“三代機(jī)”機(jī)械化煤炭采制樣系統(tǒng)
近年來，機(jī)械化煤炭采制樣設(shè)備廣泛應(yīng)用于我國火電廠、焦化廠、煉鋼廠等企業(yè)，已成為一種普及率極高的工業(yè)設(shè)備。據(jù)了解，國內(nèi)機(jī)械化煤炭采制樣系統(tǒng)最早應(yīng)用于上世紀(jì)九十年代，最初只是以代替人工采樣、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、完成煤質(zhì)樣本的采取為基本目的，采樣深度一般幾十厘米左右，是國內(nèi)“第一代”機(jī)械化煤炭采制樣系統(tǒng)。機(jī)械化煤炭采制樣系統(tǒng)發(fā)展到2008年左右，隨著各大電力集團(tuán)對(duì)燃料管理的重視，全深度采樣逐漸取代了過去的分層采樣，操作模式以半自動(dòng)操作為主，先由操作人員將來煤車輛信息人工輸入工控機(jī)，然后選取采樣點(diǎn)數(shù)、采樣深度、樣桶工位號(hào)，再操控采樣設(shè)備的大車和小車使其到達(dá)待采位置，然后啟動(dòng)采樣按鈕，完成采樣、卸料、粉碎、縮分、收集等功能，這種半自動(dòng)化的操作模式，效率較低，受人為主觀因素影響較大，這一階段是國內(nèi)“第二代”機(jī)械化煤炭采制樣系統(tǒng)。
近兩年隨著煤炭價(jià)格的持續(xù)上漲，煤炭成本已占到電廠成本的80%左右，各大電力集團(tuán)持續(xù)重視煤炭質(zhì)量監(jiān)測(cè)和質(zhì)量控制，嚴(yán)格控制煤炭成本。煤炭產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)是雙方貿(mào)易結(jié)算的重要依據(jù)，商品煤樣的采樣工作是檢測(cè)的重要環(huán)節(jié)，是誤差的來源，不當(dāng)?shù)牟僮鞅貙?dǎo)致分析化驗(yàn)結(jié)果代表性較差。大量試驗(yàn)表明：“若以方差表示誤差的話，采樣誤差占80%，制樣誤差占16%，化驗(yàn)誤差占4%”。由此可見在商品煤的采制化中，規(guī)避采樣工作中的誤差環(huán)節(jié)顯得尤為重要，因此提高設(shè)備的自動(dòng)化、智能化水平、有效規(guī)避系統(tǒng)流程中的人為主觀因素影響成為了國內(nèi)“第三代”機(jī)械化煤炭采制樣設(shè)備的主要特征，隨著全自動(dòng)軟件的穩(wěn)定運(yùn)行，車廂精確定位系統(tǒng)模塊和自動(dòng)封裝標(biāo)識(shí)系統(tǒng)模塊的研發(fā)應(yīng)用，機(jī)械化煤炭采制樣系統(tǒng)迎來了“第三代”機(jī)械化煤炭采制樣設(shè)備，以下簡稱“三代機(jī)”。
一、“三代機(jī)”功能范圍概述
以汽車采制樣裝置為例，“三代機(jī)”機(jī)械采制樣裝置是以PLC為控制核心，組合IC卡/射頻卡技術(shù)、激光測(cè)距技術(shù)、自動(dòng)封裝、標(biāo)識(shí)技術(shù)，依靠龐大的數(shù)據(jù)庫中心，對(duì)入廠煤機(jī)械化煤炭采制樣功能模塊進(jìn)行分布式控制，本系統(tǒng)主要包括以下功能模塊（其功能模塊結(jié)構(gòu)圖見圖1）：
●車輛信息自動(dòng)采集模塊
通過射頻卡/IC卡管理系統(tǒng)(可與汽車衡稱重系統(tǒng)集成)實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)輸車輛信息（運(yùn)輸單位、礦別、車號(hào)、車輛信息）的自動(dòng)采集。
●車輛自動(dòng)精確定位系統(tǒng)模塊
車輛自動(dòng)精確定位系統(tǒng)的核心是實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)煤車輛所停位置的精確定位，車輛定位系統(tǒng)采用激光測(cè)距傳感技術(shù)，來測(cè)量車廂停位后尾部坐標(biāo)點(diǎn)，鎖定采樣區(qū)域。定位誤差可達(dá)到±1.5mm，本定位系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)，可適用于所有運(yùn)煤車型。
●采樣方案信息模塊
可根據(jù)礦別信息、計(jì)劃量、車型、車輛數(shù)目、重量等參數(shù)信息從數(shù)據(jù)庫中自動(dòng)調(diào)用不同的采樣方案，并按照采樣方案顯示采樣點(diǎn)坐標(biāo)位置，并分配樣桶。
●采樣系統(tǒng)模塊
控制大、小行車依次行進(jìn)到采樣點(diǎn)坐標(biāo)位置，由液壓或鏈條驅(qū)動(dòng)采樣頭升降來進(jìn)行全深度采樣，最后回到原點(diǎn)卸料。由于雨、雪天及剎車時(shí)行車行走輪容易出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，造成行走不準(zhǔn)確，可使用驅(qū)動(dòng)齒輪式大、小行車在齒條軌道上行走，行走精度高，可精確行走到設(shè)定坐標(biāo)位置。
●制樣系統(tǒng)模塊
煤樣通過皮帶機(jī)輸送（進(jìn)行除鐵）均勻輸送到粉碎機(jī)、縮分機(jī)、集樣器設(shè)備完成煤樣粉碎、縮分、收集功能。
●棄煤處理系統(tǒng)模塊
完成對(duì)縮分后的棄煤處理，將其輸送到余煤池或余煤料倉暫存。
●自動(dòng)封裝、標(biāo)識(shí)系統(tǒng)模塊
待某一礦別子樣桶滿報(bào)警后，底門打開，子樣自動(dòng)裝填入煤樣專用封裝容器內(nèi)，對(duì)其自動(dòng)密封、標(biāo)識(shí)、歸置到成品區(qū)，由操作人員定期集中清運(yùn)。
●數(shù)據(jù)管理、查詢模塊
各級(jí)權(quán)限設(shè)置、運(yùn)行參數(shù)管理、班次信息管理、日月年報(bào)表查詢、明細(xì)報(bào)表查詢等功能。
●設(shè)備狀態(tài)運(yùn)行及診斷系統(tǒng)模塊
設(shè)備運(yùn)行信號(hào)狀態(tài)和故障自動(dòng)診斷信息顯示。
●通訊功能模塊
