机器人燃煤制样系统的设计与应用
煤炭机械化采制样装置的应用及改进
1272023年5月上 第09期 总第405期油气、地矿、电力设备管理与技术China Science & Technology Overview0引言现如今，随着技术的进步，煤炭采样由以往的人工采样逐渐向机械化采样转化，与人工采样比较，无人为因素影响，确保了采样的准确性和煤样的代表性，减少煤质争议。
近几年，我国煤炭行业出现了集成化、移动化、煤炭-采样系统维护一体化的发展趋势。
同时，由于煤质检测技术的不断发展，采用机械化采制样装置和实时监测系统，为煤矿的安全生产提供了有力的保证。
本文在对煤炭机械化采制样进行简要概述的基础上，介绍了煤炭机械化采制样装置的工作原理，剖析了煤炭机械化采制样装置的应用现状与常见故障，最后重点对煤炭机械化采制样装置应用的改进措施与故障处理对策进行了深入探究。
1煤炭机械化采制样概述1.1煤炭采制样一般而言，煤的采样、制样、化验是主要的3个环节。
工作中出现的误差，基本上都是从这3个环节产生的。
按所在位置、开采方法、贮存方式的不同，可以将煤炭划分为不同的煤种。
煤是一种混合性的含有多种化学成分的微粒，因此，煤与煤的品质有很大的差别。
根据有关资料显示，其中有80%的误差主要是由于煤炭采样环节造成的，最主要的原因在于采样数量少，采集的大部分数据都是以少量的样本为基础，导致了不精确，缺少代表性和普遍性，分析试样的获得源于批量商品煤，通过一系列的粉碎和缩分得到了分析样品。
因此，保证采制样的普遍性、代表性是进行采制样数据分析的一大关键点[1]。
1.2机械化采制样的技术特点随着科学技术的进步，煤矿采制样也逐步发展为计算机控制采样，与人工采样相比，具有更高的自动化程度，采样代表性更强，操作简便，操作时无须人力，由计算机直接发出操作指令，由计算机完成，降低了人为误差，提高了准确度。
由于采样的随机性，可以进行多次采样，采样的范围更大，使得采样的结果更具普遍性和代表性。
在时间层面上，缩短了周期，降低了费用。
煤炭机械采制样装置在电厂中的应用
煤炭机械采制样装置在电厂中的应用摘要：近些年来，我国煤炭企业发展迅速，其生产规模也不断扩大，极大地满足了我国生产生活煤炭资源需求。
而在煤炭企业生产规模不断扩大的同时，制作生产的实时物料也不断增加。
因此，在煤炭企业检测机构中心点工作人员的日常工作任务也日渐繁重，然而由于煤炭企业内部检测人员有限，使得煤炭企业发展受到了巨大的影响。
因此，为保障检测工作顺利实施和高质量完成，应注重检测工作效率的提升，这要求从煤炭检测工作的各个环节入手，不断提升机械化水平。
其中，煤炭采制样是至关重要的一个环节，通过应用机械化采制样机，可以极大地提升工作效率。
关键词：螺旋式；机械化采制样装置；现状分析；改进建议引言通过螺旋式机械化采制样装置在入厂煤的采样过程中，存在的子样点分布不合理、采样单元煤量过大、采样过程中煤样全水分的损失、煤炭粒度超过采样机的标称最大粒度、不能达到全深度采样、设备未进行鉴定等现状分析，通过修改设备程序、增加采样单元、补正煤样全水分、对不能机械化采取的煤进行补充采样以及对采制样设备定期进行鉴定等建议，以提高煤质检验质量[1]。
1.机械化采制样机工作原理概述在现代科技支持下，机械化采制样机发展迅速，出现了多种类型的机械化采制样机。
但机械化采制样机工作原理大同小异，现以MCY-Q6IX/2型采制样机系统为例进行工作原理分析，此采制样机主要构成包括采样头、操作控制系统、制样系统[1]。
其中，采样头主要由采样筒、钻杆、芯轴组成。
首先，在采样之前，应根据工作要求来合理确定采样范围及方案。
而机械化采样工艺的应用，采样选择范围的确定需要根据采样设备及摄像头影像学检查结果[2]。
同时，在采样工艺开始后，则要通过计算机随机确定采样方案，并据此选择合适的采样位置。
待采样位置和方案都确定后，小车和打车联动进入到确定的采样位置。
其次，在机械化采样钻取时，离合器先开始分离，后芯轴螺旋采样头以旋转方式向下钻进，并达到目标深度后停止钻进。
机器人燃煤智能制样系统的研究与应用
机器人燃煤智能制样系统的研究与应用崔修强;孟凡科【摘要】机器人燃煤智能制样系统是解决现有人工制样存在的智能化程度低、劳动强度大、人为因素对煤样代表性干扰问题的一条有效途径;论述了机器人全自动制样流程、制样系统的设计与实现以及系统的主要特点;将智能机器人应用于煤炭制样领域,可实现煤样的转运、上下料,各个单体设备并联布置,提高了制样效率,解决了传输环节的煤样残留问题,方便设备检修,煤种适应性强.【期刊名称】《煤炭加工与综合利用》【年(卷),期】2018(000)009【总页数】5页(P56-60)【关键词】煤炭;工业机器人;制样;自动化;智能;发电厂【作者】崔修强;孟凡科【作者单位】华电国际电力股份有限公司技术服务分公司, 山东济南 250014;华电国际电力股份有限公司技术服务分公司, 山东济南 250014【正文语种】中文【中图分类】TP242煤炭是火力发电厂的主要生产原料，准确检测入厂煤炭质量，对于火电企业贸易结算和配煤掺烧具有重要的现实意义。
商品煤样的采样与制样是煤炭质量检测的重要环节，传统煤样制备方式采用人工与设备结合的方式，煤样的转运、加料、出料、清理、称重、缩分、灌装、标识均由人工操作，配合破碎机、研磨机、烘箱等实现煤样的制备。
由于制样过程需要人工操作，加之制样工序的转接，导致制样周期长、劳动强度大，存在水分和细粉损失，容易发生偏倚，难以保证制样精度。
另外，制样过程难以避免人为因素对煤样代表性的干扰，贸易双方对制样结果存在争议时难以对过程进行追溯，存在管理漏洞与风险。
机器人智能制样系统是在传统制样与生产线自动制样系统的基础上，结合先进的机器人技术与自动化技术，将智能机器人应用于煤炭制样领域，实现制样流程灵活、多级样品缓存、不同粒级样品留存、样品的包装和编码等功能，以适应火力发电行业燃料智能化的发展趋势。
1 机器人全自动制样流程电厂燃煤采样目前已基本实现了机械化。
现场采集的样品经过初级破碎缩分，通过自动转运装置进入制样系统。
机器人化验系统在煤质检测中的应用
机器人化验系统在煤质检测中的应用摘要:机器人化验系统可减轻化验员的劳动强度并削弱煤质检测过程中人为因素的影响，但在机器人化验的系统标定、系统日常质控环节仍未彻底无人化，从而导致不可控的人为干预风险，因而需充分运用质控的手段以确保煤质检测结果准确无误。
结合机器人化验系统工作流程分析其当前化验的局限性，提出机器人化验完全无人化、智慧质控的设计理念，详细介绍无人值守机器人化验系统的苯甲酸自动添加、锡纸自动添加包裹、质控样暂存、远程报警、远程样品规划等模块，并从质控规划、超差重做功能等方面探究机器人化验系统的智慧质控。
结果表明:可通过配置自动添加苯甲酸装置、自动锡纸添加包裹装置并结合远程样品规划和远程报警的手段，使得机器人化验系统脱离化验员而独立运行，能真正意义上实现机器人化验系统的无人值守;在机器人化验完全无人化的基础上融入智慧质控的设计理念，确保机器人化验系统的测试结果真实可信。
关键词:机器人化验系统;智慧质控;煤质检测;远程样品规划;超差重做;自动标定;自动漂移在燃料智能化建设的背景下，燃煤电厂对燃料管控的要求越来越高。
燃料管控包括燃料入厂、库存管理、采样、制样、化验、配煤掺烧、在线检测等环节。
目前大部分部署了燃料管控系统的燃煤电厂，已实现燃料入厂、采样、制样、样品传输样品存储的有效管控。
随着各设备供应商的机器人化验系统在各大电力集团的部署，作为燃料管控最后1公里的化验环节也基本实现了样瓶收发、样品称量、样品输送、样品化验、堆塌清理、数据汇总及上传等化验环节的自动化操作。
机器人化验系统减轻了化验员的劳动强度，削弱了化验过程中人为因素的影响，降低了燃料管控环节的廉政风险基本做到了化验过程的无人化操作。
系统既可单独运行，又可与燃料管理智能化前端的采样、制样、传输、存储等设备无缝对接，设备见图1。
图1 机器人智能化验系统1 机器人化验的完全无人化为消除人为因素对机器人化验系统的干预，机器人化验系统须实现完全无人化，而实现机器人化验完全无人化需具备苯甲酸自动添加模块（消除人为干预对量热仪热容量标定的影响）、锡纸自动添加包裹模块[1]（消除人为干预对碳氢氮元素标定和测试的影响）、质控样暂存模块[2]（消除人为干预对系统标定、漂移校正、日常质控的影响）、远程报警模块[3]（需要具有如下自诊断功能：如整机气密性、氧弹气密性、温湿度情况、炉膛加热情况、量热仪内外桶温度[4]、峰形、出峰时间等来判断测试结果是否可能存在异常）、远程样品规划模块（消除人为干预对样品测试的干预）。
人工智能系统在煤质检测领域的应用
人工智能系统在煤质检测领域的应用摘要：当前，国际能源供需形势依然复杂，煤炭供需矛盾在地域性、时代性和品种性上依然存在。
