选煤厂设计论文

`专业班级学生姓名指导教师机械工程系机械设计专业0802班花广如 I随着现代化工业的发展,各水泥厂、电厂等用煤大户为了达到生产过程自动控制入炉煤水分、灰分、发热量的高精确度要求,对原煤需要采样化验成分。以前，通常的采样手段为人工采样，但人工采样时，往往受采样工具、人为因素等影响，不但浪费了大量的劳动力，所采煤样代表性也不是很强。用自动机械化采样机代替人工采样，则能保证采样的及时、准确、代表性。本文中，首先进行了采样机的结构设计。由于考虑到采样机的灵活性和适应性，本采样机的主体结构为车载可移动式龙门采样机。工作时，采样机龙门横跨载煤车厢，龙门导轨上装有可移动的小车，小车承载的采样机构对车厢的任意位置进行采样。本采样机的最大特色为，多工况一体化拉门式采样头。能分别满足在干燥、雨雪天、和煤湿度较大等工况下都可以对煤质进行采样的要求，即主控制系统能控制在不同工况下采样头拉开不同的拉门，每个拉门的材料根据不同工况下采样头的受力特性选择。且采样点可以是载煤车厢内的任意位置。II1第一章绪论煤炭是一种极不均匀的大宗物料,怎样采集到具有代表性的样品进行质检,这对于大宗多采用人工采集煤样,但随煤炭商品市场化进程的加速,商品的交易渠道日益多元化,使得消除人为参与的机械化采样装置越来越受广大电厂的青睐,自动化机械采样机越来越普遍,但行方面。商品煤的采样、制样、化验整个煤质检验过程中,产生误差率最高的是采样,其次用自动采样机采取商品煤的煤样方法显得尤为重要。自动采样机与手工采样相比,具有规范、快捷、安全、可靠、减轻劳动强度等优点,实现了人工采样向自动化采样的重大转变。国家煤炭质量监督检验中心(原煤炭科学研究总院煤炭分析实验室)是目前国际上为数不多的规模大并具有雄厚技术实力和权威的煤炭检验机构;是全国煤炭标准化技术委员会煤炭采样机系统的普遍使用,一方面大大降低人工采制样的劳动强度,同时也在一定程2果不进行偏倚试验和精密度测定试验,可能会产生较大的采样偏倚,且无法确立科学合理的采样精密度表征采样机所采样品的随机误差,而采样偏倚表征采样机所采样品的系统误差;在某些情况下,采样偏倚更为重要。若采样精密度符合贸易各方或国家标准要求,只有当采样机系统采样无实质性偏倚时,采样机才能采取到具有代表性的煤样,才能保证煤质分采样机（自动取样机）是为了从一批物料中获得一个其试验结果能代表整批被采样物料的试样，所采用的一种装置。采样机的种类很多，不同的行业、不同的场所采用采样机的结构形式也不同。一般按照结构形式及使用场合，大体可分为：车厢（汽车、火车）采样机、管道采样机、皮带采样机（头部、中部）等。一般用于散装物料（如煤炭、矿石、粮食等）输送、转运过程中的取样。在煤样的采制化过程中，煤样的采取是采制化中的重要环节，煤样是否有代表性，煤样的采取是关键。人工采样时，往往受采样工具、人为因素等影响，所采煤样代表性不是很强，用自动机械化采样机代替人工采样，完全满足国标要求。既保证了采样时间、子样数目、子样重量等，又确保了横截煤流全断面的采取，使煤样具有代表性。同时消除了人工采样的安全隐患，减轻了职工的劳动强度，解决了人为因素等的影响，提高了产品质量检验的准确度，为及时指导生产，保证煤产品质量，发挥煤质技术检查“及时、准确、有代表性”起重要作用。采样器械可分为人工采样机和机械采样机2类,与人工采样机相比,机械采样机不仅可械采样机都是按照断流取法原则,从全断面物料中采出试样,按其截流方式可分为:直线运采样机（自动取样机）是为了从一批物料中获得一个其试验结果能代表整批被采样物料的试样，所采用的一种装置。此类设备一般根据现场条件具体设计、成套使用，通常由采样机、样品输送设备、破碎设备、缩分设备、弃料处理设备、电控系统等组成[5]。