煤炭汽车采样机用户使用说明书（Version 111124）
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感谢你使用鹤壁三久煤炭采样机控制系统。
为了工业分析仪器能充分发挥本产品的卓越性能及确保使用者和设备的安全，在使用此设备之前，请详细阅读本手册。
本手册对采样机控制系统的使用、维护进行了全面系统的阐述，请务必仔细阅读并妥善保存。
 
 

 
 第一章 安全信息

  本手册中所述安全条款十分重要，可以保证您安全地使用采样机控制系统，防止自己或周围人员受到伤害及工作区域的财产受到损害，请务必遵守操作规程。
1.1采、制样装置操作规程
为加强设备的使用管理，保障设备运行安全，提高设备的完好率，注意规程如下：
（1） 操作人员，必须通过对设备性能的了解学习与培训后，方可上岗。
（2） 熟练操作程序，设备操作技能。
   （3） 工作期间思想要集中严格按操作程序进行工作，避免误操作造成设备损坏。
   （4） 采样机开始工作时必须放下挡车杆，汽车司机人员必须下车防止车辆移动。
   （5）采样结束后，大小车返回原始点，挡车杆升起，车辆方可放行。
   （6）采样机运行时如有异常反应，必须立即停止运行，及时检修。
   （7）定期检查电线接头的连接情况，电动机温度、确定系统有无异常声音，行程
        开关和接近开关以及连接螺栓部位有无松动，有无断裂和变形。
   （8）定期查看润滑部件油位情况，减速机2-3个月进行一次加油，冬季更换冬季
        用油（32#油）。减速机每半年清洗一次，防止污物损坏内部零件。
   （9）每次采样工作完毕，必须将设备及附机清扫干净。
（10）每天工作前要对大小车、采样螺旋、制样等设备进行空载运行5-10分钟，
     检查设备电器，电机、减速机各部位是否工作正常，有无异常。

1.2煤质测量装置操作规程

（1）测量位在检修时确保放射源已经关闭。
（2）在进行放射源操作时，要严格按照《放射源操作规程》进行操作。
（3）在进行设备部件更换或维修时，一定在断电状态下进行操作，防止因为带
     电插拔引起的设备损坏。
（4）维护检修信号处理箱时，必须将电烙铁等带电设备和人体本身可靠接地，
         以防止静电损坏元件（一般情况下不得随意拆卸数据处理模块，以免损坏
         数据处理模块）。
（5）在汽车采样机运行时严禁进行设备检修。
（6）严禁使用煤质在线监测仪上位机进行其他无关工作。
（7）如果发现放射源发生损毁或者丢失，要立刻上报相关领导，并按照《放射
     性同位素应急预案》处理。
（8）非专业人员不能拆卸放射源，在确实需要拆卸放射源进行维修时，一定通
     知专业人员进行操作。
    （10）定期对设备进行校正，保证设备运行稳定。

1.3放射源操作规程

为保障从事放射工作的人员的健康与安全，促进放射性同位素和射线素和射线技术的应用与发展，特制定放射源操作规程：
（1）放射源管理人员，必须持有环保部门颁发的操作上岗许可证才能操作。
（2）放射源的操作必须在放射源保管员的监督和具备放射源操作许可证人员的
     指导下进行操作，必须符合相应的操作程序，保证操作工作中的安全。
（3）放射源的操作必须依据放射源的种类和活度采取相应的防护措施，避免放
射源的直接照射，并尽量缩短操作时间。
（4）所有屏蔽设施在未经放射源保管员和放射源操作许可证人员的许可下不得
随意移动或更改。
（5）定期检查放射源安装位置有无松动，避免放射源丢失。
（6）所有接触放射源的器件必须妥善保管，不得随意弃置。
（7）操作过程中必须避免放射源自身受到污染。
 

