機(jī)器人智能制樣系統(tǒng)在發(fā)電企業(yè)的應(yīng)用目錄TOC\o"1-3"\h\u20926機(jī)器人智能制樣系統(tǒng)在大型火力發(fā)電企業(yè)的應(yīng)用 113825一、項(xiàng)目概述 320016（一）企業(yè)簡(jiǎn)介 321869（二）項(xiàng)目背景 413390（三）項(xiàng)目建設(shè)情況 519989二、應(yīng)用場(chǎng)景及建設(shè)方案 824817（一）場(chǎng)景描述 8157351、制樣方案數(shù)字智能化： 819232、制樣過(guò)程自動(dòng)化： 8280823、人樣分離堵塞廉政風(fēng)險(xiǎn)： 911804、標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)提升制樣代表性： 924617（二）技術(shù)架構(gòu) 9139741、項(xiàng)目規(guī)劃 9231112、主要建設(shè)內(nèi)容及功能 115052（三）建設(shè)方案 21280171、建設(shè)目標(biāo) 21130602、關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用及創(chuàng)新點(diǎn) 2231587三、項(xiàng)目效果 2725455（一）項(xiàng)目效益 28647（二）推廣前景 293965四、下一步計(jì)劃 306671（一）存在的問(wèn)題 3021865（二）下一步工作安排 30一、項(xiàng)目概述（一）企業(yè)簡(jiǎn)介XXX發(fā)電有限責(zé)任公司（以下簡(jiǎn)稱“XX公司”）總裝機(jī)容量6120MW，是世界在役最大的火力發(fā)電企業(yè)，年發(fā)電能力350億千瓦時(shí)以上，8臺(tái)600MW機(jī)組和2臺(tái)660MW機(jī)組通過(guò)500kV四回線路接入京津唐電網(wǎng)，年發(fā)電量約占北京地區(qū)社會(huì)總用電量的30%，是京津唐電網(wǎng)重要的電源支撐點(diǎn)。年進(jìn)煤量約1700萬(wàn)噸，來(lái)煤通過(guò)火車、汽車運(yùn)輸入廠，單日最高接卸燃煤8萬(wàn)噸以上、單日驗(yàn)收燃煤三十余批。燃料驗(yàn)收是指從一批煤中采集一部分有代表性的煤樣進(jìn)行制樣、化驗(yàn)來(lái)獲得本批煤的總體指標(biāo)，XX公司勠力加強(qiáng)燃料驗(yàn)收管理、維護(hù)企業(yè)效益，燃煤采樣、制樣、化驗(yàn)全流程通過(guò)了中國(guó)合格認(rèn)可評(píng)定委員會(huì)認(rèn)可，取得CNAS認(rèn)可資質(zhì)。同時(shí)不斷進(jìn)行數(shù)字化升級(jí)，變“人防”為“技防”，通過(guò)燃料“三大項(xiàng)目”建設(shè)固化采制化驗(yàn)收流程，對(duì)煤樣流轉(zhuǎn)過(guò)程進(jìn)行加密設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了流程閉環(huán)管控、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)在線上傳，有效堵塞了管理漏洞。尤其是在采樣環(huán)節(jié)通過(guò)更新采樣機(jī)、設(shè)計(jì)采樣方案實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)采樣，有效規(guī)避了人為干預(yù)，雖在制樣環(huán)節(jié)固化了制樣方案，但在設(shè)備智能化及方案的指導(dǎo)性等方面仍有較大差距，較為嚴(yán)重地影響了燃料驗(yàn)收的代表性與數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。（二）項(xiàng)目背景隨著電力市場(chǎng)不斷深化改革和煤炭市場(chǎng)長(zhǎng)期處于碳中和背景下緊平衡的形勢(shì)，煤價(jià)高企煤電企業(yè)經(jīng)營(yíng)壓力大，其經(jīng)營(yíng)成果直接取決于燃料成本的控制。在保證安全、穩(wěn)定生產(chǎn)的前提下，需要及時(shí)轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的經(jīng)營(yíng)模式、業(yè)務(wù)流程以及管理方式，采取有效的措施來(lái)提升自身的經(jīng)濟(jì)效益。另一方面，“人工智能”、“傳感技術(shù)”、“大數(shù)據(jù)”、“信息化技術(shù)”、“物聯(lián)網(wǎng)”等技術(shù)應(yīng)用日趨成熟，促進(jìn)各領(lǐng)域傳統(tǒng)裝備制造業(yè)和信息化深度融合，向智能化轉(zhuǎn)變。