煤炭行业作为国家能源的重要支柱，迫切需要利用机器人智能系统的优势，建立煤质快速反应机制，指导企业的弹性产能和弹性生产机制，提升企业竞争优势。
建立煤炭智能化验系统，代替人工化验系统，并结合现代物联网技术优化设计，满足提升化验效率、数据准确度、可靠性，同时，达到降低化验成本、压缩煤炭暂存周期，提高企业安全生产效率的目的。
关键词：人工智能系统；煤质检测领域；应用引言煤质参数包括灰分、挥发分、固定碳、热值等。
这些参数直接关系到燃烧过程中的能量释放和热效率。
因此，在煤炭的生产、储存、运输和利用过程中，对煤炭的质量进行准确的检测和分析就显得尤为重要。
随着信息技术的发展和数学统计学的应用，多元分析技术在煤炭质量检测中的应用逐渐引起了人们的重视。
多元分析技术是一种以多个变量为输入，对数据进行统一处理及综合分析的方法，它可以从大量数据中提取隐藏的信息和规律，帮助开展煤炭质量的综合评价和预测。
运用多元分析技术不仅可以提高煤炭质量检测的效率和准确性，还能够挖掘煤炭质量参数之间的关联关系，为煤炭生产和利用过程中的决策提供科学依据。
1煤炭智能化验系统的优势（1）检测结果客观公正。
中煤智能实验室系统是工业机器人与实验室分析仪器的深度融合，利用工业机器人代替实验室人员完成操作，检测全过程有效避免人为因素干扰，数据自动采集和上报，直接输入质量计量系统，确保检测结果真实准确。
（2）快速高效。
煤炭智能化验系统运用机器人及自动化机械直接或间接模拟化验操作流程，通过气动传输装置无缝对接自动制样、样瓶存查柜等系统，可自动完成煤质分析中的水分、灰分、挥发分、全硫、发热量等核心项目，8h可以完成不少于60个样品的测试，节约60%的人工成本，工作效率提升50%以上。
（3）可视化监控管理。
软件实现煤样编码信息化、自动化管理、取样人员权限管理、实时记录煤样存取过程、实时监控存查样状态、自动提醒清理到期煤样等功能，从而实现对存查煤样的全过程管控。
全自动无人值守煤炭机械化智能制样系统在电力行业应用现状及分析
全自动无人值守煤炭机械化智能制样系统在电力行业应用现状及分析赵小锋;王兴无【摘要】煤炭机械化的采样方式逐步替代了人工采样方式,在近十多年取得了快速普及.机械化智能制样技术也在迅速发展,采制一体化作业及采制全自动作业在电力行业部分电厂开始推广应用.【期刊名称】《江西电力》【年(卷),期】2016(040)006【总页数】3页(P23-25)【关键词】煤炭;机械化;智能制样;分析【作者】赵小锋;王兴无【作者单位】神华国能集团有限公司,北京 100033;神华国能集团有限公司,北京100033【正文语种】中文【中图分类】TM621.6我国是煤炭生产和消费大国，每年近40亿t，质量检验任务非常繁重。
煤炭的质量检测过程分为采样、制样与化验三个环节，任何一个环节上发生差错，都将对煤质检验结果带来影响。
近年来，全自动无人值守煤炭机械化智能制样设备已经在电力行业开始应用，本文对电力行业应用现状进行分析阐述。
我国煤炭年产量从2000年的10亿t增至2014年的近40亿t，在短短15年时间内翻了两番，煤炭产能以每年近2亿t的速度增加。
今年前10个月全国煤炭产量30.5亿t，同比减少1.2亿t，下降3.6%，同时，煤炭进口1.7亿t，减少0.7亿t，下降30%。
我国能源资源特点是：富煤、贫油、少气，煤炭资源储量59 000亿t，占一次能源资源总量的94.22%，而石油只占2.73%，天然气只占3.05%，石油、天然气不足6%。
2014年，我国石油对外依存度由2013年59.2%快速上升为60.1%，天然气的对外依存度也上升到32%。
同等热值的煤价不足汽柴油1/9，也不到天然气价的1/3，燃煤电厂的发电成本约为太阳能和风能的1/4和1/2，大概是核能的1/3多。
煤电技改后排放标准可以达到甚至超过燃气电厂，若全国燃煤电厂均采用超低排放技术，煤电主要污染物可较2013年降低约90%。
我国13.6亿kW电力装机中，水电3.02亿kW，风电0.96亿kW，光伏0.19亿kW，核电0.2亿kW，火电9.16亿kW占全部装机容量的67.4%，全部发电量的76.4%。
一种燃煤智能制样系统解决方案及其应用
一种燃煤智能制样系统解决方案及其应用发布时间：2022-08-12T01:25:43.849Z 来源：《科学与技术》2022年第30卷第3月第6期作者：石尧[导读] 煤炭是火电厂主要原料，如何准确检测煤质，对火电企业的贸易结算及掺烧掺配具有重要意义。
石尧内蒙古大唐国际托克托发电有限责任公司内蒙古呼和浩特市010000摘要：煤炭是火电厂主要原料，如何准确检测煤质，对火电企业的贸易结算及掺烧掺配具有重要意义。
商品煤样采制是煤质检测的重要部分，也是检测误差的主要来源，不正确的采制样方法将导致检测结果的代表性差。
基于此，本文详细探讨了燃煤智能制样系统组成和关键技术及其应用。
关键词：智能制样系统；组成；关键技术煤炭作为火电企业主要原料，其采样、制样、存查和化验是煤炭质量检测的重要环节，各环节的有效管理是控制煤质的关键。
燃煤智能制样系统整体解决方案的推出，有助于火电企业实现从粗放发展向精益发展的转变，不断提高精益化管理水平。
一、机械采样与人工采样概述1、机械采样。
机械采样即用联合机械代替原始采样工具完成采样工作。
其一般工艺流程为：取样、破碎、缩分留样、余煤处理。
2、人工采样。
人工采样即用人力借助原始工具来完成采样工作。
人工采样一般采用的采样工具为采样铲，铲的长度和宽度均不小于被采煤样最大粒度的2.5～3倍。
此外，机械、人工采样尽管方法不同，但其原理相同、目的相同，都是从一批煤中取得一小部分煤的过程。
二、燃煤智能制样系统组成1、采制对接系统。
采制对接系统是实现采样机与智能制样系统自动对接的关键环节。
结合实际情况，采用短距离对接方案，该方案由链斗提升单元、底开门分矿留样单元和密封式转运皮带单元组成。
原采样系统缩分器出来的样品通过底开门分矿留样机分矿、合样、归批、缓存等，经链斗提升单元和密封转运皮带单进行垂直和水平运输，最后自动进入智能制样系统。
该方法对样品失水影响小，占地面积小，原理简单，操作方便。
2、智能制样系统。
煤炭全自动制样系统关键技术与应用
㊀第35卷第6期煤㊀㊀质㊀㊀技㊀㊀术Vol.35㊀No.6㊀2020年11月COAL QUALITY TECHNOLOGYNov.2020移动阅读皮中原,张连强,隋艳.煤炭全自动制样系统关键技术与应用[J].煤质技术,2020,35(6):13-17.PI Zhongyuan,ZHANG Lianqiang,SUI Yan.Key technologies and application of coal automatic sample preparationsystem [J].Coal Quality Technology,2020,35(6):13-17.煤炭全自动制样系统关键技术与应用皮中原1,2,3,张连强1,2,3,隋㊀艳1,2,3(1.国家煤炭质量监督检验中心,北京㊀100013;2.煤炭科学技术研究院有限公司检测分院,北京㊀100013;3.煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室,北京㊀100013)摘㊀要:基于煤炭样品制备自动化机械化技术与装备的发展,结合国家标准GB /T 474 2008‘煤样的制备方法“和GB /T 19494．2 2004‘煤炭机械化采样第2部分:煤样的制备“中的相关规定和要求,介绍了全自动制样系统的组成及特点,阐述了煤炭全自动制样系统破碎㊁缩分㊁干燥等环节的关键技术及应用过程中存在的问题,并提出了改进建议㊂由综合分析认为:由于煤炭来源㊁种类㊁性质等的复杂性和不均匀性,需综合考虑高转速㊁长流程㊁密封性等过程带来的水分损失以及全过程㊁多设备㊁样品残余等带来的样品相互污染,兼顾全流程的机械磨损㊁样品损失㊁水分适应性及各阶段样品的粒度均匀性㊁过破碎㊁过筛率㊁代表性(切割次数)以及是否达到空气干燥状态等因素的影响,通过其关键技术的完善改进以保证样品制备具有有效的代表性且不产生实质性偏倚㊂关键词:煤炭;全自动制样系统;性能设计;破碎;缩分;干燥中图分类号:TQ533．9㊀㊀㊀文献标志码:A㊀㊀㊀文章编号:1007-7677(2020)06-013-05收稿日期:2020-07-31㊀㊀责任编辑:傅㊀丛㊀㊀DOI :10．3969/j．issn．1007-7677．2020．06．003㊀㊀基金项目:市场监管总局科技计划资助项目标准创新管理专项(2013811)㊀㊀作者简介:皮中原(1972 ),男,湖北鄂州人,研究员,主要研究方向为煤炭检测技术及其标准化㊂E -mail:pizy@vip．sina．