系統(tǒng)參數(shù)
采樣機最低點到地面的距離：≤4500mm
小車行走機構行程：2600mm
大車行走機構行程：13000mm
采樣深度：2800mm
軌距： 5500 mm
跨距： 6300 mm（凈寬5900mm）
物料參數(shù)
品種：煤、鐵料及其他散裝物料
標稱最大粒度： mm
密度：
標準和規(guī)范
汽車采制樣裝置的設計、制造、包裝、運輸、儲存、驗收遵照下列標準及其它有關中國國家標準和規(guī)范：
GB/T 19494.1-2004 煤炭機械化采樣第1部分：采樣方法
GB/T 19494.2-2004 煤炭機械化采樣第2部分：煤樣的制備
GB/T 19494.3-2004 煤炭機械化采樣第3部分：精密度測定和偏倚試驗
GB211-84 煤全水份測定辦法
關鍵技術處理
A：采樣關鍵技術
· 螺旋升降機構為箱式結構，雙鏈條傳動，確保螺旋鉆遇硬塊不偏移。
· 螺旋鉆鉆頭為錐形結構，采用硬質合金刀頭，對凍煤、塊煤、矸石等物料具有很強破碎能力。
· 螺旋采樣機配專門棄料通道，減少揚塵。
· 大小車行走機構采用吊掛式結構，配機械、電氣雙層保護。
· 大小車行走機構、升降機構配計數(shù)檢測，使采樣更加準確。
· 關鍵設備驅動裝置選用進口品牌產(chǎn)品。
B：防堵措施
· 溜管內徑較大或遠大于實際煤樣流量要求的管徑。
· 溜管的傾斜角都大于60度。
· 采制樣設備聯(lián)接溜管采用不銹鋼制作（棄料溜管除外）。
· 易堵部位設有檢修孔及擊打振動裝置。
· 皮帶機入料口設有料流導向裝置，對水份較大的物料有很好的防堵效果。
· 錘式破碎機配置疏通裝置，保證不積料、不堵塞。
C：防止水分損失及防粉塵處理措施:保證全系統(tǒng)為全密封設計
· 二級采樣的頭部設有聚胺酯板，避免損傷皮帶，亦可防止粉塵外泄。
· 輸送機外罩蓋板，二次采樣機外罩、檢修孔等處用橡膠密封。
系統(tǒng)設備描述
系統(tǒng)綜述
根據(jù)以上技術要求及設計標準、規(guī)范，汽車橋式螺旋鉆采制樣系統(tǒng)設備布置詳見方案圖。工藝流程簡述如下：
螺旋鉆采樣機、螺旋鉆升降機構、部分電控系統(tǒng)安放于小車行走機構上，制樣設備及主控系統(tǒng)安放于地面上專用房內，小車行走機構可在橋式大車行走機構上左右（汽車車廂寬度方向）移動，大車行走機構可沿著道軌前后（汽車車廂長度方向）移動。大、小車行走機構安放于行車架上。
采樣開始時，根據(jù)輸入的車廂型號，大、小車行走機構及螺旋鉆先復位（在沒有復位的情況下），根據(jù)輸入的廠家代碼，樣品收集器自動將相應樣品罐轉換到位（在一天開始時，第一廠家的樣品罐是隨機選取的）。然后，計算機讀取一個隨機采樣點位置號（主控系統(tǒng)設計時，根據(jù)車廂型號按照相關國家標準將車廂劃分若干采樣點），大、小車行走機構根據(jù)此位置號分別向前（后）、左（右）移動相應位移后，螺旋鉆頭逐漸插入到煤堆中采取子樣，子樣上升到螺旋鉆頂部后將樣品存于樣品斗內。
螺旋鉆到達指定深度后（由深度檢測開關控制），鉆頭提起，選取下一采樣點（在同一車廂需多點采樣的情況下），同樣將樣品存于樣品斗內。當同一車廂的煤樣采取結束后（三點采樣），大、小車回到卸料位置，打開樣品斗門，樣品卸出到初級皮帶給料機上。初級皮帶給料機設有控制閘板將樣品均勻地送入破碎機破碎到所需粒度，然后落入次級皮帶給料機中。安放于次級皮帶給料機之上的二次采樣機旋轉切割料流得到最終樣品通過溜管進入密閉的旋轉式樣品收集器中，余料通過次級皮帶給料機頭部卸料口送入棄料池（用戶自備）。至此，一輛車廂采樣結束。以下的工作依此重復進行。
