“三代机”机械化煤炭采制样系统

近年来，机械化煤炭采制样设备广泛应用于我国火电厂、焦化厂、炼钢厂等企业，已成为一种普及率的工业设备。据了解，国内机械化煤炭采制样系统应用于上世纪九十年代，最初只是以代替人工采样、减轻劳动强度、完成煤质样本的采取为基本目的，采样深度一般几十厘米左右，是国内“代”机械化煤炭采制样系统。机械化煤炭采制样系统发展到2008年左右，随着各大电力集团对燃料管理的重视，全深度采样逐渐取代了过去的分层采样，操作模式以半自动操作为主，先由操作人员将来煤车辆信息人工输入工控机，然后选取采样点数、采样深度、样桶工位号，再操控采样设备的大车和小车使其到达待采位置，然后启动采样按钮，完成采样、卸料、粉碎、缩分、收集等功能，这种半自动化的操作模式，效率较低，受人为主观因素影响较大，这一阶段是国内“第二代”机械化煤炭采制样系统。 

 近两年随着煤炭价格的持续上涨，煤炭成本已占到电厂成本的80%左右，各大电力集团持续重视煤炭质量监测和质量控制，严格控制煤炭成本。煤炭产品质量检测是双方贸易结算的重要依据，商品煤样的采样工作是检测的重要环节，是误差的来源，不当的操作必将导致分析化验结果代表性较差。大量试验表明：“若以方差表示误差的话，采样误差占80%，制样误差占16%，化验误差占4%”。由此可见在商品煤的采制化中，规避采样工作中的误差环节显得尤为重要，因此提高设备的自动化、智能化水平、有效规避系统流程中的人为主观因素影响成为了国内“第三代”机械化煤炭采制样设备的主要特征，随着全自动软件的稳定运行，车厢精确定位系统模块和自动封装标识系统模块的研发应用，机械化煤炭采制样系统迎来了“第三代”机械化煤炭采制样设备，以下简称“三代机”。

一、“三代机”功能范围概述

以汽车采制样装置为例，“三代机”机械采制样装置是以PLC为控制核心，组合IC卡/射频卡技术、激光测距技术、自动封装、标识技术，依靠庞大的数据库中心，对入厂煤机械化煤炭采制样功能模块进行分布式控制，本系统主要包括以下功能模块（其功能模块结构图见图1）：

●车辆信息自动采集模块

通过射频卡/IC卡管理系统(可与汽车衡称重系统集成)实现对运输车辆信息（运输单位、矿别、车号、车辆信息）的自动采集。

●车辆自动精确定位系统模块

车辆自动精确定位系统的核心是实现对运煤车辆所停位置的精确定位，车辆定位系统采用激光测距传感技术，来测量车厢停位后尾部坐标点，锁定采样区域。定位误差可达到±1.5mm，本定位系统对现场环境适应能力强，可适用于所有运煤车型。

●采样方案信息模块

可根据矿别信息、计划量、车型、车辆数目、重量等参数信息从数据库中自动调用不同的采样方案，并按照采样方案显示采样点坐标位置，并分配样桶。

●采样系统模块

控制大、小行车依次行进到采样点坐标位置，由液压或链条驱动采样头升降来进行全深度采样，最后回到原点卸料。由于雨、雪天及刹车时行车行走轮容易出现打滑现象，造成行走不准确，可使用驱动齿轮式大、小行车在齿条轨道上行走，行走精度高，可精确行走到设定坐标位置。

●制样系统模块

煤样通过皮带机输送（进行除铁）均匀输送到粉碎机、缩分机、集样器设备完成煤样粉碎、缩分、收集功能。

●弃煤处理系统模块

完成对缩分后的弃煤处理，将其输送到余煤池或余煤料仓暂存。

●自动封装、标识系统模块

待某一矿别子样桶满报警后，底门打开，子样自动装填入煤样专用封装容器内，对其自动密封、标识、归置到成品区，由操作人员定期集中清运。

●数据管理、查询模块

各级权限设置、运行参数管理、班次信息管理、日月年报表查询、明细报表查询等功能。

●设备状态运行及诊断系统模块

设备运行信号状态和故障自动诊断信息显示。

●通讯功能模块

进行通讯设置，预留与燃煤管理系统、输煤程控系统或其它管理智能系统的通讯接口，实现数据交互和功能拓展。

●监控系统模块

对关键环节如操作室内、采样位置、粉碎、缩分位置、封装、标识区等实施视频监控，并实现数据远传。

●全自动控制系统模块

全自动软件通过PLC控制核心对各功能模块进行分布式控制

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图1  “三代机”机械化煤炭采制样系统功能模块结构图

二、“三代机”功能介绍

   “三代机”的无人操作模式可有效避免在机械化煤炭采制样流程和煤样流转过程中人员接触煤样，避免整个采样、送检、化验环节的人为主观因素影响，保证煤样代表性，其具有以下主要功能特点（其系统流程图见图2）：

●“三代机”是一套由小功能模块集成的信息、智能化模块，可作为采制样子模块与发电厂燃煤管理系统、输煤集控系统、电厂正平衡计算煤耗、财务结算、财务成本分析等智能系统进行信息交互和数据通讯，组成强大的智能数据闭环链，提供准确基础数据。

●“三代机”通过激光测距技术来实现对车辆停位的位置判断，锁定采样区域，生成采样信息，可有效规避采样环节的人为主观因素干扰。

●“三代机”通过自动封装、标识系统来实现对子样的自动封装，通过权限代码代替煤样信息，来规避煤样流转环节的人为因素干扰。我公司推荐选用煤样桶自动封装标识系统，此系统是我公司根据煤炭采制样现场环境开发研制，具有在粉尘环境下可靠连续运行，智能化程度高、结构简单、检修维护方便的主要优势。

附：目前在采制样现场应用的主要是立式包装机和给袋式打包机两种型式。立式包装机主要是应用在食品和药用行业，原理是通过同步带牵引膜卷、通过热熔成型为枕型袋，填料后热封袋口。在粉尘环境下，存在同步带牵膜打滑和煤粉污染袋口热封不合的问题。给袋式打包机主要是应用在食品、化肥、面粉等行业。原理是通过中空吸盘将空编制袋吸起，送入夹口处夹住袋口，另一吸盘将袋口吸开填料、然后缝合密封，在粉尘环境下吸盘吸开袋口成功率不高。归根结底以上两种封装系统主要应用在工业流水线上，属于高效连续运转模式，以半自动操作居多，并且有专人维护监护，现场环境与采制样现场环境也相差极大，也就造成了应用在机械采制样行业水土不服的现象，并且以上两种打包机结构动作极其复杂，一旦出现故障，检修维护也极其困难，整体投运率不高。

图2   “三代机”机械化煤炭采制样系统流程图