T212-2008

煤的工业分析方法

DL/T747－2010

发电用煤机械采制样装置性能验收导则

GB/T11345-1989

钢焊缝手工超声波探伤方法和控伤结果分级

GB/T985-1988

气焊、手工电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的基本形式与尺寸

GB/T986-1988

埋弧焊焊缝坡口的基本形式与尺寸

GB/T1184-1996

形状和位置公差、未注公差的规定

GB/T1804-2000

一般公差线性尺寸的未注公差

GB1764

漆膜厚度测定法

GB8923

涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级

JB/ZQ4000.7

锻件通用技术要求

JB/ZQ4286

包装通用技术条件

GB4720

电控设备第一部分低压装置设计规范

SD19

电测量仪表装置设计技术规程

GB3323

钢熔化焊对接接头射线照相和质量分级

GB5677-1985

铸钢件射线照相及底片等级分类方法

GB6402-1991

钢锻材超声纵波探伤方法

JB8

产品标牌

GB755

电机基本技术要求

GB4208-93

外壳防护等级分类

GB12348-90

工业企业厂界噪声标准Ⅱ类混合区评价标准

上述标准均为协议签订截止日时的最新有效版本。

三、采制样机总的性能参数

参数名称

单位

性能参数

备注

设备总参数

设备制造厂

XXXX仪器股份有限公司

型号

5E-CYH

结构形式

门式跨零采二

采样头升降驱动

链轮链条升降

采样头采样形式

整车全断面闭口爪式采样器

跨度

m

利用原有大车行走机构

适用车辆

m

通用车型C60-C80

设备本体整机质量

t

约14（设备本体）

设备总功率

kW

60/套

最大采样行程

mm

2800（按照过车高度调整）

采样最大粒度

mm

≤90

最大采样量

L

10~18L/次

制样粒度

mm

≤13

全水份适应范围

%

采样≤14%

采样器缩分比

1/3~1/5

缩分比

1/4-1/32

3点采样时间（连采单卸）

s

180

余煤处理

弃料返排车厢

控制方式

PLC+工控机（自动/半自动/手动）

设备电压等级

V

三相四线、AC380

电机防护等级及绝缘等级

IP54、F

大车行走机构

利旧

小车行走机构

驱动方式

电机驱动

控制方式

变频控制

供电方式

滑车滑缆

行走距离

m

利用原有行走轨道

走轮直径

mm

250

最大行走速度

m/min

20

减速电机型号

HFL67-YEJ1.5KW/4-59.72-K-N1-0

功率

kW

1.5kW×2（台）

缓冲器型式

聚氯酯

制动器型式

电磁制动

链升降采样机构

采样头型式

闭口爪式采样头

升降形式

链轮升降

采样头转速

r/min

30

采样头钻取深度

mm

3300

采样头提取煤样的最大粒度

mm

200

升降速度

m/min

8

采样量

L

10~18L

采样头外筒直径：

mm

273

采样头材质

高锰钢

采样头使用寿命

筒体部分：

5000h

采样头数量

1个/台

电压

V

380

旋转电机功率

kw

7.5

升降电机功率

kw

7.5

电机防护等级及绝缘等级

IP54、F

采样头制造商

XXXX仪器股份有限公司

除铁给料皮带机

输送机型式

胶带式

输送机型号

GP4030.00

输送机速度

m/s

0.17

输送机出力

t/h

2.5

减速电机型号

WB150-LD-71-1.1

皮带给料机壳体材质

Q235

电压等级

IP54

电机功率

Kw

1.1

电机防护等级及绝缘等级

IP54、F

输送机数量

1套

输送机制造商

XXXX仪器股份有限公司

破碎、混匀系统

型式

环锤式

型号

CPH0302.00

转速

rpm

920

破碎能力

t/h

5

最大入料粒度

㎜

≤200

出料粒度

㎜

≤6

破碎电机型号

Y2-132M-4-B3-IP54

破碎电机功率

kW

7.5

清扫减速电机型号

WB120-WD-71-0.55

清扫电机功率

kW

0.55

混匀机容积

L

20

混匀机减速电机型号

KCLX47-Y1.1-31.43-K-B1-90°

混匀机电机功率

kW

1.5

弃料缩分皮带机

型式

胶带式

型号

QP3040

带宽

