При товарном опробовании обычно применяют точечный способ отбора проб (ГОСТ 10742–71). Это означает, что первичная проба, называемая в этом случае объединенной, составляется из отдельных порций топлива – точечных проб.
Объединенная проба – это проба, состоящая из требуемого числа точечных проб, отобранных непосредственно от партии топлива, и характеризующая его среднее качество.
Точечная проба – это масса топлива, отобранная из одного места однократным движением устройства для отбора проб.
Существенным при опробовании является установление норм отбора, т. е. массы топлива, которая должна быть отобрана в объединенную пробу. Поскольку объединенная проба определяется числом и массой точечных проб, необходимо установить, сколько и какой массы взять точечных проб, чтобы полученная объединенная проба удовлетворительно представляла среднее качество партии топлива.
Ранее при ручном способе отбора проб нормы отбора были установлены на основании многолетней практики опробования. Такой чисто эмпирический подход оказался недостаточным при переходе к механизированным и автоматизированным методам опробования. Была разработана теория опробования, в основе которой лежат закономерности теории вероятности и методы математической статистики.
Среди показателей качества угля имеется один, который распределяется по массе топлива наиболее неравномерно и, следовательно, может служить характеристикой неоднородности топлива. Нормы отбора должны рассчитываться по этому, наиболее изменяющемуся показателю качества. Теоретически и практически было доказано, что опробование, проведенное по этому параметру, гарантирует сохранение представительности пробы по любому другому показателю качества. При изучении углей определили, что наиболее изменяющийся показатель качества – зольность, поэтому все расчеты норм отбора проб обычно ведутся по зольности, рассчитанной на сухой уголь.
Погрешность определения зольности служит для оценки погрешности опробования в целом (отбор, обработка и анализ пробы). Это значение погрешности устанавливается заранее в стандарте или в договоре о поставках топлива и является основанием для расчета норм отбора проб.
Так, в ГОСТ 10742–71 погрешность опробования с вероятностью 95% принята для топлива с зольностью менее 20% ±10,0% (относительная погрешность определения), а с зольностью более 20% ±2% (абсолютная погрешность определения).
Это означает, что если при анализе пробы зольность составляет 35%, то истинная зольность топлива с вероятностью 95% находится в пределах от 33 до 37%, и такое расхождение в результатах определения зольности допускается при опробовании партии топлива, проведенном поставщиком и потребителем.
Число точечных проб, отбираемых в объединенную пробу, зависит от степени неоднородности топлива, т. е. от его зольности, а масса каждой точечной пробы – от размера кусков угля. Чем выше зольность топлива, тем больше точечных проб надо отобрать для получения представительной пробы, причем точечные пробы должны отбираться равномерно от всей опробуемой массы. В соответствии с этим от 1000 т рядового угля отбирают 32 точечные пробы, а от обогащенного и сортированного – 16.
Нормы отбора точечных проб рассчитывают в каждом конкретном случае по ГОСТ 10742–71. Проверка погрешности опробования и необходимого количества точечных проб производится по ГОСТ 27379–87 «Топливо твердое. Методы определения погрешности отбора и подготовки проб».
Зависимость массы точечной пробы от размера кусков угля выражается уравнением
m = 0,06 х D (4.1)
где m – минимальная масса точечной пробы, кг;
D – размер максимальных кусков угля, мм.
За размер максимальных кусков рядового топлива принимают размер отверстий сита, на котором при просеивании остается не более 5% надрешетного продукта. За размер максимальных кусков сортового топлива принимают верхний предел крупности данного сорта.
Товарные пробы отбирают от каждой партии топлива. Однако при регулярных поставках допускается по договоренности с потребителем проводить периодическое опробование, расчет норм которого приведен в ГОСТ 10742–71.
Существуют два основных способа отбора проб топлива: из потока и из неподвижного слоя.
Отбор проб из потока легче поддается механизации и автоматизации, чем опробование неподвижной массы топлива. Отбор проб из потока осуществляется при транспортировании топлива с помощью конвейера или из падающего потока при пересыпке угля с одного конвейера на другой.
Точечные пробы из движущегося потока отбирают через равные интервалы времени. При контрольных испытаниях пробы отбирают с поверхности конвейера, который специально останавливают перед каждым отбором.
При введении механического отбора количество точечных проб вначале определяли эмпирически в зависимости от зольности и массы партии (табл. 4.1).
Опробование неподвижной массы топлива допускается только в том случае, если невозможно осуществить отбор из потока. Точечные пробы отбирают в местах, равномерно расположенных на поверхностях вагонеток, вагонов, штабелей, при погружении отбирающего устройства не менее чем на 0,4 м.
Национальным стандартом установлено, что отбор проб топлива должен производиться механизированным способом и только при невозможности применения механических пробоотборников допускается ручное опробование.
В пункте 2.1 ГОСТ 10742–71 указано в общем виде: «Для отбора проб применяют следующее оборудование: механические пробоотборники для отбора проб в местах перепада потока, непосредственно с транспортных лент, от топлива, погруженного в железнодорожные вагоны и другие транспортные средства; приспособления для отбора проб вручную». Далее перечислены требования, которым это оборудование должно удовлетворять. В технической документации по отбору проб приводятся правила применения конкретного оборудования, основанные на требованиях стандарта.
В настоящее время на угольных предприятиях для отбора проб из потока применяют ковшовые (ПК) и скреперные (ПС) пробоотборники.
Ковшовые пробоотборники предназначены для отбора проб из потоков в местах перепада угля: через определенный промежуток времени ковш пересекает падающий поток, захватывает точечную пробу и разгружает ее в специальный бункер, откуда уголь поступает в машину для обработки проб. Скреперный пробоотборник предназначен для отбора проб с движущегося ленточного конвейера. Скрепер (обычно в виде полукруглого ковша), скользя по ленте конвейера, смещает определенную массу угля в приемный желоб.
Применение пробоотборников, особенно типа ПК и ПС, позволяет не только механизировать, но и автоматизировать отбор проб топлива. Для отбора проб из неподвижных масс угля разработаны пробоотборники нескольких типов. Наибольшее распространение получили пробоотборники шнекобуровые, а также с ковшовым или грейферным захватом точечной пробы. Обычно эти пробоотборники выполнены в виде механизированных комплексов, позволяющих не только отбирать, но и разделывать пробы.
В инструкциях по отбору проб, разработанных на основе ГОСТ 10742–71 для конкретных угольных предприятий, приводятся технологические схемы отбора и соответствующие виды пробоотборников. В этих инструкциях указаны оптимальные места отбора точечных проб, их масса и количество, необходимые для получения представительных проб углей.