電力行業(yè)燃料智能化建設(shè)從2013年開(kāi)始起步，近幾年發(fā)展迅速，智能燃料設(shè)備更加成熟、可靠，電力發(fā)展“十三五”、國(guó)家“十四五”規(guī)劃中都明確提出了推動(dòng)智能化建設(shè)工作，為燃料智能化的建設(shè)推廣奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。燃料采樣、制樣及化驗(yàn)各環(huán)節(jié)分別占采制化總誤差的80%、16%、4%（以干基灰分表示），目前已在采樣環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)了無(wú)人參與全自動(dòng)運(yùn)行、化驗(yàn)環(huán)節(jié)通過(guò)智能化驗(yàn)儀器也基本規(guī)避了人為誤差，但在制樣環(huán)節(jié)仍然采用大量人工進(jìn)行樣品的制備，存在安全風(fēng)險(xiǎn)與廉政風(fēng)險(xiǎn)高、人員勞動(dòng)強(qiáng)度、人為誤差較大等問(wèn)題，為保證制樣結(jié)果的準(zhǔn)確可靠而投入了巨大的管理力量，較為嚴(yán)重的制約了企業(yè)提質(zhì)增效。全自動(dòng)制樣系統(tǒng)在行業(yè)內(nèi)目前已經(jīng)投運(yùn)超150套，根據(jù)調(diào)研情況來(lái)看運(yùn)行穩(wěn)定良好，且在煤矸石較大煤質(zhì)較差的發(fā)電企業(yè)也運(yùn)行平穩(wěn)，根據(jù)XX公司煤質(zhì)灰分、水分、粒度等數(shù)據(jù)來(lái)看，全自動(dòng)制樣系統(tǒng)均能較好的適用，各廠商的制樣效率均能達(dá)到12個(gè)/8h以上，也基本能夠滿足市場(chǎng)煤等高風(fēng)險(xiǎn)煤樣的制備需要。同時(shí)根據(jù)煤科院等第三方機(jī)構(gòu)出具的性能試驗(yàn)報(bào)告數(shù)據(jù)來(lái)看，其在灰分偏倚、精密度、水分損失及出料粒度等方面均能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。綜合考慮以上實(shí)際情況及行業(yè)應(yīng)用，在XX公司進(jìn)行制樣智能化升級(jí)是十分必要且可行的。（三）項(xiàng)目建設(shè)情況通過(guò)前期調(diào)研確定建設(shè)方案并進(jìn)行招標(biāo)采購(gòu)，項(xiàng)目總投資192.8萬(wàn)元，承建單位湖南三德科技股份有限公司。本項(xiàng)目自2022年6月底設(shè)備采購(gòu)到貨，經(jīng)過(guò)安裝調(diào)試于9月底開(kāi)始試運(yùn)行。截至目前系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)，實(shí)現(xiàn)了原煤樣自動(dòng)制備出全水分煤樣、存查煤樣、一般分析試驗(yàn)煤樣的預(yù)期目標(biāo)，且通過(guò)設(shè)備試驗(yàn)對(duì)比數(shù)據(jù)（詳見(jiàn)下表1、表2）來(lái)看，其制樣的精密度、偏倚均符合標(biāo)準(zhǔn)要求。表1機(jī)器人智能制樣系統(tǒng)精密度試驗(yàn)記錄（灰分：Ad執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)GB/T19494.2-2004GB/T19494.3-2004煤種混煤溫度16.5℃入料粒度/mm13mm濕度33.5%RH出料粒度/mm0.2mm試驗(yàn)序號(hào)試樣Ai（Ad試樣Bi（Add=|試樣Ci（Ad試樣Di（Add=|126.3626.520.1628.1728.210.04226.7826.610.1728.3527.900.45327.9327.900.0327.3226.780.54426.6326.480.1528.2128.230.02526.4926.460.0328.8828.410.47627.0027.080.0827.5027.230.27727.0526.460.5927.7627.500.26826.6628.041.3828.4328.040.39927.0227.400.3829.1028.360.741026.6626.810.1529.1529.930.78i=13.12i=13.96d0.31d0.40S0.35S0.33實(shí)驗(yàn)結(jié)論：按照GB/T19494.2-2004《煤炭機(jī)械化采樣第2部分：煤樣的制備》第4條的要求，煤樣灰分的制樣和化驗(yàn)方差應(yīng)達(dá)到0.2以下。由以上兩組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，兩組試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差估值為0.35和0.33，均低于上限0.78(1.750.2)，即該設(shè)備精密度符合要求。其他需要說(shuō)明的事項(xiàng)：1、氣候和其他可能影響試驗(yàn)結(jié)果的狀況。2、制樣中觀察到的任何異常情況。