comKey technologies and application of coal automatic sample preparation systemPI Zhongyuan 1,2,3,ZHANG Lianqiang 1,2,3,SUI Yan 1,2,3(1.National Center for Quality Supervision and Test of Coal ,Beijing ㊀100013,China ;2.Test Branch of China Coal Research Institute Corporation Ltd.,Beijing ㊀100013,China ;3.State Key Laboratory of Coal Mining and Clean Utilization ,Beijing ㊀100013,China )Abstract :Based on development of automatic mechanization technology and equipment for coal sample preparation,combined with the relevant regulations and requirements in national standards GB /T 474-2008 Method for preparation of coal sample and GB /T 19494．2-2004 Mechanized Sampling of coal Part 2:Method for sample prep-aration ,this paper introduced the composition and characteristics of automatic sample preparation system,and dem-onstrated the key technologies of automatic sample preparation system in stages such as crushing,division and drying,as well as the existing problems in application process,the suggestions were also proposed.The comprehensive analysis shows that:due to the complexity and heterogeneity of coal sources,types and properties,it is necessary to compre-hensively consider the water loss caused by high rotating speed,long process and sealing property,and the mutual pol-lution of samples caused by the whole process,multi -equipment and sample residues.Meanwhile,the mechanical wear,sample loss and water adaptability of the whole process,and the particle size uniformity,over -crushing phe-nomenon,sieving rate,representativeness (cutting times)and whether the samples reach air dry condition at various煤㊀㊀质㊀㊀技㊀㊀术2020年第35卷stages should also be considered.Through the improvement of key technologies,the effectiveness and representative-ness of sample preparation can be ensured,the substantial bias will not happen.Key words:coal;automatic sample preparation system;performance design;crushing;division;drying0㊀引㊀㊀言煤炭样品制备是煤炭质量检验的关键环节,人工制样过程劳动强度大㊁工序多且流程复杂,因而样品的制备是否具有代表性则与操作人员的技术水平直接相关㊂随着设备制造技术的发展,结合煤炭质量管理以及市场需求,无人值守全自动制样系统在国内迅速发展㊂目前国内厂商已开发出多种型号的全自动模块化制样系统和机器人制样系统,并在业内广泛推广应用㊂全自动制样系统的使用应满足国标GB/T474 2008㊁GB/T19494．2 2004等的相关规定[1-4],按照标准给出的原则进行设计㊁制造,使其性能和功能符合要求[5]㊂1㊀系统简介目前,市场上常见的自动制样设备分为模块化流水线型制样机械㊁机器臂型制样机械,可减少人为干预,提高自动化水平,能够对接自动封装㊁自动化验㊁气动传输等系统,需注意系统的清理㊁维护㊁样品代表性以及试验偏倚等㊂其中机器臂型制样机械各环节可独立运转,有效避免相互之间的干扰㊂模块化制样机械主要由入料称重单元㊁6mm/ 3mm样品破碎和缩分单元㊁干燥单元㊁一般分析试样制粉单元㊁封装写码单元㊁弃料暂存单元㊁除尘单元组成㊂通过自动化控制,实现对煤样称重㊁破碎㊁缩分㊁输送㊁烘干㊁制粉㊁收集㊁清扫㊁封装㊁编码识别㊁信息收集等整个制样流程,完成煤炭6mm全水分样品㊁3mm存查样品以及0．2mm 一般分析试样的制备程序[6-8]㊂全自动制样系统可与采样系统㊁样品传输系统㊁智能存储系统对接,实现煤炭采样㊁制样㊁传输㊁存储一体化㊂经煤炭机械化采取后的样品(单个或多个初级子样)可直接进入制样系统在线制备,或全部样品(总样)采集完毕后封装,转运后集中进行离线样品制备㊂2㊀系统特点煤炭全自动制样系统具有以下特点[9]: (1)自动控制㊁封闭式结构设计,实现煤样制备工序的自动化,有效杜绝客观因素对检测过程的干扰;(2)降低制样人员劳动强度,改变高负荷密集型产业特点,提高工作效率,降低事故风险; (3)制样方案预先设定,包括部分系统采用的定质量缩分器等,有效减少动作的随机性,保证连续作业的标准化和规范性;(4)改善工作环境,避免操作人员作业过程受机械和粉尘等职业病原伤害,降低生产现场的安全卫生隐患;(5)制样程序模块可根据生产实际合理配置,包括单日处理样品数量㊁全水分在线测定以及衔接的采样单元㊁化验单元㊁存储单元等㊂3㊀应用情况全自动制样系统是随着智能制造技术发展并结合煤质管控的需求而进行研制,新技术的应用极大提升了煤炭采制化自动化水平,但由于煤炭来源㊁种类㊁性质等的复杂性和不均匀性,如何有效保障全自动制样系统制备样品的代表性,仍需要进一步完善㊂精密度和偏倚性能试验是考核全自动制样系统的重要指标,但其非唯一指标,很多在传统制样中可忽略不计的因素,也将对全自动制样系统带来重大影响,如高转速㊁长流程㊁密封性等带来水分损失,全过程㊁多设备㊁样品残余等带来的样品相互污染,全流程的机械磨损㊁样品损失㊁水分适应性,各阶段样品的粒度均匀性㊁过破碎㊁过筛率㊁代表性(切割次数)以及是否达到空气干燥状态等均需要给予考虑[10]㊂全自动制样系统的性能试验目前主要根据GB/ T19494．3进行[11]㊂但对该系统的评价应不仅仅是整机性能,对于标准中各制样工序的要求也需进行符合性试验,同时对照传统制样过程,针对煤炭用途,必要时可能除灰分外还需对水分㊁发热量㊁全硫㊁可磨性指数等特性指标进行性能试验㊂3．1㊀破㊀㊀碎破碎的目的是减小煤样颗粒度㊁增加试样中各种颗粒的分散性以及减小缩分误差[12]㊂样品破碎时要协调时效和损耗,尽可能减少试样和水分损失㊂目前的制样系统为了加大处理能力㊁增强水分适应性㊁提升样品通过率㊁减少堵煤故障而设计制造了很多类型的破碎设备,但需注意破碎转速过快易导致煤样温度升高,可能造成煤样氧化㊁水分损41第6期皮中原等:煤炭全自动制样系统关键技术与应用失,特别是对于年轻煤,长时间破碎㊁挤压带来的煤样升温情况不可忽视㊂用于制备全水分㊁发热量和黏结性等试验煤样的破碎机,更要求生热和空气流动程度尽可能小㊂鉴此,不宜使用圆盘磨和转速大于950rpm的锤碎机和高速球磨机(>20Hz)㊂另外破碎要求样品粒度符合要求,破碎时试样损失和残留少,破碎设备应经常用筛分法检查其出料标称最大粒度㊂为提高样品过筛率,某些破碎机将煤样破碎至远小于标称最大粒度,如此制备的样品代表性有待商榷,有可能对后续检测带来一定的影响,因而制备有粒度范围要求的特殊试验样品时应采用逐级破碎法㊂3．