mm

300

带速

0.17m/s

流量

m³/h

3-4

减速电机型号

WB150-WD-43-1.1/4P-W1

电机功率

kw

0.75

链刮板缩分器

型号

LSF30L/R.00

型式

皮带链刮板缩分

缩分比

1/4-1/16

减速电机型号

NMRV50-20-Y0.55-FL

电机功率

kW

0.55

缩分比调节方式

PLC程序调节

集样器

型号

FYL0812A.00

形式

转盘式

切换方式

自动/就地点动

减速电机型号

SCL77-YEJ0.75/4P-282.5-K-B1-270゜（带制动电机,法兰ΦG=250）

集样桶数量

只

8

集样桶容积

L

12.5

集样桶材料

不锈钢

电控系统

PLC厂家

XXXX

PLC型号

S7-200

低压元器件厂家

XXXX

变频器厂家

XXXX

变频器型号

大车：

FRN5.5G1S

小车：

FRN3.7G1S

工控机厂家

凌华

工控机型号

RK610

电控柜尺寸

1000*1900*450

电铃

自动定位系统

定位传感器

型号

T30U系列HRT系列

旁路溜管

溜管外径

mm

219

溜管厚度

mm

2

溜管材质

镀锌管

弃料形式

斗提机

输送能力7t/h

电机功率3kw

移动梭式皮带机

输送能力7t/h

电机功率1.1kw

控制室、制样室

形式

夹心泡沫板房结构

主电源电缆、远程信号、通讯线缆（买方负责）

主电源功率

kW

60

主电缆长度

米

不＞100mm

主电缆敷设方式

埋管/线缆沟/利用原线缆沟/桥架

与翻车机连锁信号

无线连接

四、系统流程说明：

该方案适用于两条火车轨道进行采制样，两轨道中心距为11m，而且两轨道中间无障碍物；该方案具备自动采制样功能。

采样模式为符合国标分层全断面采样，采样选点在任何种工况条件下均为随机、有效，代表性强；采用超声波定位系统进行车厢定位，不损伤车厢壁和火车底板；行走机构均用变频控制，起停平稳，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≤13mm的煤样，破碎后的煤样混匀搅拌完成混匀搅拌后、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+斗式提升机输送至火车采样车厢。

五、采制样结构说明

1、设备功能完整，技术先进，并能满足人身安全和劳动保护条件。

2、设备均正确设计和制造，在正常工况下均能安全、持续运行，而不应有过度的应力、振动、温升、磨损、老化等其它问题。

3、设备零部件采用先进、可靠的加工制造技术，有良好的表面几何形状及合适的公差配合。

所有外购配套件均选用优质、节能、先进的产品，并有生产许可证及产品检验合格证，严禁采用国家公布的淘汰产品。

卖方应对外购部件及材料进行检验，并对其质量负责。

4、所使用的零件或组件应有良好的互换性。

5、全部钢材均进行预处理，去掉轧氧化层、外锈及异物，以确保焊缝和油漆质量。

涂漆质量和颜色符合JB2299的规定。

6、主要承载结构采用碳素结构钢制造，其化学成分和力学性能符合GB700-88的规定。

关键部分落煤管及料斗采用不锈钢制造。

7、钢板对接采用埋弧焊完成，保证焊透。

主要角焊采用埋弧焊，CO2气体保护焊等自动或半自动焊的方法完成，保证有足够的焊深。

按等强度原则选用焊条，焊条大批量使用前应作工艺试验。

六、改造采制样机主要设备性能要求

1、小车总成

采制样机小车总成均由专业起重机厂家设计并制造，采用专业起重机厂生产的通用门式起重机桥架装置。

小车总成在大车主梁上运行，结构稳定，承载能力好，行走速度约20m/min。

大小车电机均采用变频控制，确保其启动或停止平稳可靠，并根据计算机发出的指令，带动采样器沿运输车厢纵向或横向运动，到达随机采样点的纵向或横向坐标位置。

2、闭口爪式采样器总成

采样头总成采用拥有自主知识产权的爪式闭口采样器完成取样过程。

采样器的动作由液压系统和旋转系统实现。

液压系统为国内专业知名厂家生产。

旋转系统的核心件采样动力箱安装在升降装置中间位置，驱动采样头作旋转运动，旋转电机功率为7.5Kw，减速比为29，其结构紧凑，传动效率高，润滑条件好。

爪式闭口采样器的特点说明：

5E系列采制样机采用拥有自主知识产权的爪式闭口采样器，专利号为：

ZL01230110.8。

其主要特点如下：

a.采样方法符合国标：

外螺旋双筒内运动爪式采样器（简称爪式闭口采样器）是根据国标GB/T19494.1—2004设计的采样器，完全符合该国标中7.3.1.2b项深部分层取样的标准要求。