表2機(jī)器人智能制樣系統(tǒng)偏倚試驗(yàn)記錄（灰分：Ad執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)GB/T19494.3-2004煤炭品種混煤溫度18.5℃入料粒度/mm13mm濕度30.5%RH出料粒度/mm0.2mm試驗(yàn)序號(hào)試樣Ai（Ad試樣Bi（Addi=Ai?BiQUOTE試驗(yàn)序號(hào)試樣Ai（Ad試樣Bi（Addi=Ai?BiQUOTE128.0228.42-0.401127.7726.910.86227.5027.180.321227.3726.830.54327.9426.901.041327.6228.68-1.06428.8928.140.751428.0127.600.41528.0327.900.131528.0127.460.55628.0628.39-0.331627.4126.940.47729.2929.40-0.111729.0828.001.08828.4327.930.501828.4027.820.58927.6727.090.581927.7928.12-0.331027.6628.50-0.842028.1728.52-0.35N20d0.21i=17.9169Sd0.6049實(shí)驗(yàn)結(jié)論離群值檢驗(yàn)：?=dmax2/d所需試樣對(duì)數(shù)核對(duì)：g=B/S差值獨(dú)立性檢驗(yàn)：L=7，U=15，群數(shù)為15，即可接受為獨(dú)立的；與B有顯著性差異檢驗(yàn)：tnz=(B-|d|)/(S與0有顯著性差異檢驗(yàn)：tz=|d|/(結(jié)論：該設(shè)備可接受為無(wú)偏倚。其他需要說(shuō)明的事項(xiàng)：1、氣候和其他可能影響試驗(yàn)結(jié)果的狀況。2、制樣中觀察到的任何異常情況。二、應(yīng)用場(chǎng)景及建設(shè)方案（一）場(chǎng)景描述在制樣環(huán)節(jié)，制樣方案決定了制樣的代表性，人工制樣過(guò)程中安全風(fēng)險(xiǎn)較高、廉政風(fēng)險(xiǎn)較大、制樣誤差控制較難，通過(guò)本項(xiàng)目實(shí)施在以上關(guān)鍵領(lǐng)域徹底扭轉(zhuǎn)了不利局面，從安全生產(chǎn)、廉政風(fēng)險(xiǎn)及驗(yàn)收準(zhǔn)確等多方面取得了長(zhǎng)足進(jìn)步。1、制樣方案數(shù)字智能化：來(lái)煤經(jīng)過(guò)入料口后自動(dòng)稱重，根據(jù)稱重結(jié)果、煤種、粒度及煤樣類型等情況系統(tǒng)自動(dòng)制定制樣方案，制樣方案除遵循最小留樣量原則外，充分考慮了縮分比大時(shí)帶來(lái)的縮分誤差，采用逐級(jí)減少留樣、大粒度小縮分比的方式有效控制制樣誤差，同時(shí)每個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行留樣、棄樣稱重，監(jiān)控方案執(zhí)行情況及煤樣收集率，依托于過(guò)程數(shù)據(jù)管控、數(shù)字化分析等手段，制樣方案更科學(xué)、制樣代表性更好、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性更高。2、制樣過(guò)程自動(dòng)化：從采樣端送來(lái)的煤樣經(jīng)過(guò)機(jī)器人智能制樣系統(tǒng)自動(dòng)制備出要求的煤樣，全過(guò)程無(wú)需人員進(jìn)行其他操作，機(jī)器換人有效減小人員勞動(dòng)強(qiáng)度、杜絕了人工制樣過(guò)程中存在的機(jī)械傷害與封閉環(huán)境內(nèi)粉塵等主要安全風(fēng)險(xiǎn)與職業(yè)健康危害因素。同時(shí)每個(gè)樣品制備時(shí)間平均為35-40min/個(gè)樣，制樣工作效率大大提升。3、人樣分離堵塞廉政風(fēng)險(xiǎn)：在全水分煤樣、存查煤樣、分析煤樣整個(gè)制備過(guò)程均無(wú)需人工操作，在來(lái)樣轉(zhuǎn)碼、樣品破碎縮分及存查樣分取等環(huán)節(jié)也均無(wú)需人員參與，徹底隔絕人員與樣品。變“人防”為“技防”，從流程上杜絕了廉政問(wèn)題的發(fā)生，從根本上降低了管理風(fēng)險(xiǎn)，保障了企業(yè)效益。4、標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)提升制樣代表性：樣品制備全流程均為機(jī)械自動(dòng)操作，標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)杜絕人員誤差。