入埸煤采样机

1、一种入场煤采样机，它包括由龙门框架式结构的大车和以水平反滚轮 结构安装在大车横梁上的小车组成的行走机构及其计算机控制系统，其特征是 在小车上还安装有工作机构，工作机构由采样系统、制样系统和集样系统组成， 采样系统和制样系统安装在小车的两侧，采样系统采用钻取式采样头和垂直式 螺旋提升机构，提升机构上端与制样系统之间以料斗相联接，制样系统由破碎 机构和缩分机构构成，缩分机构的下面带有漏斗，集样系统的料瓶安装在缩分 装置的下面。
2、根据权利要求1所说的入场煤采样机，其特征是提升机构的螺旋提升 体上端带有反螺旋，采样头的下端嵌有刀刃。
3、根据权利要求1所说的入场煤采样机，其特征是制样系统中的缩分机 构采用旋转锥壳式缩分器，旋转锥壳式缩分器具有三层可转动锥壳，锥壳上开 有缝隙，第一层锥壳上具有调节档板，缩分器的驱动和缩分比调节采用行星差 动器。
4、根据权利要求1所说的入场煤采样机，其特征是大车上装设有清扫装 置，它由固定安装在大车上的气泵、联接于气泵出气口的由管道、阀门组成的 管路附件及联接于管路末端的喷嘴组成。
5、根据权利要求1所说的入场煤采样机，其特征是计算机控制系统中的 信号传感器采用超声波探头和光电编码器，超声波探头安装在大车的两侧，光 电编码器安装在大车和小车的被动轮轴上。
6、根据权利要求1所说的入场煤采样机，其特征是计算机控制系统采用 三段码的输入方式，三段码由煤种代码、产地代码和车型代码组成。
7、根据权利要求1所说的入场煤采样机，其特征是计算机控制系统中的 模拟量输入端并联有电阻R和稳压二级管D。
8、根据权利要求1所说的入场煤采样机，其特征是计算机控制系统中由 接触器触点组成的逻辑电路构成驱动系统的保护电路，利用大车左右行控制接 触器1C、2C的常闭辅助触点组成大车左右行互锁电路，利用小车前后行控 制接触器3C、4C的常闭辅助触点组成小车前后行的互锁电路，利用采样头 升降控制接触器5C、6C的常闭辅助触点组成采样头升降互锁电路，同时将 5C、6C的常闭触点连接于大车和小车行走的控制电路中。

本发明涉及一种入埸煤采制样机械，它是火力电站及其它行业 实现在煤车顶部按国家标准采制煤样，并打印出采样报告的现代化 机械。\n目前，火力电站入埸煤车的煤样采制是由工人到煤车上人工收 集煤样，然后将收集的大批煤样送实验室进行破碎、缩分，制成标 准煤样。因采样点的数量、分布和取样深度均对煤样数据有很大影 响，所以手工采样影响煤质数据监测的可靠性，给电站经济运行带 来很大困难，同时工人的劳动强度极大。\n本发明的目的是提供一种入埸煤自动化采样设备，消除人为因 素对煤质数据监测的影响，同时降低工人的劳动强度。\n本发明的目的是这样实现的：它由控制系统、行走机构及工作 机构组成，行走机构包括大车和小车，工作机构安装在小车上，工 作机构由采样系统、制样系统、集样系统组成。采样系统的煤样提 升采用钻取式采样头及螺旋提升机构，其螺旋提升体上部设有反向 螺旋，下端嵌有刀刃，被提取的煤样被送至制样系统，制样系统由 破碎机构及缩分机构组成，破碎机构可以采用一级或二级破碎，其 结构可以采用锤击式破碎机构或对辊式破碎机构，也可以采用其它 结构，如圆锥式、冲击式及反击式破碎机构。经破碎系统破碎后的 煤样粒度为三毫米以下，进入缩分机构，其结构为旋转式锥壳缩分 器，也可采用旋转式圆盘或环盘绾分器。缩分器的下部设有集样系 统，集样系统由样品瓶、换位机构及驱动机构组成，集成在一个密 闭的箱体中，有多个样品瓶，用来收集不同种类的煤样。在大车上 还装有清扫系统，清扫系统由空压机、喷咀及管路、阀门等组成， 当采样开始或更换煤种采样时，计算机会指令阀门动作，压缩空气 由喷咀喷出，将煤样通道打扫干净，防止混样。