1.4突发放射源事故应急预案

     突发放射源事故，指由于违反国家放射工作管理规定的活动和行为，以及意外环境、人为因素的影响造成的放射源丢失、被盗、失控或人员超剂量照射。
     为有效预防、及时控制和消除突发放射源事故，规范放射工作防护管理和突发放射源事故的应急处置工作，保障员工和环境安全，根据《放射性同位素与射线装置安全与防护条例》(国务院第449号令)和《放射源事故管理规定》和职能管理部门要求，结合我公司实际，特制定本预案。
     对突发放射源事故，各部门要坚持以预防为主，常备不懈的方针，建立和加强相应的监测、应急制度，做到及时发现、及时报告、快速反应、及时控制。
 公司安全管理部门负责全公司环境与安全监督管理工作。各部门有具体领导人负责本单位放射工作的防护与安全管理，并指定专人具体负责放射源管理工作。要不断完善应激反应机制，强化人力、物力、财力贮备，增强应急处理能力；依靠科学，加强科研指导，规范业务操作，实现应急工作的科学化、规范化。
 发现突发放射源事故的个人和部门，应立即汇报公司安全管理部门，并保护好现场，不得瞒报、拖延不报或谎报。有关部门应迅速确定放射源的种类、活度和出厂日期。公司在事故发生后立即向环保部门报告。出现放射源丢失、被盗事故同时报告公安部门；出现放射源泄露等可能造成人员、受超剂量照射的情况，同时报告环保部门并将受照人员送医院进行检查和治疗。事故发生单位在12小时内填写《放射源事故报告表》（见附件1）.具体流程见附件2.
      放射源事故发生后，放射源使用、管理人员和部门要求及时总结事故发生原因，其部门要引以为戒。
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

第二章 设备说明

2.1设备概述

 采样机控制系统，用于汽车入厂煤煤样的自动化采集、快速煤质检测分析。该设备由可编程控制器PLC控制，可以通过视频选取采样区域，随机生成采样点并全自动采样、测量，具有结构紧凑、设计新颖、自动化程度高、速度开、性能稳定可靠、操作简便安全、工作环境舒适等优点，其采样技术和煤质检测工艺过程完全符合GB475-1996《商品煤样采取方法》和EJT1078-1998《γ辐射煤灰分测量仪》的规定，并扩展了水分测量和热值测量的功能，是企业进行入场煤管理的理想手段。
本设备主要为煤质检验而设计，淘汰使用人工采样，排除人为因素，增加采样过程的透明度、可信度，降低工人的劳动强度，提高工作效率，广泛用于燃煤电厂、用煤单位和煤炭交易市场等用煤场所。该套设备是我公司最新设计的入场煤采样机、快速煤质检测为一体的产品，该设备由螺旋采样装置、快速煤质测量系统、计算机控制软件、视频监控系统等部分组成。整个系统使用全密闭结构设计，不仅整个操作过程杜绝煤样外泄，而且维护检修方便，故障率低。
 
 
 
  2.2煤质智能监测一体机侧面效果图
 
该设备采用采样和检测一体化设计，横向、纵向任意行走，采样头能实现汽车车厢内任意选点，全段面采样。采样体上装有测量装置，将采到的煤样直接进入测量位中，煤样满足测试要求后自动进行煤质快速检测分析，测试完成后煤样直接弃入车厢或者余煤仓中。系统的软件也是一体化设计的，将整个选点、采样、测量、余煤返还等操作融为一体，使得设备的操作十分简单，并且杜绝了操作中的人为因素。

2.2设备特点

  （1）本设备由采样系统、制样部分和快速煤质监测系统三大部分组成，各个部分
       进行了高度整合，既可连锁全自动运行，也可独立手动运行。
  （2）系统自动化程度高。操作仅需要设定煤车区域，采样点选取、采样过程控制、
       制样、煤质监测、余煤返还等过程可全部自动完成。
  （3）速度快。以一个煤车采样三个点计算，平均一个煤车只需5 分钟时间即可完
       成采样、制样、监测、余煤处理等全部过程。
  （4）杜绝人为因素。采样选点位置和深度全部由控制软件自动生成，操作人员无
       法干预，确保了采样和测量的公正性、代表性。
  （5）可靠性高。整个设备核心技术均有我公司自制研发，并进行了高度的组合，
       可靠性好，远高于国内类似设备拼装系统。
  （6）煤质测量的精度高，稳定性好。煤质测量采用最新的控制系统 测量核心，有
       精度高、煤样适应性好等特点，对煤样中掺假具有很好的区分能力。
  （7）破碎性能好。破碎机采用卧式单辊挤压式，破碎性能强，调节方便，不堵
       煤、不混煤，并设有机械、电气双重安全保护功能。
  （8）系统的扩展能力强。可扩展的功能包括自动车号识别、智能IC 卡管理、远
       程数据发布、数据冗余备份、远程Web 查询、远程报表打印、大屏幕LED 显 
       示等功能。