采样机的种类很多，不同的行业、不同的场所采用采样机的结构形式也不同。目前所采用的机械采样机都是按照断流取法[6]原则,从全断面物料中采出试样,按其截流方式可分为:直线运动式采样机、钟摆运动式采样形式及使用场合，大体可分为：车厢（汽车、火车）采样机、管道采样机、皮带采样3机（头部、中部）等。一般用于散装物料（如煤炭、矿石、粮食等）输送、转运过程汽（火）车入厂煤采样机是针对运煤汽车、火车采样而设计的机械化采样设备。该设备集采样、破碎、缩分、集样于一体、结构合理、运行可靠、操作方便。采样制样工艺过程符合GB19494（对于煤炭）国家标准。适用于电厂、煤矿、煤码头等进行煤质检验采样的场合[7]。汽车入厂煤采样机主要由采样头（螺旋钻取式采样机）、给料机、破碎机、缩分集样器、余煤处理系统组成。首先由钻取式螺旋采样机提取煤样，通过密闭式给料送入破碎机，破碎后进入缩分集样器，通过缩分的煤样进入集样器，多余的煤样由余煤处理系统返排回汽车或直接排回煤场[8,9]。一般安装在管道侧壁用于从管道中采取一定量的流动的物料作为样品。有螺旋式、活塞式、插管式等等。常用语小颗粒物料或者粉料、浆液的取由中部（头部）采样机、给料皮带机、破碎机、缩分器、样品收集器、弃料返回系统、控制系统组成。皮带中部、头部自动采样机完全满足国标要求。对所采煤样的水分、粒度无特殊要求；采样间隔（时间、质量）可由定时控制器或程序设定。为安全起见，皮带中部采样机一般用于物料堆比重1.6t/m3以下的散装物料[10]。最近几年来，随着国家宏观经济政策的调整，煤炭作为焦化厂最主要的原材料，其价格一直居高不下。同时由于电煤供应日趋市场化、多元化，造成煤质波动幅度增大，煤种杂、入炉煤质控制难度加大，使发电厂锅炉燃煤偏离设计煤种，锅炉稳定燃烧受到破坏，引发的设备缺陷明显增多，严重影响了锅炉安全经济稳定运行。火力发电行业的煤炭逐步全面推向市场，价格也随之开放，煤炭的费用在火力发电厂的成本已占70-80%的份额。因此，对煤炭的管理，已也引起火力发电行业的高度重视。因此，煤的经济性成了国内各燃煤企业重点考核指标。为了考评燃煤经济性，对入厂煤进行采样后以质论价几乎成了所有厂家的最常用的控制措施。从80年代起，入炉煤采制样设备得到了高速发展;进入90年代，入场煤采制样设备(汽车入场煤，火车入场煤)从无到有，从不完善正走向定型和完美。自4动化技术在入场煤采制样设备的广泛运用，极大地把工人从繁杂的体力劳动和不安全的工作环境中解放出来，显著地改善了工人的工作环境和提高了工人的工作效率。目前国内自行设计的采样装置大致分为龙门式和悬臂式[3]两种,且国内专利仅有两家。通过对多个厂家的考察,发现我国自制的采样装置普遍存在采样深度不够,从而造成煤样含水量指标检测不准的缺陷,因此国内许多厂家仍以使用国外引进的采煤样机为主,如:湖北青山电厂采用美国进口的PSI螺旋煤样取样系统,丹东华能电厂采用澳大利亚MCI的全元素在线分析系统等[4]。而国外的采样设备存在功能多、造价昂贵、使用后浪费大量功能、容易形成大马拉小车等弊端。首先确定车载采样机的形式，经比较，选择龙门式采样机。设计采样机的三相移动方式，以便实现采样可以在卡车车厢内任意位置进行采样，确保采样的全面性。设计每相移动的驱动方式，如螺旋驱动，液压驱动，电机驱动，丝杠驱动，涡轮蜗杆驱动等，进行方案比较。5进行采样头设计，以满足多工况下煤质采样的要求，是否设计多个采样头以及其更换形式，抑或设计多功能单个采样头。进行液压控制系统设计，PLC控制系统设计等，形成完整的采样系统。绘制多工况车载采样机的整体PROE设计图。