2㊀缩㊀㊀分全自动制样系统为保障样品质量满足要求,通常使用定质量缩分器㊂对于定质量缩分,切割间隔应随被缩分煤的质量成比例变化,以使缩分出的试样质量一定[13-14]㊂全自动制样系统为便于控制,常采用固定时间的切割间隔,不同质量样品的切割次数能否满足要求,将直接影响到样品的代表性㊂缩分时,供料方式应使煤样粒度离析达到最小,切割器开口尺寸至少应为被切割煤标称最大粒度的3倍且固定,各次切割样质量应均匀㊂初级子样的最少切割次数为4,且同一采样单元的各初级子样的切割数应相等,缩分后的初级子样进一步缩分时,每一切割样至少应再切割1次㊂全部子样或缩分后子样的合成试样缩分的最少切割数为60次㊂每一缩分阶段子样的质量和全部缩分完成后子样合并的总样的质量,应符合相应煤样标称最大粒度的留样量规定㊂3．3㊀空气干燥为保障煤样顺利通过各种制样设备,根据煤样的水分(干湿)情况,通常需对煤样进行空气干燥㊂全自动制样系统采取多种干燥方式,最广泛使用的干燥方式是对样品加热[15]㊂需注意的是若对煤样直接加热而探测加热室空气温度,会造成煤样实际加热温度过高,样品存在氧化的可能㊂另外加热室的换气次数应符合标准规定外,还应注意气流不应造成煤粉损失和进入到系统其它组件㊂全自动制样系统一般在3mm样品制备阶段进行空气干燥,干燥温度过高则易氧化粉碎新形成表面的小粒度煤样㊂煤样干燥可用温度不超过50ħ㊁带空气循环装置的干燥室或干燥箱进行,但对于易氧化煤㊁受煤的氧化影响较大的测定指标(如黏结性和膨胀性)用煤样不能在高于40ħ温度下干燥㊂同时需关注系统采用的加热方式,如采取直接对煤样接触面加热的方式,而探测的是加热室空气温度,则有可能造成煤样的实际加热温度偏高,可能引起煤样氧化变质㊂全自动制样系统制备出的0．2mm一般分析试样直接装入样品瓶,未达到空气干燥状态水分易发生变化,导致参与换算的分析水不准,最终影响换算结果㊂3．4㊀除㊀㊀铁全自动制样系统整个流程采用机械传动,各种设备的运转不可避免存在磨损,制样过程引入铁屑杂质的概率大幅增加,特别是各级筛板(包括6mm㊁3mm㊁0．2mm)容易磨损[16]㊂标准规定在粉碎成粒度小于0．2mm的煤样之前,应用磁铁将煤样中铁屑吸去,然后再粉碎到全部通过孔径为0．2mm的筛子,在煤样达到空气干燥状态后再装入煤样瓶中㊂应用中很少有制样系统在各级破碎阶段安装除铁装置,因而最终可能导致样品的代表性不足和检测结果偏差㊂3．5㊀样品损失样品损失一般主要表现为煤粒黏附在制样和输送设备㊁遗漏㊁逸出,以及样品因粒度减小和温湿度影响造成水分的损失等㊂制样过程中的样品损失,可能会影响该批次煤样的代表性,且若损失的煤样停留在系统中则易造成后续样品污染㊂特别是对于<3mm的试样,留取的样品若损失率较大,将严重影响样品的代表性㊂3．6㊀入料重量目前制样系统入料重量一般为20kg~100kg,主要考虑机械化采样系统留取的样品实现全自动制样㊂实际应用中,样品质量变化会发生较大变化,特别是人工采取的总样质量将远大于系统处理能力,势必将导致故障率增加㊁处理效率低㊂另一方面,系统最小入料质量一般根据经验确定,无实际应用试验,最小入料质量应根据全自动制样系统性能评价后确定,其精密度㊁偏倚性能以及损失率尤为重要,特别是对于流程较长㊁设备较多的全自动制样系统㊂而在实际过程中可能出现样品质量小于20kg或大于100kg的情况,此时样品质量无法满足系统要求㊂建议确定系统适合的最小样品质量,同时适应大批量样品制备㊂3．7㊀样品包装目前制样系统一般均实现自动称量㊁封装各种制备完成的样品[17-18],但实际中存在<6mm全水样品㊁<3mm存查样品以及<0．2mm一般分析试样包装时瓶盖无法盖严问题,瓶盖密封率未能达到51煤㊀㊀质㊀㊀技㊀㊀术2020年第35卷100%时易造成样品撒漏㊁丢失㊁交叉污染,且易造成传输管道积煤㊁堵塞而无法正常使用㊂建议优化样品包装单元,使瓶盖密封率达100%㊂3．8㊀样品制备时效性目前制样系统制备1个样品时间约为50min~ 60min,主要用时在3mm样品干燥阶段㊂连续制样时后续样品出样时间间隔为15min~20min,基本能满足实际要求㊂但实际操作过程中连续制备还有待完善设计和流程以降低故障率㊂若连续制备发生故障时,无法对系统中不同批次煤样进行有效分离,易造成混样㊂可考虑配备样品暂存装置,并通过试验验证其代表性㊂3．9㊀高压喷吹清扫装置目前制样系统配备有高压喷吹清扫装置但无空气净化装置,空压机提供的高压喷吹气体中含有的油㊁水分易造成样品污染㊂建议高压喷吹清扫装置增加气体净化装置㊂另外,清扫/除尘系统若功率过大,将导致水分㊁粉尘损失,逸出的煤样粉尘黏附在系统污染后续样品㊂3．10㊀水分适应性和煤种适应性全自动制样系统制样时易出现堵煤故障,影响制样工作的顺利进行㊂建议在系统关键部位㊁传输通道内部安装监控摄像自动清扫/疏通装置,以便对系统内部情况实时监控,预防堵煤故障以及煤样残留㊂全自动制样系统的设备选型㊁设计以及输送等环节应考虑包括水分㊁粒度㊁黏附/流动性能等煤种特性,设计和制造适合不同煤种㊁粒度㊁水分等的破碎㊁缩分㊁筛分方式以及选用合适的设备材质,减少堵煤造成的故障㊂另外,针对不同煤种和不同检测项目,根据标准制定合理的制样方案,全自动制样系统可通过不同检测项目的样品要求,采取模块化结构实现㊂3．11㊀性能试验若不进行性能试验,则无法获得全水分㊁存查样㊁一般分析试样水分㊁灰分㊁发热量等重要指标的偏倚以及精密度结果,使用后产生煤质纠纷将无法判断问题所在㊂在性能试验中,必要时应着重针对各阶段进行偏倚试验,特别是各缩分环节均需进行偏倚试验[19-22]㊂4㊀结㊀㊀语全自动制样系统实现了制样过程的无人值守㊁全过程自动化,给制样环节的管理工作带来了极大的方便性及可控性,避免了制样人员在制样过程中受到粉尘伤害以及机械伤害,降低了工作强度㊂但仍需进一步对制样系统加以完善,使其各环节满足标准要求,制备出的样品代表性有效,才能真正实现样品制备过程透明公开㊁环保高效以及满足市场需求,从而促进煤炭检测行业健康发展㊂参考文献(References):[1]㊀全国煤炭标准化技术委员会.煤样的制备方法:GB/T474 2008[S].北京:中国标准出版社,2009:05.[2]㊀全国煤炭标准化技术委员会.煤炭机械化采样第2部分:煤样的制备:GB/T19494．2 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一种基于工业机器人应用和电子称重技术的全自动煤样精确制备系统的研发与推广
况,提高计量速度,加快物流周转效率。
2.3技术难点要实现静态轨道衡的智能计量必须解决三个问题:(1)实现自动采集称重数据;(2)自动分析计量采集结果数据,并匹配车辆对应信息;(3)处理完成后的数据自动发送给其他信息管理系统。
针对以上难点和我司的实际业务流程管理情况,对系统进行了全面业务分析和设计。
3系统架构静态衡计量硬件系统架构主要由前端硬件设备、网络通信设备、后台服务器和监控终端组成。
前端硬件设备由称重设备、视频监控、车号自动识别、语音对讲和车号定位设备几大模块组成。
这几大模块的协同组合实现了称重系统的自动运行。
静态衡计量系统服务架构主要由前端数采系统、后台数据库服务器、应用服务器、前端监控系统和操作系统组成。
系统服务确保了信息流的顺畅并且快捷。
3.1前端硬件设计静态轨道衡有别于动态轨道衡,每一车都必须停在秤台中间才能计量。
车型和车轴距的长度不一,有短车型和长车型;车轴数也不一样,有四轴的和六轴的;秤台长度不一,有整车计量、半车计量、双台面和单台面等。
从各企业的实际应用来看,全部更换为高精度动态轨道衡能够快捷的自动采集称重数据。
但动态衡要有80米以上的直线段距离才能具备较好的采集精度,我司不具备合适的动态衡改造条件,且静态衡最大允许误差低于动态衡,静态衡作为贸易结算秤更容易得到客户认可。
需要综合以上所有问题点,摆脱人工干预,解决自动采集计量数据是实现自动计量的基础。
3.1.1设备选型3.1.1.1车位自动判定设备现场连接员在指挥火车上磅过程中会有一个反复推拉过程,推拉过程中就会导致车轮来回上磅或压磅,导致系统无法自动判定车辆是否完全上秤,是否有压秤或跨秤等异常情况。
一直以来都是依靠人工进行远程监控判定车辆完全上秤后才能计量。
压秤的问题很容易解决,可以参考动态轨道衡的常规做法,在过渡点安装轨道衡专用磁钢,通过磁钢来判定车辆是否压磅和计轴。
也可采用红外对射设备实现。
采用磁钢的优点是准确度高。
采用红外对射设备同样可以实现压磅和计轴,优点是安装维护简单。
浅谈工业机器人在煤炭制样中的应用
浅谈工业机器人在煤炭制样中的应用摘要：在煤炭制样中，自动化制样系统利用皮带机、斗提机等输送设备在各个制样设备间传递煤样。
这种自动化制样系统模拟了人工制样的工艺流程，可以实现完全的自动化、无人化制样。
本文对工业机器人在煤炭制样中的应用进行了探讨。
关键词：火电煤炭；制样；工业机器人随着我国工业的不断发展，电力行业也随之快速发展，装机容量年年攀升。
虽然电力行业已经开始向使用清洁的新能源转型，但现今行业中使用的主要能源仍为煤炭。