大、小車行走機構
LH橋式采樣裝置本體，采用橋式行走機構，變頻加減速，啟動停止運行平穩(wěn)。橫跨汽車車廂進行采樣作業(yè)，并允許汽車從本設備下通過。
采樣裝置安裝在小車行走機構上。依靠大、小車行走機構可按要求在車廂頂部全部區(qū)域中進行隨機一點取樣，也可按國標布點取樣。取樣深度最深可達2.8m。
設備特點：
大車行走機構采用箱體雙梁橋式結構，剛性好，可滿足現(xiàn)場要求，大車行走機構頂部及小車行走機構行走橫梁側端設計有行走平臺，便于管理和維護。
螺旋鉆采樣機安裝于小車行走機構上，采樣選點靈活、方便。
大、小車行走機構驅動可采用變頻控制，運行平穩(wěn)、無沖擊。
大、小車行走機構兩端安裝有聚胺脂緩沖器。
螺旋鉆采樣機
AS220型螺旋鉆采樣機在φ245mm定位管中裝有φ220mm的螺旋取樣器，在電機驅動下，以272r/min的速度提取煤樣。螺旋取樣器葉片由不銹鋼制作，為方便于插入煤中，頭部設計成錐形，根據(jù)物料特性在螺旋鉆錐體表面裝有硬質合金截齒鉆頭。采樣時，采樣頭鉆入煤中，在螺旋轉動作用下，采樣器一邊靠鉆頭和截齒破碎大塊煤，一邊將鉆碎的煤柱提取上升，煤樣上升到頂部后即可進行縮分，縮分后的物料進入樣品斗中，其余物料沿著定位管外壁返回車廂中。螺旋鉆鉆入深度可達2800mm，保證采取煤堆全斷面的物樣。
設備具有如下特點：
采樣器頭部裝有合金刀頭，可破碎大煤塊。
螺旋葉片用不銹鋼制作，不粘料，不同煤種的煤樣之間污染小。
螺旋鉆可反轉清洗鉆體內的物料。
樣品斗門的開啟由電動推桿控制，可通過PLC在時間的控制下根據(jù)需要進行動作。
螺旋鉆升降機構（專利產(chǎn)品，專利號：ZL 2007 2 0037720.0）
螺旋升降機構為箱式結構，雙鏈條傳動，確保螺旋鉆遇硬塊不偏移。該機構由鏈輪、鏈條、減速器、導軌、安全限位機構等部分組成。工作時，螺旋鉆在由鏈輪操動的鏈條牽引下按系統(tǒng)設定的行程沿導軌上下動作。螺旋升降機構配專門棄料通道，減少揚塵。
鏈條通過鏈條夾板固定在螺旋鉆上，鏈條的兩端裝有鏈輪，驅動裝置通過減速機帶動主動軸系上的鏈輪旋轉，驅動裝置帶有速度檢測，可防止鏈條過度運動，通過預先設定的圈數(shù)和接近開關來控制鏈條的轉數(shù)，采用變頻調速控制，下降時控制放慢，上升時速度加快，帶動螺旋鉆做上下往復運動，使螺旋鉆定位準確。
初、次級皮帶給料機（初級皮帶機可調速）
QXSF系列樣品給料機是我公司為機械自動化采制樣系統(tǒng)專門開發(fā)研制的配套設備，它具有可調的低速運行功能和良好密封性能。
給料機主要由以下幾部份組成：機架、頭、尾滾筒、托輥、膠帶、張緊裝置、驅動裝置、頭、尾罩殼、清掃裝置和密封導料槽板等。初級皮帶機在設計中采用了變速裝置和調節(jié)料門等措施，實現(xiàn)整形及均勻、適量輸送物料。
該設備具有如下特點：
整機結構合理，全密封外罩，有效防止水分的散失和粉塵外泄；
設置手動調節(jié)活門，用以控制被輸送物料的厚度，保證給料的均勻性，提高樣品縮分精度；
具有刮板清掃器，避免濕細物料在皮帶上的粘結；
采用螺栓張緊裝置調整皮帶跑偏并避免因皮帶老化而造成的松弛、打滑；
錘式破碎機（專利產(chǎn)品，專利號：ZL 201320392045.9）
