燃煤存样桶密封装置设计

燃煤存样桶密封装置设计

姚柳1,罗舒2,姚亮3,温倩4

1:身份证号：510922198708077550.

2:身份证号：513030198202108018.

3:身份证号：510922199012233257.

4:身份证号：510105198107091760.

摘要：燃煤在采样、制样等环节靠人工完成工作效率较低，易受人为因素影响，为解决现有技术不足。本文设计燃煤存样桶密封装置，将实时时间、射频识别（RFID）码和扣盖角度三个特征结合进行扣盖密封，启封时再对三个特征进行鉴别，识别存样桶是否被非正常打开过，通过本装置保证样品安全，优化过程管理。

关键词：燃煤；RFID；存样桶；密封装置

1引言

燃煤一直是国内火力发电厂的主要燃料来源，电厂燃煤成本占电厂总成本的70%-80%。传统的电厂燃煤入厂管理存在诸多不足和缺陷，在采样、制样、化验等最重要环节基本依靠人工完成，工作效率较低，且受人为因素影响。提高燃煤样品全过程管理的自动化和信息化是未来发展的方向。

目前在燃料智能采样方面，国外研究比较深入，主要集中在提高自动化水平以及如何保证煤样采制化代表性。我国国情有所不同，采样、制样环节强调煤炭采制化的人员与煤炭隔离，目前在硬件设计方面已做得比较完善，采用了较多的最新技术，如：工业机器人，伺服电机，步进电机。现有的煤样存样桶密封装置，没有鉴别存样桶是否非正常打开过这一功能，设计一种燃煤专用煤样存样桶具有智能化系统的密封装置，具有实用意义。

本文在煤样存放和提取环节，煤样存样桶在密封与解封时使用专用机械进行，如使用改锥打开会留下撬动痕迹，检验以此判定是否存在异常开启，但如果自制简易装置进行开盖，可以实现不留痕迹。本文设计是将实时时间与RFID码与扣盖角度三个特征结合进行扣盖密封，开盖的时利用三个特征进行鉴别，鉴别煤样存样桶是否被非正常打开过，同时达到人与煤样隔离。达到克服原有技术缺陷的目的。

2燃煤存样桶的工作过程

2.1封装过程

封装时，首先对存样桶身进行固定，通过RFID感应天线，读取桶底的RFID标签，再结合时钟芯片输出的时钟信号，三者结合而得出扣盖位置，然后用气缸推动扣紧桶盖，随后松开桶身，送走此桶，以此循环，封装流程如图1所示。

2.2启封过程

启封时，首先对存样桶身进行固定，随后读取RFID信息，利用RFID信息和桶盖角度信息和时钟信号，判断桶盖是否被非正常开启过，如果是则向管控中心报警，如不是则打开桶盖将煤样送去进行化验分析，启封流程如图2所示。    

图1封装流程                                图2 启封流程

3机械装置设计

燃煤存样桶密封装置机械结构如图3所示，结构中气源1出来的压缩空气首先经过过滤器2进行过滤，然后进入电磁阀3的入口，电磁阀3采用24VDC驱动，由控制电路里的三只场效应管进行开关控制，桶身固定气缸4受电磁阀3输出的压缩空气对存样桶身进行固定与松开，煤样存样桶5下面是桶底的RFID标签6，制作时采用一体化注塑工艺，桶盖压紧气缸7受电磁阀3输出的压缩空气控制，对桶盖进行压紧。

燃煤存样桶密封装置的扣盖俯视如图4所示，其中8和11和13和14为桶盖夹具，负责夹紧桶盖，9为桶盖方位计数齿，10为桶盖方位计数霍尔探头，9和10配合，测出桶盖角度位置，12为步进电机，接受控制电路的指令进行桶盖角度旋转动作。

图3 机械结构                            图4 扣盖装置俯视

4控制电路设计

燃煤存样桶密封装置控制电路采用开关式电源芯片，型号为TPS54331D，将24VDC转换为3.3VDC对其它芯片供电。时钟芯片采用ICS308，将时钟信号送入主控芯片进行处理。主采用LPC1769，主控芯片输出接口光耦连接，将驱动信号经过隔离放大后，送至场效应管进行末级功率放大，最后将信号分别送出至电磁阀线圈，电磁阀受控后驱动气缸进行相应工作。步进电机驱动器，采用DMA870，主控芯片经过限流电阻后将信号送至光耦将信号进行隔离放大后，送入步进驱动器，步进电机驱动器与步进电机连接。桶盖方位计数霍尔探头芯片，采用AH1885-ZG-7，接收3.3VDC供电。RFID芯片，采用THM3060，与主控芯片的RXD和TXD连接，进行串口数据通信，桶底RFID标签，塑封于存样桶底部。

5.结论

本文首先分析燃煤存样桶在使用过程中的技术缺陷，针对现有技术不足，设计一种存样桶密封装置，得到结论如下：1.将时间、射频识别码与扣盖角度三个特征结合进行扣盖密封，再对其鉴别存样桶是否被非正常打开过技术可行；2.本文设计的存样桶密封装置，可用于其它类似场景的采样密封，如食品、化工等领域。

参考文献

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[2]王超. 基于无线射频识别技术的工器具管理系统设计[J]. 电子制作, 2020(1):2.

[3]朱伟杰. 煤炭采制样存在的问题与解决对策[J]. 云南化工, 2017, 44(6):3.

[4]胡静波, 洪伟, 田浩. 新型煤堆取样器的设计开发[J]. 煤质技术, 2017(6):4.

[5]王林立, 王圣, 徐静馨,等. 燃煤电厂煤炭存查样监督抽查超差原因分析及措施建议[J]. 中国煤炭, 2020, 46(11):5.

[6]何波, 付宇, 刘洋,等. 煤炭采样器的设计与开发[J]. 武汉工程职业技术学院学报, 2022, 34(2):7.

作者1:姚柳,身份证号：510922198708077550.

作者2:罗舒,身份证号：513030198202108018.

作者3:姚亮,身份证号：510922199012233257.

作者4:温倩,身份证号：510105198107091760.