三代機
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“三代機”機械化煤炭采制樣系統

近年來,機械化煤炭采制樣設備廣泛應用于我國火電廠、焦化廠、煉鋼廠等企業,已成為一種普及率極高的工業設備。據了解,國內機械化煤炭采制樣系統最早應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“第一代”機械化煤炭采制樣系統。機械化煤炭采制樣系統發展到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、采樣深度、樣桶工位號,再操控采樣設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“第二代”機械化煤炭采制樣系統。 

 近兩年隨著煤炭價格的持續上漲,煤炭成本已占到電廠成本的80%左右,各大電力集團持續重視煤炭質量監測和質量控制,嚴格控制煤炭成本。煤炭產品質量檢測是雙方貿易結算的重要依據,商品煤樣的采樣工作是檢測的重要環節,是誤差的來源,不當的操作必將導致分析化驗結果代表性較差。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,規避采樣工作中的誤差環節顯得尤為重要,因此提高設備的自動化、智能化水平、有效規避系統流程中的人為主觀因素影響成為了國內“第三代”機械化煤炭采制樣設備的主要特征,隨著全自動軟件的穩定運行,車廂精確定位系統模塊和自動封裝標識系統模塊的研發應用,機械化煤炭采制樣系統迎來了“第三代”機械化煤炭采制樣設備,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、激光測距技術、自動封裝、標識技術,依靠龐大的數據庫中心,對入廠煤機械化煤炭采制樣功能模塊進行分布式控制,本系統主要包括以下功能模塊(其功能模塊結構圖見圖1):

●車輛信息自動采集模塊

通過射頻卡/IC卡管理系統(可與汽車衡稱重系統集成)實現對運輸車輛信息(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模塊

車輛自動精確定位系統的核心是實現對運煤車輛所停位置的精確定位,車輛定位系統采用激光測距傳感技術,來測量車廂停位后尾部坐標點,鎖定采樣區域。定位誤差可達到±1.5mm,本定位系統對現場環境適應能力強,可適用于所有運煤車型。

●采樣方案信息模塊

可根據礦別信息、計劃量、車型、車輛數目、重量等參數信息從數據庫中自動調用不同的采樣方案,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打滑現象,造成行走不準確,可使用驅動齒輪式大、小行車在齒條軌道上行走,行走精度高,可精確行走到設定坐標位置。

●制樣系統模塊

煤樣通過皮帶機輸送(進行除鐵)均勻輸送到粉碎機、縮分機、集樣器設備完成煤樣粉碎、縮分、收集功能。

●棄煤處理系統模塊

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,對其自動密封、標識、歸置到成品區,由操作人員定期集中清運。

●數據管理、查詢模塊

各級權限設置、運行參數管理、班次信息管理、日月年報表查詢、明細報表查詢等功能。

●設備狀態運行及診斷系統模塊

設備運行信號狀態和故障自動診斷信息顯示。

●通訊功能模塊

進行通訊設置,預留與燃煤管理系統、輸煤程控系統或其它管理智能系統的通訊接口,實現數據交互和功能拓展。

●監控系統模塊

對關鍵環節如操作室內、采樣位置、粉碎、縮分位置、封裝、標識區等實施視頻監控,并實現數據遠傳。

●全自動控制系統模塊

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

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棄煤處理系統模塊

采樣系統模塊

車廂自動精確定位系統模塊

車輛信息自動采集模塊

通訊功能模塊

設備狀態運行及診斷系統模塊

自動封裝、標識系統模塊

采樣方案信息模塊

監控系統模塊



1  “三代機”機械化煤炭采制樣系統功能模塊結構圖

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過程中人員接觸煤樣,避免整個采樣、送檢、化驗環節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電廠燃煤管理系統、輸煤集控系統、電廠正平衡計算煤耗、財務結算、財務成本分析等智能系統進行信息交互和數據通訊,組成強大的智能數據閉環鏈,提供準確基礎數據。

●“三代機”通過激光測距技術來實現對車輛停位的位置判斷,鎖定采樣區域,生成采樣信息,可有效規避采樣環節的人為主觀因素干擾。

●“三代機”通過自動封裝、標識系統來實現對子樣的自動封裝,通過權限代碼代替煤樣信息,來規避煤樣流轉環節的人為因素干擾。我公司推薦選用煤樣桶自動封裝標識系統,此系統是我公司根據煤炭采制樣現場環境開發研制,具有在粉塵環境下可靠連續運行,智能化程度高、結構簡單、檢修維護方便的主要優勢。

附:目前在采制樣現場應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用在食品和藥用行業,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用在食品、化肥、面粉等行業。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,在粉塵環境下吸盤吸開袋口成功率不高。歸根結底以上兩種封裝系統主要應用在工業流水線上,屬于高效連續運轉模式,以半自動操作居多,并且有專人維護監護,現場環境與采制樣現場環境也相差極大,也就造成了應用在機械采制樣行業水土不服的現象,并且以上兩種打包機結構動作極其復雜,一旦出現故障,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流程圖

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