HJC系列破碎機是本公司消化，吸收國內外資料，開發(fā)研制的新型機，專為采樣系統(tǒng)設計，具有優(yōu)良的破碎性能、獨到的防堵塞功能。主要用于煤、煤矸石、爐渣、頁巖、焦炭、方鉛礦、菱鐵礦、疏松石灰石、閃鋅礦、褐鐵礦等抗壓強度不超過150Mpa的物料的破碎，尤為適合物料的細碎。
HJC系列錘式破碎機由轉子、機體、驅動裝置等主要部分組成，配置疏通裝置（對于濕粘物料疏通防堵塞）。
該設備具有如下特點：
破碎機采用環(huán)錘式結構，保證物料破碎到所需粒度。
配置疏通裝置，保證不積料、不堵塞。
錘頭材質為ZGMn13、耐磨，使用壽命長。
篩條為合金鋼，經(jīng)鍛打、特殊熱處理后，使用壽命長，耐沖擊。
上部翻轉式檢修門，檢修、維護方便。
軸端設置有零速開關，發(fā)生故障能及時報警。
二次采樣機（縮分器）
RSDL40-40型次級采樣機由制動電機、減速器、旋轉斗式采樣頭、接近開關和帶防護罩的鋼結構支架等組成。旋轉斗式采樣頭由不銹鋼制成；裝在鋼結構架上的具有制動功能的電機用來驅動和定位采樣頭；采樣在每次行程的終點卸料，行程的終點由接近開關控制。次級采樣機驅動功率為0.55KW，開口尺寸40mm，由PLC控制按預編采樣周期（可調整）進行采樣。二次采樣機實質為縮分器，它與次級給料機進行優(yōu)化組合為一體，形成獨立的二次采樣單元。
縮分比通過PLC設定的采樣周期進行調整。
工作順序：1．間隔計時器起動采樣機電機；
2．采樣頭旋轉經(jīng)過物料流并刮取物料，直到接近開關觸發(fā)；
3．接近開關觸發(fā)后，電機斷電并施加制動。將采樣頭停止并保持在卸料口上部，同時將物料拋入卸料口；
4．PLC內部計時器計時進入下一周期。
該設備具有如下特點：
采樣刮板頭部設有聚胺酯板，確保既能完整地刮取煤流的全斷面，又不會損傷皮帶。
刮斗采用不銹鋼制作，并采用圓角過渡，保證內部不積料，更換方便。
采樣間隔采用上位機設定可，根據(jù)應采樣的子樣數(shù)進行調節(jié), 以適應煤流多變的特點。設置采樣周期0~9999s可調（根據(jù)需要也可選用更寬的調節(jié)范圍），使用直觀、方便。
采用非接觸式接近開關檢測、定位采樣頭，控制準確、可靠。
防護罩設有觀察門，方便檢修、調試。
通過調節(jié)二次采樣周期調整縮分比，使縮分比符合煤樣縮制時其最小重量與粒度級的關系。
樣品收集器
SC-R6型樣品收集器為6罐式，主要由制動電機減速器、支撐框架、上下轉動盤、測試板、行程開關等組成。上、下轉盤之間安放6只樣品收集罐，由系統(tǒng)程序控制電機工作。
上下轉盤與傳動軸組成一體，下盤安放樣品罐，上盤裝有活動式接料罐蓋。由定時器控制電機工作，電機工作時帶動傳動軸，轉盤及樣品罐一起旋轉某一角度（60）°接取樣品。此時，行程開關發(fā)出制動信號，電機制動同時計時，到達某一設定的時間后，再次啟動電機，使空的樣品罐又跟著旋轉某一設定角度，到達進料口下方接取樣品。操作人點取放樣品罐并不影響整個設備工作。
特點：
全封閉，將水份損失控制在最小。
一臺設備能用于不同批次不同煤種的樣品收集。
樣品罐取放方便。
每只樣品罐容積為25L。
電氣控制系統(tǒng)
1） 概述
該采樣制樣裝置包括大、小車行走機構、螺旋鉆采樣機、升降機構、給料機、破碎機、二次采樣機、樣品收集器。大、小車行走機構是采樣裝置的載體，大車行走機構沿汽車車廂長度方向運動，小車行走機構沿汽車車廂寬度方向運動。
