煤炭制样往复式自动缩分器偏倚有关问题探讨

煤炭制样往复式自动缩分器偏倚有关问题探讨
周瑜;周欣伟;石玉龙;王健;王维
【摘要】基于往复式自动切割缩分器的性能优劣可影响制备煤样的代表性,阐述了往复式自动缩分器的缩分原理,分析了切割器运动轨迹及其影响.因其切割速度的变化及切割煤流宽度的限制,采用偏心轮驱动方式的往复式自动缩分器在其缩分过程中存在选择性截取部分区域煤流的现象,从而有可能导致缩分的实质性偏倚,建议对复式自动切割缩分器的驱动方式进行改良.
【期刊名称】《煤质技术》
【年(卷),期】2018(000)005
【总页数】3页(P54-55,67)
【关键词】煤炭制样;缩分器;偏倚;技术参数;代表性
【作者】周瑜;周欣伟;石玉龙;王健;王维
【作者单位】华电电力科学研究院有限公司,浙江杭州 310030;华电电力科学研究院有限公司,浙江杭州 310030;华电电力科学研究院有限公司,浙江杭州 310030;华电电力科学研究院有限公司,浙江杭州 310030;华电电力科学研究院有限公司,浙江杭州 310030
【正文语种】中文
【中图分类】TQ531
0 前言
伴随着动力用煤市场的改变，煤炭在火力发电厂成本占比也越来越大，各单位对于燃煤验收的技术设备投入也越来越大，燃煤采制样工作进入逐步以机械装置工作取代人为操作的过程，煤炭机械化采制样设备的性能也被越来越多的从业者所重视。

目前，反映采制样设备性能的重要体现是偏倚及精密度试验，煤炭的制样精密度表征煤样制备过程的随机误差[1]，若制样过程存在实质性偏倚，及时制样精密度能达到预期目标值，所制备的试验煤样仍缺失代表性[2]。

往复式自动切割缩分器是目前绝大多数机械自动制样设备的关键组成部分，其性能的优劣直接影响了制备样品的代表性。

以下结合煤炭机械化制样缩分器设备的相关应用与研究[3-11]，对目前国内往复式自动切割缩分器有关问题进行研讨，以期为设备制造商及用户提供参考与借鉴。

1 往复式自动缩分器的原理
往复式自动缩分器的缩分原理基本参照GB/T 19494.2—2004《煤炭机械化采样第2部分：煤样的制备》中切割槽型的相关原理，即切割槽通过煤流全断面并从煤流中截取一部分试样，切割器未切取的煤流经一倾斜板排出弃去[3]。

往复式自动缩分原理示意如图1所示。

图1 往复式自动缩分原理示意
经笔者调研，国内往复式自动缩分器驱动方式均为偏心轮结构。

当缩分器电机启动后带动偏心轮，进而由传动轴带动切割器做往复式运动，由切割器对溜煤槽落下的煤样进行切割、缩分，切割器宽度小于煤样下落宽度以达到减小煤样质量的目的。

往复式自动缩分器的简易结构如图2所示。

图2 往复式自动缩分器简易结构图
往复式自动缩分器该类设备切割器的开口通常可调，其尺寸可根据煤样的粒度进行设定，一般不小于煤样标称最大粒度的3倍。

理论上，缩分器开口应使得煤流各部分在开口内通过的时间均相等，且应以均匀的速度通过煤流，截取已完整的煤流
横截段为切割样，速度波动不应超过预期速度的5%[12,13]。

而由偏心轮驱动的往复式自动缩分器是否需其他特定需要以达到要求，以下对其进行初步探讨。

2 切割器运动轨迹及其影响分析
往复式自动缩分器结构模型如图3所示。

图3 往复式自动缩分器结构模型
假设传动轴有效长度为L，偏心轮有效半径为R，切割器开口尺寸为d(d、L与R
为固定值)，切割器与偏心轮轴心的距离为S，R与S的夹角为α，S随α的变化
而变化，计算如下：
(1)
由上得出S变化曲线，如图4所示。

由图4可知，当α = 0°(或360°)时，S最大；当α=180°时，S最小；缩分器摆动幅度为偏心轮直径长度，曲线的斜率表征切割器运动的方向和速度。

图4 S变化曲线图
当v>0时，切割器向偏心轮侧运动；v<0时，则反向运动；v=0时，α=180°n(n 为整数)。

故切割器的实际运行速度并非匀速，而呈正弦函数变化。

当α = 90°n(n 为奇数)时，切割器速度最快，此时切割器位于其摆动范围的正中间；且越靠近摆
动范围的边侧，其速度越慢。

缩分器速度变化曲线如图5所示。

图5 缩分器速度变化曲线
由此得出，若煤样均匀地从溜煤槽中落下，切割器每次(偏心轮旋转180°)切割煤
流横截面的质量将呈“U”型分布，截取煤流边侧的煤样质量远大于煤流中部的质量，缩分过程存在选择性截取部分区域煤样的现象，从而有可能导致缩分的实质性偏倚。

另外为满足外观，部分设备配备的偏心轮尺寸较小。

当其直径小于溜煤槽宽度(煤
流宽度)时，其切割器将不能截取全断面煤流，而此违背了落煤流切割缩分的基本
原则[14]。

3 结语
采用偏心轮驱动方式的往复式自动缩分器因其切割速度的变化及切割煤流宽度的限制，缩分过程中存在选择性截取部分区域煤流的现象，有可能导致缩分的实质性偏倚，从而对缩分后煤样的代表性造成一定的负面影响，故建议对其驱动方式进行改良。

【相关文献】
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