Автоматический отбор проб
Общий подход к контролю качества
Знания свойств сырья и продукта необходимы, во-первых, для определения свойств, важных для процесса переработки продукта, и во вторых, чтобы охарактеризовать качество таким образом, чтобы можно было рассчитать и сравнить цены. Для определения качественных характеристик из массы продукта, подлежащего оценке, берут пробу (отбор проб), которая после соответствующей переработки ( подготовка проб) подвергается анализу.
Из стадий процесса, таких как отбор проб, подготовка проб и исследование в лаборатории, необходимых для определения качественных характеристик, первым двум стадиям, по сравнению с лабораторными исследованиями, уделяется слишком мало внимания. Тем не мене неоспорим тот факт, что даже при тщательном соблюдении общепризнанных норм, вероятность случайной ошибки при отборе и подготовки проб во много раз выше, чем вероятность ошибки при анализе.
Качественные характеристики, определяемые в лаборатории с высокой аналитической точностью, надёжны лишь в той степени, в какой это позволяет отбор и подготовка проб. Если рассматривать также экономический аспект результатов неправильного анализа, то значение точного отбора проб и их подготовки становится очевидным.
В настоящее время существует устройства для отбора и подготовки проб, которые работают в высокой степени точно и надежно, в том числе и в полностью автоматическом режиме "он-лайн". Для изготовления качественной установки для отбора проб необходимо согласовать её с конкретными условиями эксплуатации, а также определить правильную комбинацию используемого оборудования. При планировке, недостаточно только придерживаться каких - либо норм, важно также учитывать, что изготовление подобных установок связано с известными техническими и финансовыми затратами. Не всегда можно совместить условия установки с теоретическими нормами. В этом случае следует проверить, в какой степени некоторое отклонение от теоретических требований может повлиять на результаты. Для того, чтобы сделать вывод, работает ли установка надлежащим образом, важен результат приемочных испытаний, а также соответствие машин и приборов установленным нормам.
Основы отбора проб и их подготовки
Под понятием "отбор проб" понимаются все рабочие операции, которые необходимы для того, чтобы из определённого объёма продукта изъять пробу таким образом, чтобы она в значительной степени и без систематической погрешности соответствовала качеству общего объёма продукта.
Следующая затем " подготовка проб" объединяет рабочие операции, которые необходимы для того, чтобы изъятый при отборе проб объём продукта привести в состояние, требуемое для последующих исследований.
Таким образом, отбор проб и их подготовка являются первыми рабочими стадиями химического и физического исследования, необходимого для определения качественных характеристик.
При отборе проб следует учитывать, что массовые грузы в особенности сырье и полуфабрикаты - зачастую неоднородны по качественным характеристикам, существенным для анализа. Чем больше неоднороден продукт, тем чаще следует производить отбор проб, чтобы получить репрезентативную для всего объёма продукта пробу. Так как отбор большого количества проб и переработка слишком больших сборных проб весьма дороги, число отбираемых проб должно быть точно согласовано со свойствами продукта. Число и объём отдельных проб в существенной степени зависят от массы, размера зерна и однородности анализируемого продукта.
При последующей подготовке проб следует учитывать, что сборная проба, полученная из отдельных проб, отражает однородность анализируемого продукта. При всех рабочих операциях нужно обязательно следить за тем, чтобы подготовка пробы производилась без потери влажности. Содержание воды зачастую является важной качественной характеристикой
Высокие требования, предъявляемые к техническому исполнению оборудования для отбора проб и их подготовки, объясняется, помимо прочего, также очень высоким соотношением объёма оцениваемого продукта к объёму анализируемого продукта. Так, например, проба массой 1 грамм, используемая для анализа, должна содержать тот же процент золы, что и поставляемая масса топлива 1000 тонн или же груз целого судна массой 100000тонн, из которого была изъята эта проба.
Требования, чтобы проба, подвергаемая анализу, соответствовала по определяемым качественным характеристикам общему объёму продукта, легче всего выполнить, если изымать пробы движущегося продукта (например, при сбросе с ленты транспортёра) по всей ширине потока. Изъятие репрезентативной пробы неподвижного продукта связано с большими трудностями и на практике осуществимо с большими сложностями.