快速、准确的判定煤炭的品质，仍然是电力的重要工作之一。
因此，用于制备煤炭质检用样品的制样设备也随着电力行业的不断发展，以惊人的速度不断进步。
一、自动化制样与人工制样特点比较传统的人工制样由于劳动强度大、效率低、容易受到人为影响而被火电厂逐步抛弃，取而代之的是自动化制样系统。
自动化制样系统实际上是对传统的人工制样设备进行自动化改造，并利用皮带机、斗提机等输送设备在各个制样设备间传递煤样。
这种自动化制样系统模拟了人工制样的工艺流程，可以实现完全的自动化、无人化制样。
现有的自动化制样系统中普遍存在问题的环节就是煤样的传递。
斗提机、皮带机等输送设备占用空间大、不易清扫，且制样机一旦定型后几乎无法进行大幅的改造升级，当用户的场地存在限制时也很难根据实际情况对设备的布置形式进行大幅的改变。
为了尽量减小制样机的体积，单体设备与输送设备相互交错，制样机内部检修空间局促，维护困难。
除此以外，单体制样设备是由各种运输设备串联起来的串行系统，考虑到清扫、煤样暂存等方面的问题，想要实现单体制样设备并行工作以提升制样效率也是较为困难的。
在客户对工艺流程有特别需求时，现有的自动制样系统也很难直接应对，一般都需要整体重新设计。
二、机器人智能制样系统的优势特点虽然自动化制样系统在国内尚未完全普及，但其刚性的设计确实难以满足用户日益严苛的要求和不断进步的制样工艺。
为了克服上述的困难，另一种应用了工业机器人的全新制样系统已经渐渐进入人们的视野——机器人智能制样系统。
煤炭机械化采制样装置的应用与改进分析
煤炭机械化采制样装置的应用与改进分析发布时间：2023-02-21T06:15:09.967Z 来源：《福光技术》2023年2期作者：左崔翔[导读] 在燃煤采制化管理工作中，从集样器内提取采集好的样品到运送往离线制样室控制难度较大，并且这一过程中容易受到人为因素与自然因素的影响，需要改进炭机械化采制样装置，进而提升生产效率。
江苏国信靖江发电有限公司 214500摘要：在燃煤采制化管理工作中，从集样器内提取采集好的样品到运送往离线制样室控制难度较大，并且这一过程中容易受到人为因素与自然因素的影响，需要改进炭机械化采制样装置，进而提升生产效率。
基于此，本文从机械化采制样发展历程入手，讨论机械化采制样系统分类，阐述机械化采制样工作效率提望对相关研究带。
关键词：煤炭；机械化采制样装置；应用；改进ABSRTACT：In the management of coal-burning，it is difficult to control the sampling from the Sampler to the off-line sample preparation room，and this process is easily influenced by human factors and natural factors，it is necessary to improve the mechanical sampling device of carbon to improve the production efficiency. Based on the development of mechanical sampling，this paper discusses the classification of mechanical sampling system，and expounds the methods of improving the efficiency of mechanical sampling.我国煤炭从传统的人工采制样到当前的机械化采制样经历了多年发展，相较于人工采样机械化采制样不会受到人为因素造成的影响，有效保证了采样代表性和精度。
机器人技术在燃煤电站系统中的应用探索
华能集团的陈建忠等人研制延至出一款基于输煤廊道 巡检机器人的智能巡检系统。该系统以机器人代替人工对 廊道进行巡检，以摄像头及各种检测仪表代替人的各种判 断，以三维画面形式对整个巡检系统实现综合管理，最终 可实现对整个输煤廊道的自动巡检，并在巡检过程中对超 温、声音异常、粉尘超标、皮带跑偏等现象进行自动报警， 实现事故追溯、历史查询等功能。
眠算法，结合对分类标志与隐藏单元的设置来达到权重变化 的目的。针对唤醒 - 休眠算法而言，可以将唤醒体现为认知 过程，以向上权重为根据，结合对外界特征的描述来进行各 层抽象表示，针对下行权重，则需利用梯度下降来实现有效 转变；休眠则可以以生成过程来体现，运行期间底层状态依 托于向下权重与顶层表示来生成，可作用于层间向上权重的 转变与调整。 3.4.3 CHAID 决策树
Research and Exploration 研究与探索·智能制造与趋势
机器人技术在燃煤电站系统中的应用探索
林世瑶 1，郭平 2 （1. 哈尔滨电气国际工程有限责任公司；2. 国能荥阳热电有限公司，黑龙江 哈尔滨 150000）
摘要：结合燃煤电站系统的特点和需求，本文列举了机器人技术在燃煤电站系统中巡检、清扫、测量等方面的探索和 成功应用案例，梳理总结目前机器人技术在燃煤电站系统中的应用现状，并分析了燃煤火力发电站系统在向智能化发展的 过程中，电站系统智能机器人技术的未来发展趋势。
机器人智能化验系统在火电厂燃料验收中的应用
机器人智能化验系统在火电厂燃料验收中的应用发布时间：2021-12-30T08:13:21.466Z 来源：《福光技术》2021年21期作者：杨红侯晓锐[导读] 突破样品全流程全自动化的“最后一公里”，实现燃料全流程的设备智能化，为建立智慧电厂奠定基础。
吉林电力股份有限公司吉林省长春市 130000摘要：随着智能化水平的不断提高，火电燃料验收过程已实现了入厂煤机械采样、全自动制样、样瓶自动传输与存储，但化验设备均为传统类型设备，需要人工进行各项化验操作，存在人为因素影响多、劳动强度大、工作效率低等诸多不足之处，建立机器人智能化验系统，突破样品全流程全自动化的“最后一公里”，实现燃料全流程的设备智能化，为建立智慧电厂奠定基础。
关键词：机器人智能化验系统；智能化；智慧电厂引言机器人智能化验系统主要是煤质分析化验工作环节中引入工业机器人技术，建设一套集化验分析仪器与工业机器人相结合的综合应用系统，以替代化验员完成各项日常煤质化验工作，化验数据自动采集并上传燃料智能管控系统，实现管理工作程序化、规范化。
1.机器人智能化验系统设计机器人智能化验系统主要对自动称量、量热仪点火方式、连续进样的工业分析设备、智能库仑硫药品添加方式、机器人控制及定位校正方案、机器人化验系统温控方式、机器人化验系统可靠性等方面进行总体设计。
建设一套集化验分析仪器与工业机器人结合的综合应用系统，化验系统可靠性、精密度、准确度符合国家标准要求，达到机器人智能化验系统化验数据自动对接至燃料智能管控系统，安全、稳定、准确、环保、高效。
2.机器人化验系统技术创新2.1自动称量由于化验员或样瓶气送系统传输给机器人智能化验系统的是瓶装样，需通过机器人完成样品化验，除了样品搬运和样品分析自动化外，系统还需完成自动称量。
自动称量的前提是样品摇匀和打开装样瓶盖。
在机器人样品摇匀和自动开瓶机开盖后，机器人夹取料斗转移样品到自动称量机构的料斗。
料斗在运动机构的驱动下，均匀、快速分样，保证系统在规定时间内完成样品的称量。
智能机器人采制样系统在兴隆庄煤矿的应用
智能机器人采制样系统在兴隆庄煤矿的应用谢昌纲,刘㊀镇,张㊀华,谢㊀伟(上海方酋机器人有限公司,上海㊀201111)摘㊀要:针对商品煤人工及机械采样的现状,对火车快速装车时煤样的动态采集方法进行分析,围绕动态车辆检测㊁采样点确定与采样方式选择及采样臂设计㊁核心设备选型与嵌入式软件设计㊁系统保护及视频监控等方面进行研究,研发了智能机器人动态采样系统㊂通过研究不同自动化采样设备的应用状况,结合装车流程示意图,详细介绍了智能机器人采样系统的设计及其在兴隆庄煤矿的应用,重点阐述了煤样采样臂的研制,以确保所采商品煤的煤样具有代表性及可提高采样效率㊂关键词:智能机器人;采样系统;商品煤;煤样;代表性;采样臂;核心设备选型;嵌入式软件;采样效率中图分类号:T P242;T Q531㊀㊀文献标志码:A㊀㊀文章编号:1007-7677(2019)01-0026-04A p p l i c a t i o no f s a m p l i n g a n d s a m p l e p r e p a r a t i o n s y s t e mo f s m a r t r o b o t i nX i n g l o n g z h u a n g c o a lm i n eX I EC h a n g-g a n g,L I UZ h e n,Z H A N G H u a,X I E W e i(S h a n g h a iF a n