\n控制系统兼备手动和自动两种方式，手动控制是当设备检修、 调试时，以作备用的。由于本发明的入场采样机是一种适用于从煤 车顶部采制样的自动化采样装置，它集采样、制样、集样、清扫于 一身，机械结构繁多，动作步骤复杂，工作环境恶劣，过程运算量 较大，采样过程及结果需考贝存档，并且在采样过程中不允许出现 人为因素干扰。因此，本发明的入场煤采样机工作控制采用以计算 机为核心，通过各种信号传感器及驱动系统，使得采样机的工作过 程高度自动化、智能化。\n本发明的入场煤采样机的控制系统由以下几部分组成；1计算 机系统；2接口电路；3模拟量输入系统；4信号传感系统；5驱 动系统。\n本发明采用了超声波探测与光电编码器联合定位的方式，超声 波探头安装在大车两侧，光电编码器安装大、小车的被动轮轴上， 本发明采用三段码输入方式，三段码由煤种代码、产地代码、车型 代码组成，三段码的输入方式使计算机内部数据处理得到简化。\n本实用新型使煤样的采制工作由手工劳动转为自动化操作，使 工人的劳动强度大大下降，同时消除了人为因素对于煤质监测数据 的影响，提高了监测的可靠性。\n下面结合实施例及其附图对本实用新型的技术方案作进一步详 细说明。\n图1是本实用新型一种具体实施例的总体示意图。\n图2是图1的侧视图。\n图3是图1所示的实施例中工作机构的布置示意图。\n图4是图3所示的工作机构中钻取式采样头结构示意图。\n图5是图3所示的工作机构中制样系统的结构示意图。\n图6是图5所示的制样系统中第二级破碎辊的结构示意图。\n图7是图5所示的制样系统中旋转锥壳缩分器的结构示意图。\n图8是图7中第一层锥壳和三层锥壳的投影图。\n图9是图7所示的旋转锥壳缩分器的驱动装置的原理图。\n图10是图5所示的制样系统中集样系统的结构示意图。\n图11是图4所示的钻取式采样头下支承的结构示意图。\n图12是本发明控制系统电气方框图。\n图13-15是本发明控制系统的电气原理图。\n图16是控制系统的接口电路中开关量输入部分电气原理图。\n图17和图18是控制系统的接口电路开关量输出部分电气原 理图。\n参照图1-18，详细叙述本发明的具体结构。\n行走机构由大车1和小车3组成，大车采用龙门框架式结构， 可沿车体作纵向移动，小车采用水平反滚轮结构，可在大车横梁上 横向移动，依靠大车和小车的配合动作，可实现整个车厢内任意点 的采样。\n工作机构安装在小车上，它是由采样系统9、制样系统10和 集样系统12组成。采样系统包括采样头，进给机构8及配重11 等，如图4所示，采样头采用钻取式，其钻杆20由电机13通过 减速器14带动，钻杆的下部带有正向叶片18，上部为反向叶片 15，钻杆外面装有护套19，下端嵌有刀头22，及横刃23， 在护套外面还装有安全护罩21。为防上钻杆下端摆动，采样头采 用下支承的结构形式，即在护套外装设向心推力球轴承44。工作 时，采样头在进给机构的带动下，在滑道内作上、下运动，完成进 给及传送功能，将采集的子样送至中间料斗16，然后经过料门 17进入制样系统。\n制样系统由电机24、破碎机构和绾分机构组成，破碎机构包 括两级破碎，第一级采用锤击式破碎机构，它由破碎板26和转子 27组成，第二级破碎采用波纹对辊式破碎机构，其破碎辊30的 辊面设计成如图6所示的变形的正弦波形，不仅破碎效果好，效率 高，而且清辊容易。\n绾分由二步缩分组成，第一步缩分采用一个设置在第一级破碎 后面的二分器28，由偏心轴29带动，使之产生振动，防止堵塞。 