При отборе проб - средняя проба (в статистическом смысле "выборочная проба") составляется из отдельных проб, число которых зависит от объёма оцениваемого продукта и разброса определяемого свойства в оцениваемом продукте. Если необходимо определение нескольких качественных свойств, то свойство, имеющее максимальный разброс является определяющим для количества отдельных проб.
Уменьшение погрешности аналитических параметров топлива предполагает увеличение количества отдельных проб.
При планировке и изготовлении установок для отбора проб и их подготовки изготовитель этого оборудования должен в особенности учитывать тот факт, что все приборы и устройства работают без систематических ошибок, и что отклонения, которые могут возникнуть, к примеру, при делении пробы, минимальны. Систематические ошибки могут возникнуть в том случае, если делитель проб не настроен на размер зерна. При этом гранулометрический состав исследуемой пробы не соответствует гранулометрическому составу всего груза. А поскольку распределение влажности и негорючих ингредиентов топливо связано с гранулометрическим составом продукта, то по этим параметрам будут получены ошибочные данные. Также при сборе пробного материала и последующей подготовке пробы может произойти утеря влажности, которая приведет к неправильной оценке содержания воды в грузе. Этой ошибки также можно избежать путем подбора подходящего оборудования.
При этом не следует увлекаться излишним усложнением установки. Простое решение, как правильно, бывает наилучшим. Каждый дополнительный агрегат может стать источником дополнительных проблем.
Общие правила определения параметров для отбора проб и их подготовки
Отбор пробы следует производить таким образом, чтобы на её основании можно было делать заключение обо всём объёме груза. Поток должен быть подвергнут анализу по всей ширине и глубине.
Отбор проб производится по временному или массовому параметру. Это означает, что отбор проб происходит или через равные интервалы времени или через равные объёмы проходящего груза. Как правило, управление производится через равные интервалы времени. Зазор ёмкости для отбора пробы должен в три раза превышать номинальный максимальный размер зерна в партии груза. Номинальный максимальный размер зерна - это та величина зерна, при которой на соответствующем сите остаётся фракция, содержание которой не должно превышать 5 % (95- процентный просев). Но даже при анализе достаточно мелкой фракции зазор не должен быть менее 30 мм.
При обычном отборе проб из падающего потока груза скорость перемещения ёмкости для отбора проб не должна превышать 0.6 м/с. Скорость во время отбора пробы должна оставаться постоянной.
Размеры ёмкости для отбора проб и определения параметров последующих устройств для измерения, деления и сбора пробного материала с учётом частоты отбора проб определяется объёмом материала, подвергаемого анализу.
При разделении проб нужно следить затем, чтобы их объем не был меньше минимального объема проб, указанного в соответствующих нормах.
Если анализируемая проба настолько мала, что при делении ее вес будет ниже указанного, следует вначале произвести накопление сборной пробы, чтобы при ее делении достичь указанного веса.
Если материал слишком крупный, следует по возможности непосредственно перед делением его измельчить.
Установка должна быть максимально герметизирована. Следует избегать зашлакованности отдельных агрегатов. Установка должна легко чиститься.
Агрегаты для отбора проб и их подготовки
В особенности при отборе проб постоянно возникают проблемы и сложности, связанные с размещением агрегатов для отбора проб. Зачастую для решения конкретной задачи необходимо конструирование нового варианта имеющегося агрегата для отбора проб. Практически всегда устройства для отбора проб основаны на принципе так называемой щелевой ёмкости. Ёмкость, захватывающая пробу, на входе имеет точно фиксируемую входную щель, ориентированную под углом 90 градусов к потоку материала. Длина её такова, что материал надежно отбирается по всей толщине потока. Как правило, это коническая ёмкость с откидным дном, которое открывается посредством упоров, системы рычагов или при помощи регулирующих приборов. Щелевая ёмкость, как правило, перемещается с постоянной скоростью по горизонтальным рельсам посредством сдвоенного цепного привода в поперечном и продольном направлении к потоку падающего материала. Взятые пробы сбрасываются сбоку в воронку.
Еcли того требуют условия размещения, можно выбрать вариант с перемещением щелевой ёмкости посредством поворотного рычага через поток падающего материала с одновременной подачей пробы вверх. При этом поворотном движении щелевая ёмкость всегда направлена вертикально вниз. Возможно также использование Щелевой ёмкости, работающей по принципу наклонного лифта. Пробы берутся из падающего потока материала и в направлении прохождения и подаются под наклоном вверх.