b.采样粒度的适应范围：

爪式闭口采样器是目前国内采样粒度最大的采样器。

采煤用采样头最大外径φ250mm的采样器，在采样工作时的有效开口尺寸最大可达φ200mm，也就是说小于φ200mm粒度的物料均有被采取的可能。

采样工作时，采样器头部的二片爪子张开后往下旋转切割行进，故对应采范围内的大块矸石、异物等均能采入，不存在排斥大块煤和矸石的现象，采样过程公平、公正，并杜绝了人为因素的影响。

c.水分适应能力高低和抗粘堵性能：

爪式闭口采样器是目前国内市场上水分适应性最高的采样器，并且也是最能克服物料沾堵的采样器，这是因为在该采样器的储样内桶中，配有活塞推杆式自清洗装置（类似于注射器形式），此装置能将采样器所采取的全部子样完全推出储样内桶，有效消除了采样器的沾样、混样、堵样等现象。

维护方面，因该采样器采用特有的中空储样桶式设计，除采样器头部的爪片及其连接件部分因受物料摩擦属易损件外，正常情况下其余部件使用寿命均在3年以上。

d.车厢底板上煤层的取样性能和子样的完整性、代表性：

爪式采样器是国内市场上使用率最高的闭口式采样器，因其在将子样采取到内筒和爪片范围内以后，采样爪自动闭合的特性，能实现在采样过程中杜绝撒样、漏样现象的要求，确保所采子样的完整性，并能采取距车厢底板5公分以内的物料，能够真正达到全车厢或全断面分层随机采样的要求，有效的保证了采样工作和所采子样的公正性、客观性。

e.采样量大小及随机调整功能：

爪式采样器是一种子样重量可根据实际需要随时调整的采样器，此工作可在控制采制样机的上位机系统中（经过授权后）用鼠标点击方式简单完成，能方便、快捷的完成对采样工作时子样量大小的调节，因此该采样器可以通过调整子样数或调整子样质量两种方式来适应物料运输总量变化的要求。

3、升降机构

升降机构由升降装置及导向装置组成。

升降装置采用成熟可靠的链式升降，确保采样器在升降过程中的工作稳定性；导向装置采用滚动摩擦的工作方式，机件磨损量极小，易于安装拆换，润滑要求低，灵活而耐用。

根据计算机发出的指令，升降装置能将采样器沿运输车厢深度方向运动，到达随机采样点的深度坐标位置，完成车厢内的取样工作。

4、除铁给料皮带机

我公司新型除铁给料皮带机板式结构，外观大方，美观，整机物料接触区域密封设计，防尘效果好（见图2）。

图2：

除铁给料皮带机三维图

皮带机设置多处开合门式结构的清理、观察孔，方便清堵和观察皮带的运行状况；除铁器设置在皮带的密封罩壳内，设计为翻转结构，方便清除吸附的铁件；在皮带机头部设置带预紧力弹簧的清灰装置，将皮带表面的粘附物清除干净。

除铁给料皮带机采用全封闭式皮带输送机，除铁给料皮带机应配置永磁除铁器，方便人工排除铁质杂件功能，从动滚筒具有自清洁功能,头部有刮板式外清扫器使物料不易污染，尾部螺旋张紧装置用于张紧皮带和调偏，并具有防跑偏措施。

输送带采用丁晴橡胶材质，夹三层尼龙网，胶带宽度为400mm,厚度为8mm。

5、缩分器

我公司的专利产品——皮带链刮板缩分装置，将刮扫器的刮扫轨迹与皮带表面重合问题得到了有效解决：

首先，在输送物料的皮带机上增加了托板机构，该机构可确保皮带在输送过程中不会因自身重力作用下垂或因物料负荷作用形成凹型表面，使皮带面保持平整；其次，链刮板装置改变了老式的以圆心为支点，刮扫器通过旋转形成圆弧形刮扫轨迹的缩分方式，采用链条传动，使刮扫器形成直线形刮扫轨迹的新型刮扫缩分方式。