同時(shí)在關(guān)鍵環(huán)節(jié)采用可靠技術(shù)確保設(shè)備的可靠性與準(zhǔn)確性，整機(jī)破碎環(huán)節(jié)加入自清洗功能，且配有防堵、防粘的破碎裝置確保粒度合格、樣品收集完整；干燥環(huán)節(jié)采用低溫風(fēng)透干燥技術(shù)，在保證高效干燥的同時(shí)保障煤樣理化性質(zhì)不發(fā)生變化；在縮分環(huán)節(jié)通過(guò)增加煤流整形功能以及變頻定質(zhì)量縮分功能，能夠準(zhǔn)確縮分出所需樣量，減小了縮分誤差；機(jī)器人智能制樣系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)均配置有環(huán)保除塵功能，降低粉塵污染，整個(gè)制樣室環(huán)境可得到根本性改善。（二）技術(shù)架構(gòu)1、項(xiàng)目規(guī)劃項(xiàng)目規(guī)劃充分利用傳感技術(shù)、大數(shù)據(jù)、信息化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)不大于50mm來(lái)煤自動(dòng)制備出全水分煤樣、存查煤樣、一般分析煤樣，全過(guò)程無(wú)人參與，充分考慮系統(tǒng)容災(zāi)能力，設(shè)置備份樣和單獨(dú)的棄樣保證設(shè)備驗(yàn)收數(shù)據(jù)的完整性。該項(xiàng)目擬在現(xiàn)人工制樣室實(shí)施，將現(xiàn)有制樣室進(jìn)行功能分割，一半用于系統(tǒng)布置，另一半用于超負(fù)荷時(shí)人工制樣及機(jī)器人智能制樣系統(tǒng)性能比對(duì)。具體布局圖如下：圖1：項(xiàng)目規(guī)劃圖紙圖2：系統(tǒng)流程圖2、主要建設(shè)內(nèi)容及功能本項(xiàng)目最終選取的SDRPS機(jī)器人智能制樣系統(tǒng)是一款自動(dòng)化程度高、煤種（水分）適應(yīng)能力強(qiáng)、制樣效率高的智能化設(shè)備。具有同批次煤樣清洗、樣桶本地清掃、破碎密封獨(dú)立接料、煤樣自動(dòng)干濕判斷等優(yōu)于同類產(chǎn)品功能。本項(xiàng)目主要建設(shè)內(nèi)容包括：人工入料單元、13/6mm破碎單元、初級(jí)制樣單元、次級(jí)制樣單元、樣品封裝單元、電氣控制系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)、機(jī)器人單元。最終輸出13mm/6mm全水分樣、3mm存查樣、0.2mm分析樣，并通過(guò)旋蓋方式進(jìn)行瓶裝寫碼。圖3：機(jī)器人智能制樣系統(tǒng)及平面布局圖建設(shè)內(nèi)容詳細(xì)情況如下：1）人工入料單元人工入料單元由操作臺(tái)、人工離線煤樣倒料口組成。操作臺(tái)采用工控機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)集成總控制，旁邊設(shè)置有急停按鈕，能控制整個(gè)系統(tǒng)暫停（包括機(jī)器人）。人工離線煤樣倒料口高度適宜，方便人工倒料操作，倒料過(guò)程中撒出的物料可方便清掃到入料口。系統(tǒng)設(shè)置有除塵口，有效避免倒料過(guò)程中揚(yáng)塵飄逸出倒料口外。入料口底部設(shè)置有150Kg的臺(tái)秤，進(jìn)行入料稱重。圖4：人工入料單元2）13/6mm破碎單元13/6mm破碎單元由13mm破碎機(jī)、6mm破碎機(jī)、樣桶本地清掃機(jī)構(gòu)、雙向給料皮帶等組成。圖5：13/6mm破碎單元13mm錘式破碎機(jī)，腔體為圓柱形，錘頭為活動(dòng)式，錘頭能進(jìn)行自清掃腔體內(nèi)壁，在入料口迎擊面設(shè)置清掃機(jī)構(gòu)，采用傘旋清掃技術(shù)，使之無(wú)法粘附、積累，從而避免入料口搭橋“堵死”。篩板為倒錐形，更有利于物料的自動(dòng)排出，避免篩板堵死。主要參數(shù)：表313mm破碎機(jī)主要參數(shù)項(xiàng)目技術(shù)參數(shù)項(xiàng)目技術(shù)參數(shù)破碎機(jī)形式環(huán)錘式轉(zhuǎn)速≤950/min破碎腔體Φ500*250mm處理量≥3.5t/h進(jìn)料口尺寸250*150mm錘頭材質(zhì)40CrMoTi入料粒度≤100mm主驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率5.5kW出料標(biāo)稱最大粒度≤13mm刮掃驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率0.37kW6mm錘式破碎機(jī)，腔體為圓柱形，錘頭為活動(dòng)式，腔體內(nèi)環(huán)為齒狀形式，6mm破碎前先進(jìn)行同批次煤樣破碎預(yù)清洗，清洗出上一批殘留的煤樣，避免交叉污染。主要參數(shù)：表46mm破碎機(jī)主要參數(shù)項(xiàng)目技術(shù)參數(shù)項(xiàng)目技術(shù)參數(shù)破碎機(jī)形式環(huán)錘式轉(zhuǎn)速≤950/min入料粒度≤13mm處理量≥0.38t/h出料標(biāo)稱最大粒度≤6mm電機(jī)功率1.1kW樣桶本地清掃機(jī)構(gòu)，采用毛刷旋轉(zhuǎn)、熱風(fēng)清掃等措施實(shí)現(xiàn)倒料后的樣桶清掃，清掃后的煤樣倒入至本地，不丟棄。