全自動(dòng)取樣器在散糧港口中的應(yīng)用

◎ 蘭曉東，鄧小易

（東莞深赤灣港務(wù)有限公司，廣東 東莞 523000）

隨著現(xiàn)代化散糧港口碼頭的不斷發(fā)展，散糧裝卸、進(jìn)場(chǎng)筒倉(cāng)逐漸趨于自動(dòng)化，散糧碼頭貨物通過(guò)能力及接卸效率也逐漸提高。為了提升核心競(jìng)爭(zhēng)力，不斷追求散糧船舶在港停靠時(shí)間最少，華南珠三角某港巴拿馬型散貨船單船的接卸時(shí)間可以縮短至30 h以內(nèi)。其中，船上散糧取樣、抽檢工作模式逐漸被取代，先進(jìn)自動(dòng)化的取樣工藝對(duì)卸船效率的提升效應(yīng)越發(fā)明顯。隨著我國(guó)改革開(kāi)放和國(guó)內(nèi)深加工工業(yè)化水平不斷提高，散裝糧食的進(jìn)出口貿(mào)易業(yè)務(wù)量逐年增大，港口接卸作業(yè)效率不斷提高，先進(jìn)的全自動(dòng)取樣裝置配套已經(jīng)成為未來(lái)港口發(fā)展的必然趨勢(shì)。

1 港口散糧取樣現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

1.1 傳統(tǒng)的人工取樣方式

現(xiàn)在，大部分的港口散裝糧的檢驗(yàn)取樣工作還是沿用原始的人工取樣，國(guó)家檢驗(yàn)檢疫部門需要派專人在卸船現(xiàn)場(chǎng)。根據(jù)每一個(gè)艙位糧食卸載量，按照商檢抽樣標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到既定數(shù)量后停止卸貨?，F(xiàn)場(chǎng)抽檢人員下艙取樣或通過(guò)門機(jī)抓斗向艙內(nèi)抓取樣品，再由取樣專員從抓斗中取樣灌袋，貼上標(biāo)簽。這種方法不僅耗費(fèi)人工，而且在取樣過(guò)程中需要暫停卸船，影響大船接卸效率。同時(shí)，考慮到大船卸船現(xiàn)場(chǎng)工作條件惡劣，人員在取樣操作過(guò)程中易受到外界干擾，取樣的代表性會(huì)有一定影響。

1.2 適用于門機(jī)接卸的取樣方式

在門機(jī)抓斗上安裝取樣器，取樣口開(kāi)在抓斗內(nèi)側(cè)，采用往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)的取樣刮板進(jìn)行定量取樣，刮板動(dòng)力來(lái)自抓斗閉合時(shí)產(chǎn)生的壓力推動(dòng)推桿。通過(guò)取樣間隔控制器調(diào)整取樣間隔，可以做到N次抓料取一個(gè)小樣，累計(jì)取得多個(gè)小樣后再讓現(xiàn)場(chǎng)人員收集。這種方式可以較大地降低現(xiàn)場(chǎng)取樣人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，減輕因頻繁收集樣品對(duì)港方裝卸作業(yè)的影響[1]。

1.3 現(xiàn)代專業(yè)的散糧接卸碼頭的取樣方式

現(xiàn)代專業(yè)的散糧接卸碼頭通常采用全機(jī)械化進(jìn)出倉(cāng)設(shè)備，所有糧食物料通過(guò)皮帶機(jī)、斗提機(jī)、刮板機(jī)等散糧輸送設(shè)備進(jìn)倉(cāng)?，F(xiàn)代的全自動(dòng)取樣系統(tǒng)通過(guò)安裝在皮帶頭部或中部的初級(jí)采樣機(jī)，按照預(yù)編程序每隔一段時(shí)間（或質(zhì)量）控制采樣頭運(yùn)轉(zhuǎn)一周，從皮帶料流中采取全斷面的子樣送入樣品給料機(jī)，然后樣品通過(guò)縮分器縮分出適量的樣品進(jìn)入樣品收集器，多余的樣品通過(guò)余料處理設(shè)備返回物料主輸送系統(tǒng)。采用全自動(dòng)取樣裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)全自動(dòng)化無(wú)人值守自動(dòng)取樣，對(duì)港口大船接卸沒(méi)有任何影響，同時(shí)保證了樣品的代表性，獲得了相關(guān)檢疫部門的大力支持[2]。

2 全自動(dòng)取樣器的構(gòu)造原理及分類

2.1 全自動(dòng)取樣器的構(gòu)造原理

全自動(dòng)取樣機(jī)主要由初級(jí)取樣機(jī)、縮分器、樣品輸送單元、自動(dòng)控制單元和樣品收集系統(tǒng)構(gòu)成，通過(guò)自動(dòng)控制單元將整個(gè)系統(tǒng)串聯(lián)，組成全自動(dòng)取樣系統(tǒng)。

2.1.1 初級(jí)取樣機(jī)