第一级破碎后的子样经过二分器，将一定量的子样送至第二级破碎， 多余的流回车厢，第二步绾分设计成旋转锥壳式缩分器32，它由 环状均料器31、三层旋转锥壳及行星差动器33组成，环状均料 器具有控制给料范围，减少缩分误差的作用，三层锥壳如图7所示， 相互叠加，形成二级缩分，第一层锥壳34上开有缝隙35，并设 有调整挡板36，第二层锥壳37与第三层锥壳38上均相对开有 90°开口，通过第二层与第三层锥壳的相对角度变换，调节缩分 比，行星差动器是用来驱动锥壳旋转和实现缩分比调节的。当步进 电机40不动时，第二层锥壳与第三层锥壳相对固定，并在传动轴 39的驱动下，与第一层锥壳以不同的转速同向转动，实现周向缩 分。当步进电机输入一定的转角时，第二层锥壳与第三层锥壳产生 相对运动，并转一定的角度，实现缩分比的无级调节。\n煤样经过破碎、缩分以后，进入集样系统，集样系统包括样品 瓶41，换位机构42和驱动装置43，集成在一个密闭的箱体中。\n为了在更换煤种时，能将煤样通道清扫干净，防止混样，还设 有清扫系统，清扫系统安装在大车上，它包括空压机5、喷咀25 及其管道附件等。\n本发明的入场煤采样机采用微机自动控制整个工作过程，同时 备有手动控制，作为设备检修，调试时备用。本发明采用了超声波 探测及光电编码器联合定位，使采点准确无误，超声波探头2安装 在大车的两侧，光电编码器7安装在大车及小车的被动轮轴上。\n下面叙述控制系统的具体结构。\n1、计算机系统\n计算机系统包括键盘、CRT显示器、打印机及STD总线工 业控制机。工作时，煤车数据以“三段码”的方式由键盘键入， CRT显示键盘键入的数据、操作提示符及故障显示。STD总线 工业控制机根据键盘键入的数据，经过数据处理，得出每一节车厢 的采样方案，然后驱动接口电路工作，全部工作结束由打印机打印 出采样报告。\n2、接口电路\n接口电路由开关量输出Ⅰ、开关量输出Ⅱ、开关量输入等三部 分组成。\n(1)、开关量输出Ⅰ的构成如附图17，由光电隔离器TIL 117使接口电路与计算机系统电路隔离，通过七段驱动器MC 1416进行信号放大，使之具有300mA的驱动能力带动继电 器1J-12J进行接点输出，开关量输出Ⅰ的作用是控制驱动电 路的接触器1C-12C来驱动大车行走电机1DD、2DD，小 车行走电机XD、采样头升降电机SD、采样头旋转电机QD、破 碎机旋转电机PD、集料斗门开关电机MD及气泵电机的运行，它 占有2部连续的口地址FF54H、FF55H，通过软件的设置 及信号传感系统的反馈，来达到自动控制的目的，控制程序见程序 清单Ⅰ。\n(2)、开关量输出Ⅱ\n开关量输出Ⅱ的电路构成如附图18，它是将TIL117的 集电极和射极分别接入步进电机驱动电源1BY、2BY的输入端， 即由计算机发出信号经驱动电源放大后使换罐或缩分器步进电机运 行，其实就是计算机通过软件及开关量输出Ⅱ形成一个步进电机的 环形信号分配器控制步进电机的行走量，达到调整缩分及换罐的目 的。开关量输出Ⅱ占有二个口地址FF50H、FF51H的低三 位，其软件见程序清单Ⅱ。\n(3)、开关量输入\n开关量输入就是通过光电隔离器TIL117将现场的电平信 号经光电隔离送入计算机，本系统的开关量输入构成如图16，它 占有2个开口地址FF50H、FF51H。\n3、模拟量输入系统，如图13所示。\n模拟量输入系统是将SD、QD、PD的工作电流经30/5 电流互感器变换后再经I/V变换器转换成直流电压输入到计算机， 监视其工作状态，计算机按反时限特性曲线对电动机进行保护，因 为电动机在启动瞬间其电流峰值为额定电流的12倍，所产生高电 压足以造成计算机A/D变换电路的损坏，所以在每个模拟量输入 端并联一电阻(R)稳压管(D)支路，当电动机启动或其它干扰 造成的高电压出现时，通过支路将其滤掉而又不致烧坏计算机，而 正常工作时，由于二极管的阻断特性而又不影响信号进入计算机。