圖6：清掃機(jī)構(gòu)組成采用雙向給料皮帶進(jìn)行煤樣破碎前均勻給料，避免破碎堵料。一方面當(dāng)來(lái)料粒度不滿足最大標(biāo)稱粒度≤13mm時(shí)，通過(guò)雙向給料皮帶輸送至13mm破碎機(jī)破碎至13mm粒度。另一方面可以將后續(xù)皮帶縮分機(jī)的樣品由標(biāo)稱最大粒度≤13mm通過(guò)雙向給料皮帶輸送至6mm破碎機(jī)破碎至6mm粒度?？刂葡到y(tǒng)中設(shè)置驅(qū)動(dòng)電機(jī)電流、轉(zhuǎn)速檢測(cè)、在線稱重裝置，反饋破碎機(jī)的實(shí)時(shí)工作情況，與給料皮帶機(jī)速度實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，處理量保持在安全范圍內(nèi)，使破碎機(jī)不堵死。通過(guò)在線稱重實(shí)時(shí)判斷，當(dāng)收集率不達(dá)標(biāo)時(shí)，自動(dòng)采取措施進(jìn)行校正或報(bào)警處理。3）初級(jí)制樣單元初級(jí)制樣單元由一級(jí)縮分單元、二級(jí)縮分單元、樣桶本地清掃機(jī)構(gòu)、備份樣暫存單元、煤樣干燥單元、煤樣自動(dòng)干濕判斷模塊等組成。圖7：初級(jí)制樣單元一級(jí)縮分單元、二級(jí)縮分單元采用帶底部刮掃的皮帶縮分機(jī)，在縮分前通過(guò)煤流整形機(jī)構(gòu)將煤樣整形成固定高度與寬度的煤流，再通過(guò)皮帶全斷面縮分器進(jìn)行縮分取樣。為適應(yīng)不同粒度的縮分需求，整形高度可自動(dòng)進(jìn)行高度調(diào)節(jié)。具有以下特點(diǎn)：縮分比符合煤樣縮制時(shí)其最小重量與粒度級(jí)的關(guān)系；縮分部件縮分精度偏差符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求，縮分比在滿足留樣量與粒度關(guān)系的前提下可根據(jù)來(lái)樣質(zhì)量進(jìn)行定質(zhì)量縮分；縮分比通過(guò)調(diào)整刮掃器動(dòng)作間隔時(shí)間可調(diào)，每個(gè)總樣刮掃次數(shù)不少于60次。圖8：皮帶縮分器原理圖主要技術(shù)參數(shù)：表5皮帶縮分器主要參數(shù)序號(hào)項(xiàng)目技術(shù)參數(shù)序號(hào)項(xiàng)目技術(shù)參數(shù)1一級(jí)縮分煤流寬度200mm5二級(jí)縮分煤流寬度70mm2一級(jí)縮分煤流高度30/20mm（可調(diào)）6二級(jí)縮分煤流高度30/20mm（可調(diào)）3一級(jí)縮分刮子寬度40mm7二級(jí)縮分刮子寬度40mm4一級(jí)縮分皮帶機(jī)帶速0.2m/S（變頻）8二級(jí)縮分皮帶機(jī)帶速0.2m/S（變頻）具有樣桶本地清掃功能，備份樣暫存單元共設(shè)置3個(gè)位置，用于6mm一般分析備份樣暫存。當(dāng)同級(jí)縮分出的樣品制備出現(xiàn)異常時(shí)，可直接采用具有同等代表性要求的煤樣進(jìn)行自動(dòng)制樣或轉(zhuǎn)人工制樣，不必?fù)?dān)心前后樣品棄料混合到棄料收集裝置后無(wú)法提取有代表性的備用樣問(wèn)題。干燥單元用于6mm破碎清洗樣、6mm一般分析共用煤樣、6mm一般分析備用煤樣的干燥預(yù)處理。采用風(fēng)透式低溫快速干燥技術(shù)進(jìn)行煤樣的干燥預(yù)處理，與傳統(tǒng)干燥方式相比，速度快、效率高。相比于紅外干燥技術(shù)，可最大限度保證樣品的物理特性。相比于鼓風(fēng)干燥模式，干燥效率更高。干燥溫度在室溫～60℃之間可控，XX公司設(shè)置干燥溫度為45℃，還可根據(jù)需求設(shè)置干燥時(shí)間，樣品完整性、代表性符合國(guó)標(biāo)要求。主要技術(shù)參數(shù)：表6溫控系統(tǒng)主要參數(shù)項(xiàng)目主要參數(shù)控溫范圍室溫～60℃（初始設(shè)置為40℃）控溫精度±1℃控溫分辨率0.1℃電源電壓AC220V干燥單元個(gè)數(shù)1個(gè)最大處理量7kg最大功率6kW4）次級(jí)制樣單元圖9：次級(jí)制樣單元次級(jí)制樣單元由3mm破碎機(jī)單元、3mm煤樣縮分單元、干燥單元、制粉前旋轉(zhuǎn)縮分單元、制粉單元、棄料單元等組成。3mm破碎單元采用皮帶均勻給料，錘式撞擊式破碎方式。具有以下特點(diǎn)：破碎密封接料，防止揚(yáng)塵損失，收集率高；配有自動(dòng)給料裝置，可自動(dòng)控制給料速度，處理能力強(qiáng)（300—400kg/小時(shí)），高度自動(dòng)化，效率高；系統(tǒng)能有效避免同類設(shè)備破碎后樣品易剝片、成餅的現(xiàn)象，過(guò)篩率完全符合國(guó)標(biāo)要求。