2.3系统组成及功能

采样智能监测一体机，采用桥式结构，主要由采样系统、制样系统、煤质快速监测系统、三大部分组成。

2.3.1 采样系统组成

    采样系统由采样头、采样升降机构、旋转机构、导向机构及安全限位机构等组
成。采样头符合《商品煤采取方法》GB475-1996的规定，依据机械螺旋钻垂直输送物料的原理而设计，安装在小车的下面，采样钻头采用硬度高，耐磨性强合金钢而制，头部设有钻刃，用于煤面下较大深度进行采样。采样螺旋体由升降传动机构在电气软件控制下实现自动循环工作：下降 → 边旋转边下降排出表层煤样 → 到达深度快速提取煤样。 整套系统为机械螺旋钻结构、升降采用齿条、齿轮方式，运行灵活、安全可靠，不受当地环境气候影响，并设有机械和电气双重过载保护。其系统组成如表 2.1所示：
表2.1采样系统组成表

模块	项目	参数与型号	描述
采样机械部分	螺旋机构	TN-LX
	料斗闸门机构	TN-ZM
	大车行走机构	TN-DC
	小车行走机构	TN-XC
	升降机构	YN-SJ
采样系统电机部分	旋转电机	XLD5-7-7.5KW	三相异步电机 功率：7.5KW 电压：380V 额定频率：50Hz 防护等级：IP54
	闸门电机	65WD9-0.12KW	三相异步电机 功率：0.12KW 电压：380V 额定频率：50Hz 防护等级：IP54
	大车电机	ZDY22-40	锥形转子三相异步电机 功率：1.5KW 电压：380V 额定电流：4.3A 额定频率：50Hz 防护等级：IP54
	小车电机	ZDY12-4	锥形转子三相异步电机 功率：0.4KW 电压：380V 额定电流：1.25A 额定频率：50Hz 防护等级：IP54
	齿条电机	YEJ13LMI	三相异磁制动异步电机 功率：4KW 电压：380V 额定电流：16.9A 额定频率：50Hz 防护等级：IP54
采样系统电气控制部分	采样控制柜
	PLC	TN100	与控制工控机COM3通信
	变频器	KV2000
	湿度控制器	KACON
	保护板	TN103-BHB	对保护、限位信号的控制
	接近开关	J30-D15PK	电压：6-36VDC 电流：200mA
	编码器	ZSC52C8GR100Z8/30F	大小车坐标值定位

2.3.2 制样系统组成

制样系统主要由破碎、缩分、集样等组成，将所采的煤样通过初级皮带给料机均匀地进入破碎机，破碎机采用单辊挤压式破碎机，破碎性能好，调节方便， 不堵煤、不混煤。为了保证系统能正常工作，破碎机设置了可靠的电气、机械双重保护。缩分器采用拨斗式结构，结构配置合理简单，故障率少，维修方便，缩分精度高，缩分比调节范围大，（缩分比1/10-1/100可调空间）样煤和余煤都能及时处理，不会发生堵煤现象。集样器采用旋转自动切换罐式，集样瓶采用不锈制作，并带有密封瓶盖，减了少水分流失。集样瓶定位准确，取瓶方便。做全水份化学分析用样品储存，水份损失率不超过国家标准。其系统组成如表 2.2所示：
表2.2制样系统组成表

模块	项目	参数与型号	描述
制样机械部分	上皮带	TN-SPD
	破碎机	TN-PS
	余煤皮带	TN-XPD
	缩分器	TN-SF
	集样器	TN-JY
	斗提机	TN-DT
	余煤仓	TN-XMC
制样系统电机部分	上皮带电机	Y802-4	三相异步电机 功率：0.75KW 电压：380V 额定电流：2A 额定频率：50Hz 防护等级：IP54
	破碎电机	Y2-106M-4	三相异步电机 功率：11KW 电压：380V 额定电流：22.2A 额定频率：50Hz 防护等级：IP54
	余煤皮带电机	Y90L-4	三相异步电机 功率：1.5KW 电压：380V 额定电流：2.7A 额定频率：50Hz 防护等级：IP54
	缩分器电机	YZ-7114	三相异步电机 功率：250W 电压：380V 额定电流：0.75A 额定频率：50Hz 防护等级：IP54
	集样器电机	YZ-712-4	三相异步电机 功率：0.37KW 电压：220/380V 额定电流：1.94/1.12A 额定频率：50Hz 防护等级：IP54
	斗提机电机	Y100L1-4	三相异步电机 功率：2.2KW 电压：380V 额定电流：0.75A 额定频率：50Hz 防护等级：IP54
	余煤仓闸门电机	YS8014	三相异步电机 功率：550W 电压：380V 额定电流：1.7A 额定频率：50Hz 防护等级：IP54
	余煤仓震动电机	ZW-2.5	三相异步电机 功率：0.25KW 电压：380V 额定电流：0.86A 额定频率：50Hz 防护等级：IP54
制样系统电气控制部分	制样样控制柜
	PLC	TN100	与控制工控机COM3通信
	继电器	MY4N-J	集样器控制
	热磁断路器	GV2-PMxxC
	交流接触器	LC1Dxx	对保护、限位信号的控制
	接近开关	J30-D15PK	电压：6-36VDC 电流：200mA
	断路器	C65NC40 C65NC10