g q i uR o b o tC o r p o r a t i o nL t d.,S h a n g h a i㊀201111,C h i n a)A b s t r a c t:R e g a r d i n g t oc u r r e n ts t a t u so fc o mm e r c i a lc o a la r t i f i c i a la n d m e c h a n i c a ls a m p l i n g,t h es a m p l ed y n a m i ca c q u i s i t i o n m e t h o do f t r a i n f a s t l o a d i n g w a s a n a l y z e d,t h e a s p e c t s s u c ha s d y n a m i c v e h i c l e d e t e c t i o n,s a m p l i n g s i t e d e t e r m i n a t i o n,s e l e c t i o n o f s a m p l i n g m e t h o d,s a m p l i n g a r md e s i g n,s e l e c t i o n o f c o r e e q u i p m e n t,e m b e d d e d s o f t w a r e d e s i g n,s y s t e m p r o t e c t i o n a n d v i d e o m o n i t o r i n g w e r e r e s e a r c h e d,s m a r t r o b o t d y n a m i c s a m p l i n g s y s t e m w a s d e v e l o p e d.T h r o u g h t h e a n a l y s i s o f a p p l i c a t i o n s t a t u s o f d i f f e r e n t a u t o m a t i cs a m p l i n g e q u i p m e n t,c o m b i n i n g w i t ht h el o a d i n gp r o c e s ss c h e m a t i cd i a g r a m,t h ed e s i g no fs m a r tr o b o t s a m p l i n g s y s t e ma n da p p l i c a t i o n i nX i n g l o n g z h u a n g c o a lm i n ew e r e i n t r o d u c e d i nd e t a i l,t h e s a m p l i n g a r mr e s e a r c hw a s f o c u s e d, t h e r e f o r e,t h e r e p r e s e n t a t i v e o f c o a l s a m p l e o f c o mm e r c i a l c o a l c o u l db e e n s u r e d,a n d t h e s a m p l i n g e f f i c i e n c y c o u l db e i m p r o v e d. K e y w o r d s:s m a r tr o b o t;s a m p l i n g s y s t e m;c o mm e r c i a lc o a l;c o a ls a m p l e;r e p r e s e n t a t i v e;s a m p l i n g a r m;c o r ee q u i p m e n t s e l e c t i o n;e m b e d d e d s o f t w a r e;s a m p l i n g e f f i c i e n c y1㊀概㊀㊀述煤炭为质量不均匀的散状物料[1],人工采样通常受到外界多种因素的影响,导致所采煤样的代表性有限,检测结果可能会出现一定偏差㊂在煤质检验的整个环节,采样误差占80%,制样误差占16%,化验误差占4%[2-11]㊂由此可见,采样对商品煤质量的验收至关重要㊂近年来,随着煤炭市场商品化进程的加速,越来越多的煤矿开始使用机械化采样[12-15]㊂机械采样机可规避人工采样存在的多种弊端[16-19],为所采煤样的准确性提供有效保证㊂兖州煤业兴隆庄煤矿是我国 六五 期间自行设计和建设的首座年产300万t的大型现代化矿井[20,21],井田面积56.23k m2,位于山东省济宁市兖州区㊂1981年12月21日正式投产,采掘机械化程度达到100%,核定能力650万t/a㊂为提高采样效率和煤样的代表性,2016年11月兖州煤业展开兴隆庄矿智能机器人采制样系统科研项目,项目的核心内容是研发1套适应动态车辆采样的新型采样系统,实现无人值守㊁智能判断㊁动态快速采样㊂采回的煤样直接进入自动制样机,进行破碎㊁缩分㊁弃样,制成所需的样品㊂全套系统于2017年底安装调试完毕,2018年初开始试运行,2018年6月顺利通过专家组项目验收㊂2㊀采样机现状分析2017年之前,煤炭采样机按采样方式分为煤流采样机和静止煤采样机㊂煤流采样机主要以皮带采样为主,而静止煤采样机主要应用在火车㊁汽车上的煤炭采样,分为桥式采样机和悬臂式采样机,安装位置在铁路㊁公路旁,车辆停下后进行采样㊂存在的主要问题是采样时间较长,单点采样时间一般需要3m i n~5m i n㊂2种传统静止煤采样机如图1所示㊂该类传统的机械化采样机虽解决了大部分人工采样存在的问题,但由于不具备智能化作业,存在采样时间长㊁效率低㊁易磨损等问题,无法满足快装作业需求㊂62图1㊀2种传统采样机3㊀智能机器人采制样系统的研制3.1㊀简㊀㊀述智能机器人采制样系统针对兴隆庄矿人工采样的现状,集选煤㊁煤质㊁控制㊁机械㊁电子及计算机等专业技术为一体,运用大型工业智能机器人技术开发而成,解决了长期以来铁路装车人工采样效率低㊁误差大㊁纠纷多㊁不安全等问题㊂系统由大型工业机器人㊁采样臂㊁光电传感器㊁控制器㊁触摸屏㊁嵌入式智能控制软件㊁自动制样机及网络视频监控等组成㊂智能机器人采样系统如图2所示㊂图2㊀智能机器人采样系统框图系统可根据车辆类型及煤种的采样点数量不同确定随机采样区域,车皮无煤不采样㊂充分考虑了机车牵引的装车速度,采用精密光电传感器实时确定车辆位置㊂具有全自动㊁手动两种操作模式,并设有多重保护措施㊁预警信号及网络视频监控系统,具备全天候连续运转,完全替代人工作业,提高了采样效率及煤样的代表性,实现了 智能判断㊁无人值守㊁动态采样 的全新操作模式㊂智能机器人采样机如图3所示㊂3.2㊀智能机器人采样系统研发主要内容智能机器人采样系统研发主要内容包括动态车辆检测㊁采样方式选择㊁与采样臂设计以及采样点图3㊀智能机器人采样机确定㊁系统核心设备选型和嵌入式软件设计㊁系统保护及网络视频监控㊂3.2.1㊀动态车辆检测的研究每节车厢的采样点分布按照国家煤炭采样标准进行,混煤需要满足三点采样要求㊂系统只有实时获取车辆位置信息,才能有效地按照国标要求在对应的采样位置采样㊂采用快速装车时,平均到单个车厢的时间不到1m i n,除了各节车厢间的移动耗时及装车偶尔停顿,属于车厢内的安全采样时间只能考虑45s,此即采样机单点采样的最大时长㊂对于混煤采样来说,需要对单个车厢随机采3个样,把车厢分为15或18区域,以通常的15区域为例,车厢采样点分布如图4所示㊂图4㊀车厢采样点分布由图4可知:A01㊁A02区域时间间隔为: 45/5=9(s)㊂因此,只要单个车厢采1点大于1,则采样机的采样周期就不能大于9s㊂若随机采样点A车厢是A05㊁B车厢是B01,则即使每个车厢只采1点,采样机的采样周期也不能大于9s㊂否则即使每个车厢能采1个样,也不符合标准规定的随机采样点㊂综上所述,采样机的采样周期设计为9s㊂系统在采样机左右位置连续设置了多个精密激光传感器,由软件对时序进行分析处理,为实时获取车辆移动位置提供有效保障㊂3.2.2㊀采样点确定与采样方式选择及采样臂设计采样点位置必须满足国标对混煤3点采样的要求,具备不同煤种条件下按用户及时定义与修改㊂系统硬件只是驱动与执行动作,所有功能全部由嵌入式软件来完成柔性控制㊂产品进仓由于物料堆积安息角的存在,呈现锥状分布㊂物料经过仓下给料机到胶带再到装车,经72过多次混合㊂装车过程又一次将物料混合后进入车厢,经过多次混合后的物料已相对处于均匀状态㊂采样过程是在每个车厢里单点或多点连续进行,采集的煤样经过制样环节的掺和㊁缩分,得到分析煤样㊂装车流程如图5所示㊂图5㊀装车流程示意图产品物料的多次混合过程是几十年来一直延续的人工浅表层采样具有代表性的根本依据㊂因此,为了减少采样时间,该系统动态车辆采用浅表层采样㊂在移动车厢里取样和放样是采样机要完成的终极目标㊂其性能需达到煤样取㊁卸自如㊁适应多种运动轨迹以及结构耐磨㊁系统可靠,上述因素是设计中的最大技术难题㊂智能机器人采制样系统采用三维建模技术,模拟各种运动方式㊂材料上选用304不锈钢㊁高强度合金钢等,由C