主要技術(shù)參數(shù)：表73mm破碎機(jī)主要參數(shù)項(xiàng)目技術(shù)參數(shù)項(xiàng)目技術(shù)參數(shù)進(jìn)料粒度≤6mm外在水分適應(yīng)性≤18%出料粒度≤3mm水分損失率≤0.5%破碎能力300-400kg/h過(guò)篩率≥100%3mm煤樣縮分單元采用帶底部刮掃的皮帶縮分機(jī)，在縮分前通過(guò)煤流整形機(jī)構(gòu)將煤樣整形成固定高度與寬度的煤流，再通過(guò)皮帶全斷面縮分器進(jìn)行縮分取樣?？筛鶕?jù)需要縮分出多份3mm存查樣，3mm一般分析共用煤樣。干燥單元用于3mm破碎清洗樣、3mm一般分析共用煤樣的干燥預(yù)處理。確保3mm破碎無(wú)殘留，0.2mm制粉的可靠。制粉前縮分-旋轉(zhuǎn)縮分機(jī)，旋轉(zhuǎn)縮分器的縮分比為1/7，干燥后的700g煤樣通過(guò)旋轉(zhuǎn)縮分出四份100g用于制粉的煤樣，其中2份作為清洗樣制粉后棄掉，另兩份制粉后瓶裝。制粉單元采用“撞擊式自動(dòng)制粉方式，即高速旋轉(zhuǎn)的煤粒與粉碎腔內(nèi)壁齒狀結(jié)構(gòu)不斷碰撞，旋轉(zhuǎn)氣流將粉碎好的樣品快速帶離粉碎腔（旋轉(zhuǎn)氣流具備自清理功能）；并運(yùn)用自沉集技術(shù)進(jìn)行樣品收集。制粉收集率大于98%、過(guò)篩接近率100%、樣品代表性好。5）樣品封裝單元圖10：樣品封裝單元樣品封裝單元由理瓶機(jī)、樣品封裝接料封裝模塊（含稱重、編碼模塊）等組成。理瓶機(jī)采用旋轉(zhuǎn)給瓶方式，一次可支持放置D128*280mm樣瓶24個(gè)，D128*160mm樣瓶40個(gè)。具有樣瓶放置防呆設(shè)置，避免樣瓶放置錯(cuò)誤導(dǎo)致設(shè)備異常。樣品封裝接料模塊能將前端縮分出的全水分煤樣、存查煤樣、一般分析煤樣、備份樣等等進(jìn)行樣瓶接料封裝，并根據(jù)智能化管理系統(tǒng)提供的煤質(zhì)信息對(duì)煤樣瓶電子芯片進(jìn)行編碼。所有樣品均一瓶一號(hào)，不出現(xiàn)重復(fù)隨機(jī)碼，有效防止錯(cuò)樣、丟樣現(xiàn)象的發(fā)生。封裝編碼后的煤樣瓶只能通過(guò)終端識(shí)別系統(tǒng)解碼才能識(shí)別煤質(zhì)信息，杜絕人為因素干擾。包裝瓶采用結(jié)實(shí)耐磨的HDPE（高密度聚丙乙烯）制作，可重復(fù)使用，方便運(yùn)輸和儲(chǔ)存。煤樣瓶底安裝有電子芯片，包裝過(guò)程中掃描對(duì)應(yīng)的電子芯片，軟件記錄好對(duì)應(yīng)的標(biāo)識(shí)，掃碼識(shí)別率高。6）電氣控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)核心部件選用西門子可編程控制器（PLC），性能可靠，安全穩(wěn)定。高低壓電氣元件選用西門子、施耐德品牌，電路標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，確保設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)效率。系統(tǒng)設(shè)有手動(dòng)/自動(dòng)兩種方式，人機(jī)交互操作平臺(tái)采用上位機(jī)（觸摸屏），用來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)參數(shù)和變量設(shè)定、控制過(guò)程的狀態(tài)以及報(bào)警和提示信息的顯示。操作人員可通過(guò)上位機(jī)隨時(shí)掌握現(xiàn)場(chǎng)情況，及時(shí)處理各種問(wèn)題，也能根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行設(shè)置操作，接受PLC傳送的數(shù)據(jù)及各種有關(guān)的信息。7）環(huán)保除塵系統(tǒng)機(jī)器人智能制樣系統(tǒng)配置專門環(huán)保除塵系統(tǒng)，保證除塵效果。機(jī)器人智能制樣系統(tǒng)內(nèi)部具備環(huán)保除塵設(shè)備，保證制樣過(guò)程、傳輸過(guò)程無(wú)煤樣煤粉漏出情況發(fā)生。除塵主機(jī)要設(shè)置有自動(dòng)排灰裝置，收集的粉塵沉降到指定收集裝置，方便人工清理。吸塵口數(shù)量滿足現(xiàn)場(chǎng)需要，提高除塵效果。除塵主機(jī)主要由風(fēng)機(jī)、變頻器、濾筒、脈沖反吹清灰系統(tǒng)等構(gòu)成。除塵主機(jī)響應(yīng)控制器命令，完成風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)、停止，變風(fēng)量運(yùn)行。濾筒用于粉塵與大氣的分離，粉塵進(jìn)入除塵主機(jī)后一部分由于重力的原因掉落到集灰盒內(nèi)，另外還有一部分被吸附在濾筒上，潔凈的空氣由濾筒內(nèi)部經(jīng)風(fēng)機(jī)由出風(fēng)口排出。