2.3.3 煤质快速监测系统

a) 快速煤质监测技术原理
γ射线穿透法，能消除煤的疏松度、粒度等因素的影响，快速测出煤的发热量和灰分。该方法是实现快速煤质监测普遍采用的方法，该方法所用的放射性元素具有能级低、使用时间长（最短的半衰期30年）、剂量小等特点，因此安全可靠，在使用寿命中无需更换放射源。
该方法的原理为：煤炭中碳、氢、硫等组成的有机物以及碳都是可燃烧性物质，在煤炭中这些物质的元素含量虽然不同，但是大体上原子序数都比较低，平均值为6左右。煤灰中硅、铝、钙、铁的氧化物以及盐类物质是代表着不可燃烧的物质，即灰分，这些元素的原子序数都比较大，灰分的平均原子序数大于12。                     
由以上所述，可燃物质与灰分之间平均原子序数相差大于6左右，可以利用双能γ射线照射煤流，其中低能Am（镅）源用来检测煤质灰分，中能Cs（铯）源来消除厚度、密度带来的影响。由理论推导可以得出灰分（Ash）与双源的吸收关系（R）为线性关系，即可得出公式Ash=kR+b（R为被吸收后的Am源、Cs源特性参数之比）。从而就确定了原子序数较低的可燃烧物质的含量，经过数据处理后以灰分的形式显示出来。
b)  系统模块化设计
    采样机控制装置，采用分布式、智能化模块设计，提高了整个系统的性能，并且提高了系统运行的可靠性和稳定性，具体特点有：
     （1）整个控制系统由多个相对独立的智能模块组成，每个模块均采用嵌
          入式技术进行设计，使用32位ARM处理器作为控制核心，基于嵌入式
          操作系统设计控制软件，具备独立事务处理能力和故障诊断能力，提高
          了系统的稳定性和可维护性。
     （2）多个模块通过通信信道有机连接，共同组成分布式的并行处理系统，提
          高了系统性能。
     （3）具备多项反馈控制能力，比如探测器的温度控制、探测器高压的反馈控
          制、稳峰控制等，提高了系统长期运行的稳定性。
     （4）所有的传统手动调节方式均改为软件远程调节方式，比如高压的调节、
          温度的调节、阈值的调节等，可以实现系统的远程设置和远程诊断。
      （5）由于采用了数字化通信方式，一台主机可以连接多个测试设备，提高了
           系统的测点容量和灵活性，并且提高了通信距离，使得设备的现厂适应
           性大大提高。
      （6）上层软件采用数据库、通信&测量服务器、基于B/S结构的用户软件三
           层结构，用户端的操作不受计算机的物理位置限制，任何联网的计算机
           均可以根据权限操作本系统，进行测试操作或者数据查询等工作。

2.4技术指标

采样技术和煤质监测工艺过程完全符合GB475-1996《商品煤样采取方法》的规定EJT1078-1998《γ辐射煤灰分测量仪》的规定。技术性能及参数如表2.3所示：
 
表2.3技术性能及参数表

模块	项目	参数与型号	备注
采样 部分	采样器套筒内径	273毫米
	采样深度	0～2.8米
	单点采样时间	≤2分钟
	单点采样量	约3～7公斤
	采样头使用寿命	约5000小时
行车 框架	大车运行速度	20米/分钟
	小车运行速度	10米/分钟
检测 分析	测量时间	30秒---300秒/次可选
	煤样粒度	≤13mm
	存储时间	每次测量均存储，存储记录仅受硬盘容量限制。
	测量方式	根据采样机信号进行单次测量或者连续测量。
	精 密 度	对同一煤矿煤样