Если объёмы проб слишком велики, щелевую ёмкость, выполненную без дна в виде желоба, перемещают через поток материала, при этом пробный материал отводится на соответствующий транспортёр.
Если отбор отдельной пробы из падающего потока материала невозможен, зачастую удаётся отбор проб с движущей ленты транспортёра при помощи так называемого молоткового пробоотборника. При помощи этой щелевой ёмкости в виде молота, вращающийся природный кронштейн которой размещён над транспортёром, проба "выбивается" из проходящего потока материала со скоростью от 4 до 10 м/с. Параметры пробы, полученной таким образом, также как и проб, взятых щелевыми пробоотборниками, соответствуют установленным нормам.
Молотковые пробоотборники захватывают также мелкий материал, лежащий непосредственно на ленте транспортёра, при этом не повреждая транспортёр. Подобные пробоотборники успешно работают на больших установках производительностью до 8000 т/час при ширине конвейеров до 2,4 м и скорости ленты до 6 м/сек.
Уже по этим немногим примерам можно сделать вывод о многообразии возможностей при планировке устройств для отбора проб. Неоднократно делались попытки определить нормы для этих устройств. Но до настоящего времени этого сделать не удалось, В большинстве случаев конструируется специальное устройство для отбора проб, которое рассчитано на местные условия и анализируемый материал. Лишь в редких случаях можно применить "стандартный" пробоотборник.
Современные механические установки для отбора проб оснащены автоматически работающими устройствами для изготовления лабораторных проб (подготовка проб "он-лайн"), чтобы вмешательство ручных операций не снижало качество автоматического отбора. Мы располагаем автоматическими устройствами подготовки проб " он-лайн" для материалов как мелкой так и крупной фракции. Эти устройства соответствуют нормам разделения и измельчения материалов.
Для измельчения материалов различной степени твёрдости в нашей программе имеется целый ряд машин- молотковые мельницы , двухвалковые и одновалковые мельницы, щековые дробилки, конусные дробилки, дисковые вибромельницы непрерывного типа для измельчения материала тонкостью менее 0,2 мм.
Для разделения пробы имеются самые разнообразные приборы. Здесь также следует внимательно учитывать соответствующие нормы, как, например, трёхкратный максимальный размер зерна, скорости менее 0,6 м/сек, отбор не менее 6 частичных проб из одной пробы - с учетом минимальной массы пробы, отсутствие расслоения и пр.
Гораздо чаще мы используем специальные делители. На первой стадии, как правило, используется ротационный делитель с зафиксированным соотношением разделения, который может делить материал с соотношением от 1:1 до 1:30. Соотношение разделения на этом приборе можно изменить путём замены делительного колеса. Используется делитель, как правило, для разделения больших объёмов материала. Соотношения деления на большинстве установок составляет от 1:10 до 1:20. Речь идёт о довольно несложном приборе, который работает в значительной мере без техобслуживания. При использовании ротационного делителя важно чтобы ему было предвключено безупречно работающее дозировочное устройство.
Делитель с поворотной трубой также применяется в совокупности с дозировочным устройством. Этот делитель прост в установке и при правильной дозировке хорошо делит не липкий зернистый материал. Соотношение деления плавно регулируется от 1:5 до 1:50, в зависимости от зернистости на входе. Используется этот делитель только для сухого материала высокой степени сыпучести.
Универсальный делитель, который используется чаще всего - в том числе и для влажного липкого материала - это турникетный тарельчатый делитель, с различным диаметром тарели. Эти делители, в частности, используются для крупного материала, такого как доменный кокс. Соотношение деления турникетного тарельчатого распределителя плавно настраивается в широком диапазоне - от 1:4 до 1:50, в зависимости от зернистости.
Турникетный тарельчатый делитель стал надежным в эксплуатации прибором, который применяется для решения любой практической задачи, в том числе влажного и липкого материала. Небольшие приборы выполнены полностью из нержавеющей коррозионоустойчивой стали. Турникетные тарельчатые делители снабжены достаточно большими отверстиями для чистки. Так, к примеру, у наименьшего типоразмера откидывается треть корпуса делителя.