（三）建設(shè)方案1、建設(shè)目標(biāo)通過(guò)本項(xiàng)目建設(shè)，機(jī)器人智能制樣系統(tǒng)能夠根據(jù)不同礦點(diǎn)、煤樣量及煤質(zhì)的不同完成自動(dòng)連續(xù)制樣，提高工作效率、降低人工成本、降低勞動(dòng)強(qiáng)度、改善制樣環(huán)境，系統(tǒng)介紹如下：來(lái)煤樣人工進(jìn)行倒料，入料范圍為20Kg~300Kg，入料完成后輸入樣品編碼、樣品粒度，點(diǎn)擊“開(kāi)始制樣”即再無(wú)需人工參與。連續(xù)制樣平均入料間隔為25~30min，可連續(xù)滿工況運(yùn)行，效率為（36個(gè)~42個(gè)）/24h。經(jīng)過(guò)制樣會(huì)進(jìn)行寫碼輸出一份不小于1.25Kg的6mm全水樣、一份不小于700g的3mm存查樣以及一份不小于100g的分析樣，在制備過(guò)程中會(huì)儲(chǔ)存前3~4個(gè)樣品的備份樣，制粉完成后會(huì)自動(dòng)進(jìn)行棄樣。所有制備完成的樣品均會(huì)通過(guò)封裝單元送至接樣平臺(tái)，人工將樣品送至化驗(yàn)室后用自動(dòng)開(kāi)蓋機(jī)進(jìn)行開(kāi)蓋化驗(yàn)。設(shè)備全部棄樣會(huì)通過(guò)棄料鏈斗提裝置送至棄料倉(cāng)內(nèi)，棄料倉(cāng)可儲(chǔ)存約1噸煤，棄料倉(cāng)滿報(bào)警提示后通過(guò)下底開(kāi)門方式將棄料卸入轉(zhuǎn)運(yùn)車內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)至指定位置。2、關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用及創(chuàng)新點(diǎn)1）制樣方案數(shù)字智能化：來(lái)煤經(jīng)過(guò)入料口后自動(dòng)稱重，根據(jù)稱重結(jié)果、煤種、粒度及煤樣類型等情況系統(tǒng)自動(dòng)制定制樣方案，制樣方案除遵循最小留樣量原則外，充分考慮了縮分比大時(shí)帶來(lái)的縮分誤差，采用逐級(jí)減少留樣、大粒度小縮分比的方式有效控制制樣誤差，同時(shí)每個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行留樣、棄樣稱重，監(jiān)控方案執(zhí)行情況及煤樣收集率，依托于過(guò)程數(shù)據(jù)管控、數(shù)字化分析等手段，制樣方案更科學(xué)、制樣代表性更好、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性更高。2）采用不堵錘破技術(shù)，實(shí)現(xiàn)防粘堵13mm錘式破碎機(jī)采用不堵錘破技術(shù)，腔體為圓柱形，錘頭為活動(dòng)式、多組齒狀形式，錘頭能進(jìn)行自清掃腔體內(nèi)壁，結(jié)合運(yùn)用破碎腔入料口的傘旋自清掃技術(shù)（刮料桿不動(dòng)，圓盤自動(dòng)旋轉(zhuǎn)與刮料桿錯(cuò)位，粘附煤樣將被自動(dòng)清掃干凈）、帶煤樣擠壓功能的破碎網(wǎng)和錘頭（可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)擠壓下料的功能）、可根據(jù)破碎能力聯(lián)動(dòng)的變頻給料技術(shù)（當(dāng)破碎腔負(fù)荷大時(shí)，皮帶給料速度將變緩），有效防止破碎機(jī)入料口、出料口、破碎腔的粘堵。破碎后的物料進(jìn)行樣桶密封接料，避免樣品破碎過(guò)程鼓風(fēng)揚(yáng)塵損失。圖11：破碎機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖圖12：破碎腔傘選自清掃技術(shù)示意圖3）可變縮分比，確?？s分精度縮分器采用帶有底部刮掃的皮帶縮分機(jī)，在縮分前通過(guò)煤流整形機(jī)構(gòu)將煤樣整形成固定高度與寬度的煤流，再通過(guò)皮帶全斷面縮分器進(jìn)行縮分取樣。為適應(yīng)不同粒度的縮分需求，整形高度可自動(dòng)進(jìn)行高度調(diào)節(jié)。具有以下特點(diǎn)：縮分比符合煤樣縮制時(shí)其最小重量與粒度級(jí)的關(guān)系；縮分部件縮分精度偏差符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求，縮分比在滿足留樣量與粒度關(guān)系的前提下可根據(jù)來(lái)樣質(zhì)量進(jìn)行定質(zhì)量縮分；縮分比通過(guò)調(diào)整刮掃器動(dòng)作間隔時(shí)間可調(diào)，每個(gè)總樣刮掃次數(shù)不少于60次。4）多項(xiàng)并舉解決混、跑、漏樣問(wèn)題，確保樣品代表性已有的自動(dòng)制樣系統(tǒng)進(jìn)行高低灰分、高低熱值、高低水分的煤樣交叉制備時(shí)，制出的樣品易被污染，偏離真實(shí)值。造成此差異的主要原因?yàn)樽詣?dòng)制樣系統(tǒng)無(wú)法自動(dòng)識(shí)別并有效清除殘留煤樣，使其制備出的煤樣公正性和準(zhǔn)確性難以保證，煤炭貿(mào)易糾紛也時(shí)有發(fā)生。