預先在地面上畫出汽車預停區(qū)域，當汽車停在預定區(qū)域內時，上位機隨機選取一個采樣點，然后在計算機的控制下，采樣機將定位在車上方任一選定的位置鉆取煤樣，經(jīng)皮帶輸送機輸送給破碎機，由二次采樣機按照給定比例留取煤樣放入相應的集樣罐中。
采樣前，先將車廂型號、供貨商名稱等參數(shù)輸入計算機，（也可通過刷卡系統(tǒng)或者與地磅刷卡系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)通訊）根據(jù)預先存入的各種車型的尺寸，采制樣控制系統(tǒng)檢測樣品收集器是否旋轉到指定的位置。例如：假設現(xiàn)有三個廠家的煤種，分別為廠家1、廠家2、廠家3，系統(tǒng)內部同時設有3個變量A、B、C，此3變量分別與樣品罐a、b、c一一對應，但廠家1、廠家2、廠家3與變量A、B、C隨機對應。
系統(tǒng)保證同一天中，同一廠家的樣品與樣品罐（在化驗結果出來之前，均以代碼方式顯示）唯一對應。
采制樣中的聯(lián)鎖檢查條件為：
（1）在大、小車行走機構運行中，料倉門必須處于關閉位置上，螺旋鉆必須在上限位。
（2）采樣機下降前，大小車必須處于靜止。
（3）先打開破碎機和二次采樣機，然后開啟皮帶輸送機。
（4）先停止皮帶輸送機，然后關閉破碎機和二次采樣機。
為了使用和維護方便，控制系統(tǒng)除了能夠進行程序控制外，還可以對各個設備發(fā)出單獨的動作指令，且對指令的合法性做出檢查。對于違反聯(lián)鎖條件的指令拒絕執(zhí)行。
本系統(tǒng)具有在線故障檢測和報警功能，出現(xiàn)報警信號時，立刻關閉故障點以上設備，故障點以下設備順序延時停機，發(fā)出報警音響，同時，系統(tǒng)自動存儲當前的各種數(shù)據(jù)，以便系統(tǒng)恢復正常后能繼續(xù)進行程序控制。
2）硬件設計
主控系統(tǒng)采用PLC控制。包括CPU模塊、數(shù)字量輸入模塊、數(shù)字量輸出模塊。輸入模塊用于接收選擇旋扭、電機故障信號、集樣罐定位信號、及料倉門位置信號等。
輸出模塊用來輸出指令。根據(jù)PLC輸入模塊的狀況發(fā)來的指令運行，控制輸出回路的開關信號。包括系統(tǒng)中電機的啟停、故障報警、位置指示等。為了使用和維護的方便， I／O點設有10％的冗余量。
3）軟件設計
為使系統(tǒng)主運行參數(shù)顯示直觀、控制方便，控制系統(tǒng)采用計算機與PLC通訊，本系統(tǒng)上位機的人機界面和控制軟件用VB開發(fā)的。支持報警系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，PLC本身自帶通訊接口，可以實現(xiàn)上下位機以及更高層次的廠級連網(wǎng)。
運行時主界面分為1個主窗體，若干子窗體，主窗口用于動畫模擬現(xiàn)場設備運行和其狀態(tài)。
主窗體右側用于顯示運行方式、進給值、煤種、車型數(shù)據(jù)等信息的狀態(tài)參數(shù)以及半自動操作按鈕，參數(shù)的不同將會產(chǎn)生相應的采樣效果。運行界面可根據(jù)用戶要求更改。
若干子窗體用于操作員的操作權限設置、汽車車型數(shù)據(jù)的維護，采樣相關的參數(shù)修改等。
當發(fā)生故障時，系統(tǒng)會自動彈出當前故障的故障碼和可能的故障原因，并且故障點閃爍提示操作員。
另外還有采樣報表和工作日志等窗體，可以保存、瀏覽和打印當日工作狀況。