随着我国经济的飞速发展,能源供应日益紧张,各火力发电厂满荷运行,大量燃煤需要进行入厂检验,为此急需研制汽车入场煤采样机,替代目前国内汽车入场煤人工采样,即装满煤的汽车进入电厂后,不再由人工进行采样检验,而是由“汽车入场煤采样机”进行随机采用,自动检验。该产品在降低工人劳动强度的同时,极大的提高了物料采制样工宽度一般能包容下普通车厢，方便龙门驶入车厢采样。车载煤采样机的长度为6米，高度7坐标，控制采样机构采样头的运动的液压系统定位采样头Z坐标；控制采样头主运动电机9图2-6采样机整体结构图3）确定车厢内采样点的个数及每个采样点的三维坐标并输入主控制系统。其中，规定延车道方向为y轴，横向即龙门导轨方向为x轴，竖直向上方向为z轴方向。通过控制22—采样手的液压活塞系统的上下移动定位。7）采集完成一个采样点后，小车复位，运行到指定位置倾卸煤样。重复上述步骤直8)采样手复位，小车复位，大车驶离载煤车厢，龙门高度复位，整个采样完成。第三章液压系统设计3.1液压系统设计原则在国内现有的煤质采样机中,其采样头的进给和旋转大多采用机械传动,配合电机的变频调速来调节进给和旋转速度,这种传动方式尽管存在各种问题,但总体上还是能满足采样的基本要求。但是当遇到冻煤、树枝、孤石等物质时,其采样工作就不能正常进行,这是因为遇到不同的采样介质时,对采样头的进给速度和旋转速度有不同的要求,如遇到冻煤和孤石时,需要减小进给速度而提高旋转速度;而当遇到树根时则需自动提高切割头的扭矩;另外煤粒的尺寸和含水量变化时也需要采样头的进给速度和旋转速度做出相应的调整,而这一得其无法用闭环控制来实现二者之间的匹配。为此,我们认为对采样头的进给和旋转采用液压传动是十分必要的,同时也是一种科学3.2龙门液压系统的设计3.2.1液压缸设计中应注意的问题1）尽量使活塞杆在受拉状态下承受最大负载，或在受压状态下具有良好的纵向稳定2）考虑液压缸行程终了处的制动问题和液压缸的排气问题。4）液压缸各部分的结构需根据推荐的结构形式和设计标准进行设计，尽可能做到简3.2.2工况分析3.2.3龙门液压系统保压回路根据系统设计要求以及工况分析，拟定本液压系统为保压回路。保压回路的功系统在液压缸不动或仅有极微小的位移下稳定的维持住压力。即在一限值时（该压力预订上限值为主控制系统中由载煤车厢高度计算而得到电接触式压力表4发出信号，使换向阀切换成中位；这时液压泵卸荷，液压缸由3—液控单向阀保压。3.3采样机构液压系统设计3.3.1工况分析下降到预定的采样点Z坐标时，采样头会在此处停留一段时间，此时会完成打开采样头的3.3.2采样机液压系统根据系统设计要求及工况分析，本液压系统为速度换接回路。速度换接回路的功用是3、6、13、18—单向阀的作用均为使油路变小；当采样工况潮湿时，煤阻力减小，则进给力可相应调小，进给速度增大表3-1采样液压系统动作循环表3.3.3采样液压系统工作原理3.3.4采样液压系统特点定的低速运动和较好的速度刚性和较大的调速范围。采样头停止运动时，换向阀使液压泵在低压下卸荷，减少能量损耗。4.1采样头的设计要求4.2采样头结构设计4.2.1楔形采样头4.2.2破碎头采样头的端部安装破碎头装置是十分必要的。当遇到冻煤或大块煤、矸石等高硬度的到的大块煤破碎采出,进一步保证了所采煤样的代表性。对破碎头的要求，最基本的是其必须有高的硬度和强度，并且可以每一段时间进行更换，保证其顺利的工作。由于采样头在进给过程中有旋转动作，在其端部安装4.2.3双拉门结构显然单一功能的采样头难以达到此要求，所以解决的办法就两种，采样头更换装置以及多第五章总结及展望本文中设计的车载煤采样机有如下特点：一、采样车摒弃了从前