“三代機”機械化煤炭采制樣系統(tǒng)
近年來，機械化煤炭采制樣設(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)機械化煤炭采制樣系統(tǒng)最早應(yīng)用于上世紀九十年代，最初只是以代替人工采樣、減輕勞動強度、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”機械化煤炭采制樣系統(tǒng)。機械化煤炭采制樣系統(tǒng)發(fā)展到2008年左右，隨著各大電力集團對燃料管理的重視，全深度采樣逐漸取代了過去的分層采樣，操作模式以半自動操作為主，先由操作人員將來煤車輛信息人工輸入工控機，然后選取采樣點數(shù)、采樣深度、樣桶工位號，再操控采樣設(shè)備的大車和小車使其到達待采位置，然后啟動采樣按鈕，完成采樣、卸料、粉碎、縮分、收集等功能，這種半自動化的操作模式，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”機械化煤炭采制樣系統(tǒng)。
近兩年隨著煤炭價格的持續(xù)上漲，煤炭成本已占到電廠成本的80%左右，各大電力集團持續(xù)重視煤炭質(zhì)量監(jiān)測和質(zhì)量控制，嚴格控制煤炭成本。煤炭產(chǎn)品質(zhì)量檢測是雙方貿(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)致分析化驗結(jié)果代表性較差。大量試驗表明：“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”機械化煤炭采制樣設(shè)備的主要特征，隨著全自動軟件的穩(wěn)定運行，車廂精確定位系統(tǒng)模塊和自動封裝標識系統(tǒng)模塊的研發(fā)應(yīng)用，機械化煤炭采制樣系統(tǒng)迎來了“第三代”機械化煤炭采制樣設(shè)備，以下簡稱“三代機”。
一、“三代機”功能范圍概述
以汽車采制樣裝置為例，“三代機”機械采制樣裝置是以PLC為控制核心，組合IC卡/射頻卡技術(shù)、激光測距技術(shù)、自動封裝、標識技術(shù)，依靠龐大的數(shù)據(jù)庫中心，對入廠煤機械化煤炭采制樣功能模塊進行分布式控制，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)實現(xiàn)對運輸車輛信息（運輸單位、礦別、車號、車輛信息）的自動采集。
●車輛自動精確定位系統(tǒng)模塊
車輛自動精確定位系統(tǒng)的核心是實現(xiàn)對運煤車輛所停位置的精確定位，車輛定位系統(tǒng)采用激光測距傳感技術(shù)，來測量車廂停位后尾部坐標點，鎖定采樣區(qū)域。定位誤差可達到±1.5mm，本定位系統(tǒng)對現(xiàn)場環(huán)境適應(yīng)能力強，可適用于所有運煤車型。
●采樣方案信息模塊
可根據(jù)礦別信息、計劃量、車型、車輛數(shù)目、重量等參數(shù)信息從數(shù)據(jù)庫中自動調(diào)用不同的采樣方案，并按照采樣方案顯示采樣點坐標位置，并分配樣桶。
●采樣系統(tǒng)模塊
控制大、小行車依次行進到采樣點坐標位置，由液壓或鏈條驅(qū)動采樣頭升降來進行全深度采樣，最后回到原點卸料。由于雨、雪天及剎車時行車行走輪容易出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，造成行走不準確，可使用驅(qū)動齒輪式大、小行車在齒條軌道上行走，行走精度高，可精確行走到設(shè)定坐標位置。
●制樣系統(tǒng)模塊
煤樣通過皮帶機輸送（進行除鐵）均勻輸送到粉碎機、縮分機、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。
●自動封裝、標識系統(tǒng)模塊
待某一礦別子樣桶滿報警后，底門打開，子樣自動裝填入煤樣專用封裝容器內(nèi)，對其自動密封、標識、歸置到成品區(qū)，由操作人員定期集中清運。
●數(shù)據(jù)管理、查詢模塊
各級權(quán)限設(shè)置、運行參數(shù)管理、班次信息管理、日月年報表查詢、明細報表查詢等功能。
●設(shè)備狀態(tài)運行及診斷系統(tǒng)模塊
設(shè)備運行信號狀態(tài)和故障自動診斷信息顯示。
●通訊功能模塊
進行通訊設(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，實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互和功能拓展。
●監(jiān)控系統(tǒng)模塊
對關(guān)鍵環(huán)節(jié)如操作室內(nèi)、采樣位置、粉碎、縮分位置、封裝、標識區(qū)等實施視頻監(jiān)控，并實現(xiàn)數(shù)據(jù)遠傳。
●全自動控制系統(tǒng)模塊
全自動軟件通過PLC控制核心對各功能模塊進行分布式控制
SHAPE * MERGEFORMAT
|
棄煤處理系統(tǒng)模塊 |
|
采樣系統(tǒng)模塊 |
|
車廂自動精確定位系統(tǒng)模塊 |
|
車輛信息自動采集模塊 |
|
通訊功能模塊 |
|
設(shè)備狀態(tài)運行及診斷系統(tǒng)模塊 |
|
自動封裝、標識系統(tǒng)模塊 |
|
采樣方案信息模塊
|
|
監(jiān)控系統(tǒng)模塊 |
圖1 “三代機”機械化煤炭采制樣系統(tǒng)功能模塊結(jié)構(gòu)圖
二、“三代機”功能介紹
“三代機”的無人操作模式可有效避免在機械化煤炭采制樣流程和煤樣流轉(zhuǎn)過程中人員接觸煤樣，避免整個采樣、送檢、化驗環(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（其系統(tǒng)流程圖見圖2）：
●“三代機”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)、電廠正平衡計算煤耗、財務(wù)結(jié)算、財務(wù)成本分析等智能系統(tǒng)進行信息交互和數(shù)據(jù)通訊，組成強大的智能數(shù)據(jù)閉環(huán)鏈，提供準確基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
●“三代機”通過激光測距技術(shù)來實現(xiàn)對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”通過自動封裝、標識系統(tǒng)來實現(xiàn)對子樣的自動封裝，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封裝標識系統(tǒng)，此系統(tǒng)是我公司根據(jù)煤炭采制樣現(xiàn)場環(huán)境開發(fā)研制，具有在粉塵環(huán)境下可靠連續(xù)運行，智能化程度高、結(jié)構(gòu)簡單、檢修維護方便的主要優(yōu)勢。
附：目前在采制樣現(xiàn)場應(yīng)用的主要是立式包裝機和給袋式打包機兩種型式。立式包裝機主要是應(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)運轉(zhuǎn)模式，以半自動操作居多，并且有專人維護監(jiān)護，現(xiàn)場環(huán)境與采制樣現(xiàn)場環(huán)境也相差極大，也就造成了應(yīng)用在機械采制樣行業(yè)水土不服的現(xiàn)象，并且以上兩種打包機結(jié)構(gòu)動作極其復(fù)雜，一旦出現(xiàn)故障，檢修維護也極其困難，整體投運率不高。
圖2 “三代機”機械化煤炭采制樣系統(tǒng)流程圖