N C加工中心整体加工制造,彻底解决了传统机械采样机存在的堵㊁卡㊁漏㊁损等问题㊂采样臂详细如图6所示㊂图6㊀采样臂3.2.3㊀核心设备选型与嵌入式软件设计研究为了快速㊁精准地完成采样㊁放样,达到不停车采样的目标,移动机构及其驱动方式的选择十分重要㊂由于精准及快速反应的时间限制,传动机构采用液压㊁电液㊁电动推杆的方式均不能满足系统苛刻的技术要求㊂系统采用超大型工业机器人来完成物料运输传递任务,驱动机构均为伺服电机,移动位置误差控制在1mm以内,确保在要求的采样位置进行采样㊂该系统最终要完成的任务全部由嵌入式软件来完成,此为该系统与传统机械化采样机的本质区别所在㊂用户在实际使用中,可以不断针对新的需求进行软件升级㊂嵌入式智能控制软件对控制器的实时数据进行分析和处理,引导控制器完成全部采㊁放样动作,并负责制样㊁弃样等相关设备的联动与闭锁,实现了智能采样㊁无人值守,具有自动和手动作业模式,自动完成采样㊁制样㊁集样㊁弃样等操作㊂3.2.4㊀系统保护及视频监控的研究系统在装车站人工操作岗位设置了紧急声光报警信号,提醒装车人员特殊情况下的应急处理㊂设有采样区域门禁闭锁㊁车辆超速避让㊁禁区规避㊁柔性防碰等多重保护措施,并配有网络视频监控系统,便于本地及远程监视,为无人值守㊁动态采样提供后续保障㊂4㊀应用分析该系统在兖矿集团兴隆庄煤矿商品煤采样中一次调试后,成功投入使用㊂采样现场如图7所示㊂图7㊀兴隆庄矿机器人采样室矿方对采样机精密度核对结果见表1㊂由表1数据计算可得:ðd2=2.21㊂㊀㊀灰分测定方差:s2=ðd22n p=2.212ˑ10=0.111s=0.111=0.333㊀㊀单个采样单元精密度为:P=2s=2ˑ0.333=0.666㊀㊀整批灰分平均值的精密度为:P=2sm=2ˑ0.33310=0.210682表1㊀双份采样干基灰分测定结果试样序号A d/%A B双份试样间差值|A-B|=d d2127.0527.520.470.22 226.7226.100.620.38 327.4627.250.210.04 427.2127.780.570.32 528.2327.850.380.14 627.9627.210.750.56 726.4526.520.070.00 827.1427.870.730.53 927.4527.420.030.00 1027.1226.980.140.02㊀㊀精密度下限(J x)计算如下:J x=a l㊃P=0.70ˑ0.2106=0.1474(%)㊀㊀精密度上限(J s)计算如下:J s=a u㊃P=1.75ˑ0.2106=0.3686(%)㊀㊀因此,在该批煤以10个采样单元条件下,灰分测定平均值在95%置信概率下的真实精密度落在0.15%~0.37%范围内㊂试验结果表明:研制的智能机器人采制样系统,其技术指标达到并超过了计划目标,完全满足商品煤的采制样系统要求㊂5㊀小㊀㊀结通过分析目前煤矿商品煤人工采样和机械采样的现状,详细介绍了智能机器人自动采样系统的设计与在兴隆庄矿的应用,即对火车快速装车时煤样的动态采集方法进行分析,围绕动态车辆检测㊁采样点确定与采样方式选择及采样臂设计㊁核心设备选型及嵌入式软件设计㊁系统保护及视频监控等方面进行研究,为火车快速装车的动态采样提供1种全新的采样方法㊂该智能机器人自动采样系统具备全天候连续运转的特性,可完全替代人工作业,提高了采样效率及煤样的代表性,实现了 智能判断㊁无人值守㊁动态采样 的全新操作模式,对于煤矿及选煤厂的智能高效㊁安全生产将发挥重要的作用㊂参考文献:[1]㊀袁福全.浅析‘商品煤质量抽查和验收方法“中质量评定指标允许[J].科技视界,2015(26):278.[2]㊀张㊀烨.二分器粉煤附着现象与偏差产生的关系[J].科技传播,2014(11):65-67.[3]㊀陈翔宇,王㊀蕙,蔡资忠.进口煤炭人工与机械采样精密度的初步对比[J].科学咨询,2010(31):65.[4]㊀张㊀虹.执行‘商品煤样采取方法“标准中若干问题的探讨[J].煤质技术,2008(2):31-32. [5]㊀刘长杰.影响入厂煤采样装置采样精密度的因素与分析[J].煤质技术,2009(1):17-19. [6]㊀李书杰,周永言,陈天生,等.商品煤样采取中应注意的几个问题[J].广东电力,2005,18(7):64-67.[7]㊀张㊀炎,谢恩情.煤炭人工采制样常见问题及对策[J].煤质技术,2005(4):56-58.[8]㊀胡琼华.大屯选煤厂原煤采制样设备的应用研究[J].科技风,2016(15):67.[9]㊀吕晓萍,谢树芳.浅谈采样和制样过程中的注意事项[J].煤炭技术,2011,30(11):104-106.[10]㊀贾卫东.浅谈采样和制样过程中的注意事项[J].煤质技术,2008(4):30-32.[11]㊀任福乾,杨㊀燕.浅谈煤质分析与管理在煤炭销售中的实践[J].中国科技投资,2014(5):137.[12]㊀曹继波,刘占宾,刘洪强.煤炭机械化采样应用中的问题及建议[J].煤质技术,2016(2):31-33.[13]㊀韩㊀强.基于煤炭机械化采样机的选择问题分析与研究[J].大观周刊,2012(41):182. [14]㊀刘国斌.煤矿商品煤自动采样机选型的探索研究[J].煤质技术,2018(5):51-53. [15]㊀刘金国.煤矿装车站火车移动机械化采制样系统的开发与应用[J].煤,2007,16(8):6-7. [16]㊀于晓东,王泽南,李建军,等.输煤皮带机械化采样的偏倚试验[J].中国新技术新产品,2011(18):158.[17]㊀殷星兰,张员根,朱小勇.发电技术进厂煤机械采样装置在火电厂的应用优势[J].发电技术,2012(9):92-94.[18]㊀田志华.浅析煤炭机械化采制样机的设计及应用[J].河北农机,2015(9):46.[19]㊀周嘉陵,迟青海.火电厂入厂煤机械化采样机应用及改进[J].价值工程,2016(32):170-171.[20]㊀徐㊀玲,俞㊀力,王一波,等.燃煤发电厂采煤样机精密度性能检验[J].宁夏电力,2014(3):68-72.[21]㊀孔㊀岳,孙建全,胡兰田.兴隆庄煤矿持续长久安全生产的途径[J].中国煤炭,2012,38(7):122-124.㊀㊀作者简介:谢昌纲(1961-),男,安徽舒城人,教授级高工,从事选煤㊁煤质技术及系统研究35年,现任上海方酋机器人有限公司董事长㊂㊀(收稿日期:2018-11-09)92。
煤炭机器人制样技术的研究与实践应用
煤炭机器人制样技术的研究与实践应用罗陨飞; 周媛; 姜英【期刊名称】《《煤质技术》》【年(卷),期】2019(000)005【总页数】5页(P38-42)【关键词】煤炭检测; 采制样; 智能机器人; 自动制样系统; 精密度; 偏倚要求【作者】罗陨飞; 周媛; 姜英【作者单位】力鸿智信 (北京)科技有限公司北京 100102; 中国质量检验协会煤炭专业委员会北京 100125【正文语种】中文【中图分类】TQ531; TP2420 前言煤炭为我国的主要能源，对其提出合理、精细化的使用要求可有效控制劣质煤的使用、减少煤炭排放带来的大气污染、维护空气的纯净和人类的健康。
煤炭的质量检验结果可帮助筛选出不同煤种的特征，使得煤炭的利用更为高效。
煤炭的质量检验过程包括采样、制样和检测3个环节[1]，每个环节的准确率均直接影响到整体煤炭质量结果，其中采样和制样环节的误差分布占整体煤质检验误差分布的96%[2-7]，所以有效管理采制样环节为控制煤炭质量的关键所在。
近十年来，煤炭采样环节逐渐已由原来的人工采样转变为机械化自动采样，且已被行业内广泛认可，并在煤炭行业内快速普及，而制样环节也经历了自动化的变革。
全自动制样技术已开始逐渐替代人工操作与各制样环节工艺衔接的制样方式，更由于电力行业自2012年起推行的燃料管理智能化、采制过程全自动作业，促使着全自动煤炭制样系统高效、迅速发展。
1 煤炭自动制样技术的发展历程1.1 煤炭联合自动制样设备自1999年始，煤炭联合自动制样机相继被推出，该类型设备采用简单的自动控制模式，可将破碎、筛分和缩分组合成为整体，但也存在着设备体型庞大、出料粒度大(0 mm～13 mm)、缩分比例固定、不可调节、无防尘设施且在煤样水分较大时经常不能正常开机工作等问题。
1.2 多功能联合制样机2002年后，具有自动截取全水分样功能的多功能联合制样机组被陆续研制发明。