以上两点结合，直线形刮扫轨迹的缩分器与平整无凹凸的皮带面将形成良好的匹配，因此，该装置即可确保缩分过程中物料刮扫干净无遗漏，又可避免输送皮带在缩分过程中受到损伤。

为更好的满足用户使用需要，链刮板缩分器的开口尺寸和对物料流的切割次数，均可根据现场实际需要进行调整，确保满足国标GB474中“切割器开口尺寸至少应为被切割煤标称最大粒度3倍”和“初级子样的最少切割次数为4次”的明确要求。

缩分比符合煤样缩制时其最小重量与粒度级配的关系。

6、破碎系统

破碎机采用环锤破碎，选用PC0302.00型破碎机。

破碎出力可以达到3T/h。

混匀系统破碎系统的结构特点与参数说明：

a）破碎机破碎后的煤样粒度为≤13mm，大于13mm的煤量不超过5%。

b）破碎机内不发生“饼煤”及粘附现象（水分含量≤14%）。

c）破碎板和锤头等的使用寿命在5000小时以上。

d）破碎机设计合理，方便打开清扫，破碎机一般不发生堵煤现象，既使在水份较大的情况下产生堵煤时，也能方便地打开机壳进行处理。

为了保证系统能正常工作及由于大块不易破碎的物料进入破碎机而造成设备的损坏

e）破碎机设有自动清扫防堵能力，能定期自动对碎煤板上遗留物料进行清理。

该装置采用仿汽车雨刮器原理，用专用的电动机作为动力，带动碎煤板前的两块刮煤块做往复运动，将破碎时沾附在碎煤板上的湿煤或粉煤，在第一时间清除干净。

该装置的优点是使破碎机水分适应性得到大幅度的加强，同时更有效的杜绝煤样破碎过程中因沾附而产生的混样现象。

f）破碎腔出料粒度控制筛板采用不锈钢长圆孔结构，极大程度上减少破碎腔因筛板粘附问题引起堵塞的情况。

g）物料混匀整流装置是我公司破碎系统中的一个新型发明，它位于破碎机出料口下部的机架上，在系统中起到混匀一次采样的料样和调整缩分皮带上样品流量的作用，确保缩分后的料样更具代表性。

该装置应设计为活动式，可围绕机架支腿上连接座中的转轴旋出破碎机外，方便检修，清扫。

经破碎机出来的物料在混匀整流装置内充

分搅拌均匀后，再按一定流量进入到弃料缩分皮带，可起到整流的作用，并可同时确保被缩分的物料是一个均匀料样，使缩分后的用来分析的样品更有代表性。

混匀机可通过托架上的行走轮在机架轨道上的运动，很方便的将混匀机移动或取出。

较大的减轻了安装、现场调试、维修的劳动强度。

减少了维修周期。

物料混匀整流装置选用台湾原装进口的电动推杆控制出料口大小，推杆力最大可达400牛顿，电机功率0.75kw。

物料混匀整流装置容量：

30L/桶。

祥见下图：

图五：

混匀机三维图

7、集样器

集样器采用自动换罐的电动集样器，样品收集器由转台、集样桶、电机减速机、接近开关、支撑架等部分组成。

集样瓶装有瓶盖，可减少水分损失，集样瓶应定位准确，取瓶方便。

作全水份分析用样品的储存罐必须密封，水份损失率不得超过0.5%。

集样桶在转台上，转台转动角位移的终点由接近开关控制，容器不在填料位置时，有密封盖盖上，避免水份损失。

样煤传输及破碎系统能适应多矿同时来煤，不混样。

样品罐材料：

不锈钢（1Gr18Ni9Ti）。

集样瓶数量：

8个，单瓶容积12.5kg。

8、弃料系统

弃料系统由弃料皮带、提升机、移动梭式皮带机组成，移动梭式皮带机将缩分后剩余的料样返到采完样的火车车厢。

9.1弃料输送方式设计采用弃料提升机，能自动完成将破碎缩分后的弃样，完全提升到梭式弃料皮带机进料斗内的工作。

该装置进料前设计有螺旋给料机，防止物料堵死在提升机进料口；同时该装置具有输送速度快，密封性能好，无粉尘飞扬和样料遗漏等优点。

9.2梭式弃料皮带机采用防尘电机及配套减速机驱动，皮带设有松紧调节装置和刮板装置，并具有特殊角度的倾斜挡边设计，同时该皮带机具有伸缩性能，在采样过程中皮带机伸长，将弃样返排到火车车厢内，弃料完成后，皮带机可自动缩回，避免不进行采样工作时影响火车通行。