進(jìn)行通訊設(shè)置，預(yù)留與燃煤管理系統(tǒng)、輸煤程控系統(tǒng)或其它管理智能系統(tǒng)的通訊接口，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互和功能拓展。
●監(jiān)控系統(tǒng)模塊
對(duì)關(guān)鍵環(huán)節(jié)如操作室內(nèi)、采樣位置、粉碎、縮分位置、封裝、標(biāo)識(shí)區(qū)等實(shí)施視頻監(jiān)控，并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳。
●全自動(dòng)控制系統(tǒng)模塊
全自動(dòng)軟件通過PLC控制核心對(duì)各功能模塊進(jìn)行分布式控制
SHAPE * MERGEFORMAT
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棄煤處理系統(tǒng)模塊 |
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采樣系統(tǒng)模塊 |
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車廂自動(dòng)精確定位系統(tǒng)模塊 |
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車輛信息自動(dòng)采集模塊 |
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通訊功能模塊 |
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設(shè)備狀態(tài)運(yùn)行及診斷系統(tǒng)模塊 |
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自動(dòng)封裝、標(biāo)識(shí)系統(tǒng)模塊 |
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采樣方案信息模塊
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監(jiān)控系統(tǒng)模塊 |
圖1 “三代機(jī)”機(jī)械化煤炭采制樣系統(tǒng)功能模塊結(jié)構(gòu)圖
二、“三代機(jī)”功能介紹
“三代機(jī)”的無人操作模式可有效避免在機(jī)械化煤炭采制樣流程和煤樣流轉(zhuǎn)過程中人員接觸煤樣，避免整個(gè)采樣、送檢、化驗(yàn)環(huán)節(jié)的人為主觀因素影響，保證煤樣代表性，其具有以下主要功能特點(diǎn)（其系統(tǒng)流程圖見圖2）：
●“三代機(jī)”是一套由小功能模塊集成的信息、智能化模塊，可作為采制樣子模塊與發(fā)電廠燃煤管理系統(tǒng)、輸煤集控系統(tǒng)、電廠正平衡計(jì)算煤耗、財(cái)務(wù)結(jié)算、財(cái)務(wù)成本分析等智能系統(tǒng)進(jìn)行信息交互和數(shù)據(jù)通訊，組成強(qiáng)大的智能數(shù)據(jù)閉環(huán)鏈，提供準(zhǔn)確基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
●“三代機(jī)”通過激光測(cè)距技術(shù)來實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛停位的位置判斷，鎖定采樣區(qū)域，生成采樣信息，可有效規(guī)避采樣環(huán)節(jié)的人為主觀因素干擾。
●“三代機(jī)”通過自動(dòng)封裝、標(biāo)識(shí)系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)對(duì)子樣的自動(dòng)封裝，通過權(quán)限代碼代替煤樣信息，來規(guī)避煤樣流轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)的人為因素干擾。我公司推薦選用煤樣桶自動(dòng)封裝標(biāo)識(shí)系統(tǒng)，此系統(tǒng)是我公司根據(jù)煤炭采制樣現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境開發(fā)研制，具有在粉塵環(huán)境下可靠連續(xù)運(yùn)行，智能化程度高、結(jié)構(gòu)簡單、檢修維護(hù)方便的主要優(yōu)勢(shì)。
附：目前在采制樣現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的主要是立式包裝機(jī)和給袋式打包機(jī)兩種型式。立式包裝機(jī)主要是應(yīng)用在食品和藥用行業(yè)，原理是通過同步帶牽引膜卷、通過熱熔成型為枕型袋，填料后熱封袋口。在粉塵環(huán)境下，存在同步帶牽膜打滑和煤粉污染袋口熱封不合的問題。給袋式打包機(jī)主要是應(yīng)用在食品、化肥、面粉等行業(yè)。原理是通過中空吸盤將空編制袋吸起，送入夾口處夾住袋口，另一吸盤將袋口吸開填料、然后縫合密封，在粉塵環(huán)境下吸盤吸開袋口成功率不高。歸根結(jié)底以上兩種封裝系統(tǒng)主要應(yīng)用在工業(yè)流水線上，屬于高效連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)模式，以半自動(dòng)操作居多，并且有專人維護(hù)監(jiān)護(hù)，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境與采制樣現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境也相差極大，也就造成了應(yīng)用在機(jī)械采制樣行業(yè)水土不服的現(xiàn)象，并且以上兩種打包機(jī)結(jié)構(gòu)動(dòng)作極其復(fù)雜，一旦出現(xiàn)故障，檢修維護(hù)也極其困難，整體投運(yùn)率不高。
圖2 “三代機(jī)”機(jī)械化煤炭采制樣系統(tǒng)流程圖