该种联合制样机组结构紧凑，占地面积较小，可实现对煤样破碎、缩分后制取化验所需的煤样样品，还能够自动截取全水分煤样样品，工作效率更高，人员工作强度降低。
智能机器人在输煤系统上的应用
智能机器人在输煤系统上的应用发布时间：2022-06-20T08:32:42.714Z 来源：《当代电力文化》2022年第4期作者：杨子奇[导读] 巡检机器人可全天候无间断进行廊道巡检作业，采集现场数据，实时感知廊道内有害气体浓度、粉尘浓度、廊道异常温度（煤流、托辊以及相关对温度敏感的设备和区域）、异常声音等安全隐患，代替人工巡检。
杨子奇大唐七台河发电有限责任公司黑龙江七台河 154600摘要：巡检机器人可全天候无间断进行廊道巡检作业，采集现场数据，实时感知廊道内有害气体浓度、粉尘浓度、廊道异常温度（煤流、托辊以及相关对温度敏感的设备和区域）、异常声音等安全隐患，代替人工巡检。
同时为检修人员提供环境监测，减少安全风险，全面提高输煤过程的安全性、可靠性和及时性，实现输煤廊道巡检的智能化。
采用滑线轨道及多重密封结构，将滑线包裹在轨道内部，并实现防尘与保护。
采用载波通讯，通讯稳定可靠，避免采用电缆拖挂带来的重量增加、安装不便以及扯断线缆等风险。
关键词：智能机器人；输煤系统；智能巡检；代替人工由于传送带上煤料的堆叠具有一定空间规律，可以针对传输带上煤料的空间堆叠形状进行煤量的估计，根据应用场景可采用多种方式进行测量检测。
结构光与光学成像相结合的方式进行测算，通过空间校准方式后，能够对传送带上特定位置进行煤量的估计，将测量系统与巡检车结合，可实现全天候、全地形的煤量实时检测。
图 2所示结构光测量原理，通过相机Oc拍摄Op光源所发出结构光，在经过几何计算以及针对输煤系统定制的图像处理算法后，可精确估算煤量体积，进而计算输煤量，精度最高可达到1立方厘米一、输煤系统智能巡检机器人实际生产力水平和今后的发展方向：（一）智能巡检机器人在输煤系统起到的关健性作用输目前集团公司范围内的火电企业输煤系统的巡检工作由人工完成，耗费大量人力资本，且输煤系统环境恶劣、空间复杂、积水积煤情况时常发生，对人工巡检造成极大阻碍，同时由于人工巡检频率低、间隔长及空间范围的局限性，在设备运行过程中不能对设备状态及工况环境做到实时监测，容易造成漏检、误检，导致因无法及时发现设备问题、隐患而造成缺陷、障碍扩大化，从而造成直接或间接经济损失。
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华电技术 ＨｕａｄｉａｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
Ｖｏｌ．４０ Ｎｏ．８ Ａｕｇ．２０１８
机器人燃煤制样系统的设计与应用
魏加栋１，崔修强２
（１．江苏伊维达智能科技股份有限公司 技术研发中心，江苏 徐州 ２２１１１６；２．华电国际电力股份有限公司 技术服务中心，济南 ２５００１４）
样品的自动存查系统主要管理存查煤样，对于 部分有争议的煤样可以进行人工化验分析，或者人 工定期抽检存查样，然后跟机器人煤样分析结果进 行比对。
图 １ 智能燃料采制化流程
这个系统中，机械化采样系统单元、机器人制样
收稿日期：２０１８－０３－０１；修回日期：２０１８－０８－１５
系统单元、机器人化验分析系统单元、样品存查系统
１ 系统概述
煤炭是火力发电厂的主要生产原料，如何准确 检测入厂煤炭质量，对于火电企业贸易结算和掺烧 掺配具有重要的现实意义。商品煤样的采制是煤炭 质量检测的重要环节，是检测误差的主要来源，不正 确的采制样方式必会导致检测结果的代表性较差。
自动化制样系统设计时，其制样过程既要严格按 照相关制样工艺标准又要考虑系统的自动长期稳定
运行，因此在自动化制样系统中应用运行精度高、通 用性强、性能稳定、功能强大且具有较高科技含量的 通用 ６轴工业机器人是自动化制样系统设计重要选 项。火电厂燃煤自动化样品处理流程如图 １所示。
目前入厂煤和入炉煤采样已经大部分实现了机 械化采样，采样后，样品经过初级破碎缩分，即可通 过自动转运装置进入机器人燃煤制样系统。
表 １ 工业机器人性能特点
项目
参数
轴数
６＋３（配备 ＭｕｌｔｉＭｏｖｅ功能最多可达 ３６轴）
防护
标准 ＩＰ６７，ＦｏｕｎｄｒｙＰｌｕｓ
重复定位精度（ＲＰ）
０．０５～０．０６ｍｍ
重复路径精度（ＲＴ） ０．１３～０．４６ｍｍ（测量速度 ２５０ｍｍ／ｓ）
表 ２ 火电企业燃煤制样工业环境参数
项目
参数
运行中温度 短期（最长 ２４ｈ） 相对湿度
机器人制样系统设备包括：工业机器人、样品称 重装置、样品破碎机、样品定量缩分机、定比缩分机、 煤样干燥装置、水分测定装置、研磨机、样品写码包装 装置、系统清洗装置、系统除尘装置等，设备较多，可 以根据现场具体情况，以工业机器人为核心，周边设 备可以围绕工业机器人呈直线型、Ｌ型、Ｕ型、圆周型 布局。目前圆周布置较为常见，如图 ２、图 ３所示。
０ 引言
工业机器人是近 ４０年发展起来的一种高科技 自动化机械设备的典型代表，由于工业机器人具有 极强的功能和很高的通用性，工业机器人已经在诸 多行业得到广泛应用。其中，机器人燃煤制样系统 已经在我 国 冶 金、港 口、电 力 等 行 业 有 诸 多 应 用 案 例，机器人燃煤制样系统具有水分样制备、水分含量 检测、分析样制备、样品称重、样品包装等功能，能够 适应火力发电行业燃料智能化趋势。
系统自动进行清扫清理作业。制样完成后，需 要对相关容器、设备进行自动清扫作业。
系统除尘功能。考虑系统运行过程中可能产生 粉尘，系统需要设计自动除尘功能，满足环保制样要 求，同时避免样品污染。
系统安全性设计。机器人制样系统需要满足人 机安全要求，符 合 相 关 安 全 标 准，一 般 采 取 系 统 隔 离、入侵报警停机等措施，以保证人员安全。 ２．２ 机器人制样系统布局
机器人燃煤制样系统主要完成水分样制备、水 分含量测试、分 析 样 预 干 燥、破 碎、定 量 缩 分、留 取 ３ｍｍ存查样 ７００ｇ、研磨前干燥、研磨到 ０．２ｍｍ、自 动写码包装等功能。
机器人自 动 分 析 系 统 主 要 完 成 煤 样 的 工 业 分 析，测量发热量、灰分、硫分、挥发分，计算全碳含量， 结合前级 机 器 人 制 样 部 分 已 经 完 成 的 水 分 含 量 测 试 机器人制样现场应用
２．３ 工业机器人设备选型 工业机器人是该系统核心设备，选型主要考虑
性能、品牌、价格等因素，国内外工业机器人本体产 品厂商已经很多，技术水平已经比较接近［２］。性能 指标是首选因素，其中 ＡＢＢＩＲＢ４６００技术指标及环 境参数见表 １、表 ２。
从 ＡＢＢＩＲＢ４６００工业机器人的技术参数表中 可以看到，工业机器人防护等级 ＩＰ６７，运行温湿度 等要求完全可以满足火电企业燃煤制样工业环境要 求。工业机器人重复定位精度在 ０．０６ｍｍ左右，定 位精度和路径运行精度都非常高，其性能完全可以 满足火电企业燃煤制样动作性能要求。
安全性
辐射
５℃ ～５２℃ 最高 ＋７０℃ 最高 ９５％ 双运行 回 路 检 测，急 停 和 安 全 功 能 电 路，３位安全功能装置 ＥＭＣ／ＥＭＩ屏蔽
注：上述数据和技术参数参见参考文献 １以及 ＡＢＢ公司官网 （ｗｗｗ．ａｂｂ．ｃｏｍ．ｃｎ）
要重点考虑机器人臂长和载重是否满足系统设 计要求。本案例选用的 ＡＢＢ品牌工业机器人臂长 ２．０５ｍ，有 效 载 荷 ６０ｋｇ，能 够 满 足 制 样 系 统 使 用 要求［３］。 ２．４ 主要技术实现 ２．４．１ 样品盘选择计算
第 ８期
魏加栋，等：机器人燃煤制样系统的设计与应用
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单元，均可 以 制 作 成 标 准 功 能 单 元，但 根 据 现 场 情 况，所在地理位置略有不同，这些功能单元之间可以 采用灵活样品转运方式。
２ 设计与实现
２．１ 机器人制样系统功能要求 样品制备与处理功能。机器人制样系统主要完成
水分样制备、水分含量测定、分析样自动快速低温干 燥、破碎、缩分、留取存查样、研磨、写码包装等功能。
摘 要：随着我国工业机器人技术的快速发展，工业机器人已经在众多领域得到了广泛应用，在火力发电行业燃料智能 化领域里，主要探讨工业机器人技术在煤炭自动化制样分析系统中应用的可行性和设计选型注意事项，介绍一种通过应 用工业通用机器人技术实现煤炭分析样品的制备、样品包装、编码识别、水分检测等功能的新型智能制样系统装备。该 机器人制样系统可以应用于煤炭智能化采制样系统中，也可在煤炭制样间中单独使用，使得煤炭样品的制备、检测等过 程全部智能化、无人化、标准化、无尘化。 关键词：燃煤；工业机器人；制样；自动化；智能化 中图分类号：ＴＭ ６２１ 文献标志码：Ｂ 文章编号：１６７４－１９５１（２０１８）０８－００１４－０４