初級(jí)取樣機(jī)主要部件是切割斗，切割斗安裝于物料經(jīng)過(guò)的地方。在不取樣品的時(shí)候切割斗停在料流之外，并且開(kāi)口處于密封狀態(tài)。在需要取樣的時(shí)候，切入料流當(dāng)中，物料通過(guò)重力、慣性或者其他動(dòng)力源進(jìn)入切割斗當(dāng)中，形成初級(jí)樣品。

2.1.2 縮分器

初級(jí)取樣機(jī)采取的樣品通過(guò)縮分器分成兩個(gè)部分：一部分為需要收集的樣品，進(jìn)入下一級(jí)設(shè)備；另一部分為余料，通過(guò)輸送裝置回到進(jìn)倉(cāng)料流中。

縮分器主要可以分為旋轉(zhuǎn)式和擺動(dòng)式，樣品通過(guò)自重不斷下落，下落過(guò)程中，縮分器進(jìn)行連續(xù)縮分制樣。樣品經(jīng)過(guò)縮分一路進(jìn)入樣品收集器中，一路返回原料流中。無(wú)論采用何種形式的縮分器，縮分過(guò)程中均不能使樣品產(chǎn)生分級(jí)、破碎，影響其代表性。

2.1.3 樣品輸送單元

樣品輸送單元用于將物料從一點(diǎn)送到另一點(diǎn)，主要結(jié)構(gòu)包括樣品輸送管道和抽風(fēng)機(jī)。為了降低風(fēng)機(jī)電機(jī)的頻繁啟停操作帶來(lái)的負(fù)荷強(qiáng)度，樣品輸送管道直徑一般采用0.05～0.08 m鍍鋅管，在輸送管道的起點(diǎn)設(shè)置一個(gè)小儲(chǔ)料斗，以保證樣品輸送的連續(xù)性[3]。

2.1.4 自動(dòng)控制單元

自動(dòng)控制系統(tǒng)主要采用PLC控制設(shè)計(jì)，輸入模塊用于接收單機(jī)按鈕、方式選擇旋扭、電機(jī)故障信號(hào)、取樣間隔定時(shí)信號(hào)及料倉(cāng)門位置信號(hào)等。輸出模塊用來(lái)輸出指令控制采樣系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行，根據(jù)PLC輸入模塊發(fā)來(lái)的指令，輸出強(qiáng)電回路的開(kāi)關(guān)信號(hào)，包括系統(tǒng)中幾臺(tái)電機(jī)的啟停、故障報(bào)警、位置指示等。通過(guò)自動(dòng)控制單元能夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制及自動(dòng)控制兩種模式，自動(dòng)控制可以實(shí)現(xiàn)定時(shí)或者定量取樣，做到無(wú)人值守，自動(dòng)完成取樣。

2.1.5 樣品收集系統(tǒng)

樣品收集系統(tǒng)包括集樣瓶和放置集樣瓶的密封、防塵的柜體。集樣瓶被放置在一個(gè)被電機(jī)驅(qū)動(dòng)的可以旋轉(zhuǎn)的圓盤上，圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)集樣瓶的移動(dòng)以實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)收集。集樣瓶及圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)密閉在一個(gè)防塵柜體中，確保不發(fā)生溢糧或產(chǎn)生其他粉塵污染。

2.2 全自動(dòng)取樣器的分類

2.2.1 全斷面取樣機(jī)

全斷面取樣機(jī)適用于具有一定角度的大型、高效率的溜管、斜溜槽中。該取樣機(jī)按照切割斗的運(yùn)行方式又分為平行切割和旋轉(zhuǎn)切割兩種類型，水平切割在取樣時(shí)，切割斗通過(guò)滑軌水平移動(dòng)到溜管料流中；旋轉(zhuǎn)切割在取樣時(shí)切割斗通過(guò)垂直轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)至料流當(dāng)中。

2.2.2 皮帶頭部取樣機(jī)

皮帶頭部取樣機(jī)可以安裝在皮帶機(jī)頭部罩殼的上罩殼上，無(wú)需占用額外的溜管溜槽位置，切割斗設(shè)計(jì)在料流位置，在取樣時(shí)打開(kāi)切割斗的切口，物料靠慣性自然進(jìn)入切割斗中完成初級(jí)取樣過(guò)程。

2.2.3 氣力輸送管線取樣器

氣力輸送管線取樣器主要用在自流動(dòng)或氣力輸送的管線上取樣，該形式不僅可以收集散糧顆粒狀物料，還能收集粉狀、黏性物料的樣品。在取樣時(shí)，取樣桿插入物料管線當(dāng)中，通過(guò)氣力抽取樣品進(jìn)入縮分裝置。

3 全自動(dòng)取樣器的安裝

目前，散糧港口自動(dòng)化輸送系統(tǒng)包括卸船機(jī)/門機(jī)、皮帶機(jī)、斗提機(jī)、計(jì)量稱等設(shè)備組成，為了更好地保留散糧樣品的代表性，取樣位置盡可能設(shè)置在輸送系統(tǒng)的初始位置。目前，通常會(huì)設(shè)置在碼頭沿岸皮帶機(jī)的頭部或者頭部延伸的溜管上，若涉及地漏進(jìn)倉(cāng)，一般設(shè)置在地漏下方皮帶機(jī)的頭部或溜管位置。