\n4、信号传感系统，如图14所示。\n信号传感系统是反映采样机工作状态的现场信号，由十个位置 传感器及二个光电编码器组成，十个位置传感器分别是传感车箱位 置，小车原位、缩分比零位、破碎机有杂物、采样头提升到位、接 触煤层、料罐零位、开喂料门到位、关喂料门到位、采样头下降极 限、二个光电编码器分别反映大小车行走距离，信号传感系统的作 用有二个；(1)、将采样机的工作状态反映给计算机，由计算机系统、 驱动系统、信号传感系统组成完整的闭环控制，使采样机能够实现 自动化；(2)、供给计算机进行故障自诊断的依据：计算机根据采样 机的工作程序，在特定的时间内巡检特定的传感器，如果在特定的 时间内巡检不到特定的传感器动作，则视为这个传感器所代表的线 路出现故障，如；采样机开始工作，按动作程序首先是小车归原位， 如果在5秒钟内计算机未发现小车原位传感器动作，则视为小车控 制或驱动系统出现故障，并将相应的代号119显示在CRT上， 同时停机报警，待故障排除后，继续进行工作，实现这个功能的软 件见程序清单Ⅰ。\n5、驱动系统，如图15所示。\n驱动系统由接触器1C-12C组成，经它别控制大车左、右 行，小车前后行采样头升降、采样头旋转、破碎机正反转、计算机 按其程序发出信号通过接口电路直接驱动接触器动作，接触器通过 本身辅助接点1C-6C组成的控制逻辑保证相互之间的动作互锁， 同时考虑到在采样头升降过程中或采样头在上限位以下时大小车移 动有可能造成采样头插在煤车中移动或被大车箱等障碍物碰撞而造 成采样头的损坏，所以在控制逻辑上采用如下方式：(DD+XD)= (1C+2C+3C+4C)17J-5C6C。式中1C、 2C为大车左右行，3C、4C为小车前后行，5C、6C为采样 头升降，17J为采样头在上限标志，由式中可以看出，只有当采 样头在上限位位置且采样头不作升降运行时，才允许大小车移动， 在硬件上保证采样机的安全运行。\n6、计算机输入方式的设定\n在采样开始前，需将煤车的参数以计算机能够识别的方式由键 盘输入到计算机。煤车的参数包括煤的种类、煤的产地、煤车的几 何尺寸。煤的种类有五种：炼焦用精煤，洗煤，粒度大于100立 方毫米的块煤，原煤，筛选煤；煤车的几何尺寸由于车厢的型号不 同而不同，目前我国常用的车型有9种：C62、C62A、C62M、 C16、C50、C60、C65、CF、C61等。作为向计算机输入的数 据，应该尽量简单，既方便操作，又简化内部的数据处理。本发明 采用“三段码”的输入方式，即每一节煤车的参数由煤种代码，产 地代码、车型代码等三段数码来表示。\n(1)、煤种代码是在能够满足国家对煤样采制要求的前提下将5 个煤种分为二大类，即：a、炼焦用精煤、洗煤、粒度大于100 平方毫米的块煤；b、原煤、筛选煤。\n(2)、产地代码比较简单，据统计一般一列煤车的产地不会超过 十种，所以就以0-9共十个数字代表10个产地，具体每个数字 代表哪个产地由用户自定。\n(3)、车型代码，在对9种常用车型进行统计后，将其分成4组， 使每一组内的长、宽尺寸不大于100毫米，在满足采样精度的情 况下，简化操作。车型分类见下表；\n车型代码     适    用    车    型     0     C62、C62A、C63M、C16     1     C50、C60、C65     2     CF     3     C61\n如果一节煤车其煤种为洗煤，产地是2，车型是C62，那么 “三段码”方式应为120。