9、操作制样室

操作、制样室采用板房结构，操作室面积≮4㎡，制样室的面积≮20㎡

10、超声波全自动定位系统

采用了先进的超声波自动定位系统，在采样范围内能自动并准确的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，完全避免了人为因素的干扰。

具体工作方式：

当运煤车辆停稳静止后，采制样机大车启动并按照图示方向开往运煤车上部，安装在大车上的纵向定位超声波在大车启动的同时开始不断探测，当纵向定位超声波一旦感应煤车车厢尾部，可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，而安装在小车底部的横向定位超声波也同时开始不断探测，并且最终在感应到车厢靠小车方向的边缘后开始横向的随机读数定位（请注意超声波的安装位置），自动完成运煤车辆的车厢定位工作和车厢内随机取点的工作。

11、电气控制系统

整套更换电控系统，控制系统由可编程控制器（PLC）和上位机构成。

核心部件采用可编程控制器（AB品牌PLC），性能可靠，安全稳定。

高低压电器采用进口品牌，电路标准化设计，确保设备运转效率。

设有手动/半自动/自动三种工况供用户选择（手动主要用于检修和调试工作，半自动主要用于有针对性的抽检工作，自动主要用于日常采制样工作），并具有自动检测所采物料面高度的功能。

水平行走部分采用变频、编码、制动控制，启动平稳，定位准确；上位机配置专用工业电脑工控机，确保电脑的防尘、防震、抗静电性能。

上位机软件提供标准的通讯接口，与PLC相互通讯，接受并显示工况信息、故障信息、采样点数、车型资料、煤种、时间、班号、操作者等信息。

操作人员可随时掌握现场情况，及时处理各种问题，也能根据实际需要进行设置操作，接受PLC传送的数据及各种有关的信息。

上位机操作设置管理级别，将操作、维护、管理分开。

为做到每次采样都有据可查，控制系统可将大量相关数据存入数据库，并自动对每次采样的操作人员名字、采样模式、采样时间、采样点坐标等参数做实时记录，以备查询或调用。

七、供货范围

1、供方提供2台套功能完整的门式火车入厂煤自动采样装置设备和材料，并对设备进行生产、安装、调试及终身售后服务整个流程负责.

2、附表1设备本体清单表（单台套）

序号

名称

规格型号

单位

数量

制造厂名

备注

1

大车总成

利旧改造

套

1

XXXX

更换减速电机

2

小车总成

XC-2730-720

套

1

XXXX

3

操作室

4㎡

套

1

XXXX

4

制样室

20㎡

套

1

XXXX

5

湿煤旁路系统

内径：

0.3m

套

1

XXXX

6

闭口爪式采样器

BCTN20.00

套

1

XXXX

7

升降机构

LC27328J.00

套

1

XXXX

8

除铁给料皮带机

GP4020.00

套

1

XXXX

9

环锤破碎机

PC0302.00

套

1

XXXX

10

物料均匀整流装置

JB30B2.00

套

1

XXXX

11

弃料缩分皮带机

LSPD3025.00

套

1

XXXX

12

提升机

TD160.00

套

1

XXXX

13

移动梭式皮带机

SSPD40.00

套

1

XXXX

14

集样器

FYJ0812.00

套

1

XXXX

15

电控系统

套

1

XXXX

含程序

16

超声波定位系统

套

1

XXXX

17

设备间电缆

套

1

XXXX

18

与翻车机联锁系统

套

1

XXXX

附表2随机备品备件表（一年用）（单台套）

序号

名称

规格和型号

单位

数量

产地

生产厂家

备注

1

采样爪

BCT20N.04

付

1

长沙

开元机电

免费

2

弹性圆柱销

槽销24x6

件

8

3

联接板

BCT24N-01

件

4

4

盖型螺母

BCT20N-02

件

8

5

销轴

BCT20N-05

件

8

附表3专用工具表（单台套）

序号

名称

规格型号

单位

数量

产地

生产厂家

备注

1

活动扳手

12"-300mm

套

20

长