斗提機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)對(duì)糧食破碎率造成一定影響，且在糧食提升過(guò)程中，會(huì)造成部分糧食粉塵和顆粒分離。散糧輸送系統(tǒng)中使用的計(jì)量稱，由上稱斗、計(jì)量斗和下稱斗構(gòu)成，糧食經(jīng)過(guò)計(jì)量后會(huì)形成分級(jí)。若在這兩類設(shè)備后端設(shè)置取樣器，樣品的代表性會(huì)降低，所以建議自動(dòng)取樣器應(yīng)盡量布置在斗提機(jī)和計(jì)量稱的前端[4]。

4 全自動(dòng)取樣器的常見(jiàn)故障與維護(hù)措施

4.1 常見(jiàn)故障

4.1.1 物料沖擊導(dǎo)致磨損類故障

易導(dǎo)致磨損故障主要包括滑板脫軌、導(dǎo)軌磨損、溜管及切割斗磨損、輸送管道磨損。樣品收集器中集樣瓶接口處的磨損。

4.1.2 潤(rùn)滑不足的故障

因粉塵或者潤(rùn)滑加注不足導(dǎo)致的故障主要有初期取樣機(jī)旋轉(zhuǎn)動(dòng)作不靈活，電機(jī)、減速機(jī)聲音不正常，分料器旋轉(zhuǎn)軸不靈活甚至卡死，樣品輸送單元中羅茲風(fēng)機(jī)的運(yùn)行聲音不正常，樣品收集裝置的旋轉(zhuǎn)軸不靈活，驅(qū)動(dòng)電機(jī)聲音異常等故障。

4.1.3 電氣及控制部分故障

初級(jí)采樣機(jī)及樣品收集系統(tǒng)中的限位開(kāi)關(guān)動(dòng)作不到位、開(kāi)關(guān)自身的故障，電氣線路中因老鼠撕咬、磨損腐蝕導(dǎo)致的短路、斷路故障，控制系統(tǒng)中PLC程序故障或其他故障等。

4.1.4 堵料故障

因操作不當(dāng)或取樣頻率數(shù)量設(shè)置問(wèn)題導(dǎo)致堵料，或者物料中含有大量雜質(zhì)雜物易導(dǎo)致堵料。還有一種較為少見(jiàn)的，是因設(shè)計(jì)不合理，溜管角度不夠，導(dǎo)致物料流速不夠，或在樣品輸送單元的輸送功率選擇過(guò)小導(dǎo)致堵料。

4.1.5 其他故障

除了上述常見(jiàn)故障外，還有一些比較復(fù)雜且不常見(jiàn)的故障，如電機(jī)燒毀、減速機(jī)漏油、傳動(dòng)裝置斷軸等；初級(jí)取樣機(jī)運(yùn)行不到位、傳動(dòng)鏈條斷鏈脫鏈等。

4.2 維護(hù)方法

針對(duì)上述故障，在日常使用方面主要有以下幾點(diǎn)維護(hù)注意事項(xiàng)：①日常使用過(guò)程中要采用定時(shí)點(diǎn)檢、預(yù)防為主，定期清理設(shè)備上的粉塵，按照使用說(shuō)明書要求定期加注潤(rùn)滑油及潤(rùn)滑脂。②定期檢查易磨損部位，及時(shí)更換磨損部件，在溜管及切割斗內(nèi)物料沖擊位置增加耐磨塊以減少磨損。③提高設(shè)計(jì)水平，合理設(shè)置自動(dòng)取樣各裝置排布及選型，合理設(shè)定取樣頻次及縮分器開(kāi)度大小。④在合適位置設(shè)置防雜篩網(wǎng)，改造易堵部位的管徑和曲率。

5 結(jié)語(yǔ)

傳統(tǒng)的取樣工作往往是采用人工方式，手工將取樣扦插入糧食中，然后人工將樣品灌袋送入檢化驗(yàn)實(shí)驗(yàn)室，這種方式最大的缺點(diǎn)就是取樣點(diǎn)人為選取，存在“人情糧”“關(guān)系糧”等問(wèn)題，操作勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低，且在采樣過(guò)程中會(huì)極大地影響卸船效率，采用新型全自動(dòng)取樣器可以有效避免上述弊端。隨著近幾年的生產(chǎn)建設(shè)，華南某港已經(jīng)全面配置了最先進(jìn)、現(xiàn)代化的取樣工藝，無(wú)論在商檢取樣用糧、自身檢驗(yàn)用糧的選取方面，既提升了生產(chǎn)作業(yè)效率，取樣又均勻、廣譜、有代表性，同時(shí)節(jié)省了大量的人力和物力。誠(chéng)然，使用中也存在著這樣或那樣的問(wèn)題，但也在不斷地與廠家協(xié)商反饋、摸索，不斷地改進(jìn)，完善其功能，相信這一全自動(dòng)取樣器會(huì)成為現(xiàn)代化港口必須的配置設(shè)備。