機(jī)器人智能制樣系統(tǒng)采用全環(huán)節(jié)清洗技術(shù)來(lái)解決樣品之間的交叉污染問(wèn)題，保證了樣品數(shù)據(jù)的可靠性。在正式制樣之前，從同批次待制的煤樣中按國(guó)標(biāo)要求縮分時(shí)同時(shí)縮分出一份清洗樣，對(duì)6mm破碎機(jī)、3mm破碎機(jī)、制粉機(jī)等環(huán)節(jié)進(jìn)行清洗，以沖洗掉前一個(gè)煤樣的固有殘留。與“全環(huán)節(jié)稱重技術(shù)”相結(jié)合，有效把控設(shè)備單環(huán)節(jié)樣品進(jìn)出量的同時(shí)，進(jìn)一步對(duì)設(shè)備內(nèi)的固有殘留進(jìn)行了沖洗，從本質(zhì)上解決了不同樣品之間的交叉污染問(wèn)題。機(jī)器人智能制樣系統(tǒng)改變傳統(tǒng)制樣系統(tǒng)“皮帶+提升裝置”的煤樣輸送方式，采用機(jī)器人進(jìn)行煤樣的轉(zhuǎn)運(yùn)，并對(duì)轉(zhuǎn)運(yùn)容器進(jìn)行本地清掃。樣品容器在倒料后如果不及時(shí)清掃，容器內(nèi)壁上的殘留就會(huì)混到下一個(gè)樣品中，造成結(jié)果偏差。所以該設(shè)備共配置了3套就地清掃裝置，在容器內(nèi)的樣品倒出之后，采用毛刷、熱風(fēng)清掃等方式實(shí)現(xiàn)容器的清掃，并且清掃后粘附的殘留煤樣不丟棄，倒回至原煤樣中，以確保樣品的代表性。自動(dòng)制樣系統(tǒng)工作時(shí)粉塵四處飄散，既導(dǎo)致制樣室粉塵污染，也會(huì)導(dǎo)致結(jié)果的偏差。尤其是在破碎后的接料環(huán)節(jié)，由于破碎機(jī)的鼓風(fēng)，將進(jìn)一步加劇粉塵逃逸。該機(jī)器人智能制樣系統(tǒng)在13mm破碎、6mm破碎、3mm破碎等10多個(gè)環(huán)節(jié)采用了密封接料技術(shù)，待粉塵在重力作用下沉落在容器內(nèi)以后，機(jī)器人再進(jìn)行下一步動(dòng)作，避免破碎鼓風(fēng)引起的揚(yáng)塵損失，確保樣品高收集率。對(duì)于倒料時(shí)從接料斗內(nèi)部逃逸出的粉塵，通過(guò)風(fēng)簾與除塵系統(tǒng)對(duì)接，將粉塵進(jìn)行有效收集，避免制樣室出現(xiàn)煙霧繚繞、粉塵漫天飛舞的情況，從而有效改善制樣室環(huán)境。5）低溫風(fēng)透快速干燥技術(shù)助力制樣效率提升干燥單元用于6mm破碎清洗樣、6mm一般分析共用煤樣、6mm一般分析備用煤樣的干燥預(yù)處理。采用獨(dú)創(chuàng)的風(fēng)透式低溫快速干燥技術(shù)進(jìn)行煤樣的干燥預(yù)處理，與傳統(tǒng)干燥方式相比，速度快、效率高。相比于紅外干燥技術(shù)，可最大限度保證樣品的物理特性。相比于鼓風(fēng)干燥模式，干燥效率更高。在線干燥溫度50℃（褐煤不超過(guò)40℃）。圖13：風(fēng)透干燥原理圖主要具有以下特點(diǎn)：采用風(fēng)透式立體干燥即熱風(fēng)穿透樣品層，相對(duì)于傳統(tǒng)烘箱制粉前干燥效率大幅提高（詳見(jiàn)下表8、9）；樣品干燥完成后可在設(shè)備內(nèi)直接進(jìn)行初步的空氣平衡，隨后即可直接用于制粉。無(wú)需按照傳統(tǒng)的干燥方式將樣盤從烘箱拿出后平攤，減少人工干預(yù)的同時(shí)，操作更加便捷；干燥溫度在室溫～60℃之間可控，人員可根據(jù)需求任意設(shè)置控溫點(diǎn)、干燥時(shí)間，樣品完整性、代表性符合國(guó)標(biāo)要求。表8干燥效率對(duì)比樣重（g）干燥時(shí)間（min）結(jié)論風(fēng)透干燥機(jī)(40℃）傳統(tǒng)烘箱（40℃）150-4001060~1203mm低溫快速干燥的效率比傳統(tǒng)烘箱干燥方式提高5~11倍400-5001560~1203mm低溫快速干燥的效率比傳統(tǒng)烘箱干燥方式提高4~7倍表9干燥方式對(duì)比干燥方式工作過(guò)程風(fēng)透干燥干燥完成后，無(wú)需將樣品取出，設(shè)備自動(dòng)進(jìn)入空氣平衡環(huán)節(jié)鼓風(fēng)干燥從烘箱內(nèi)取出樣盤→攤平樣品→開(kāi)始空氣平衡環(huán)節(jié)6）模塊化設(shè)計(jì)拓展性強(qiáng)SDRPS機(jī)器人智能制樣系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，設(shè)備靈活性、可擴(kuò)展性強(qiáng)，后期具備升級(jí)潛力。目前設(shè)備共有5個(gè)工作模塊組成，目前還可擴(kuò)展前級(jí)干燥模塊（能夠提高設(shè)備水分適應(yīng)性并提高整機(jī)設(shè)備工作效率）和在線測(cè)全水模塊（替代化驗(yàn)室全水測(cè)定工作，制樣完畢后立即測(cè)定全水分，可減少在運(yùn)輸過(guò)程中造成的水分損失）。與傳統(tǒng)流程式制樣設(shè)備不同，機(jī)器人智能制樣系統(tǒng)因其模塊化以及機(jī)器人靈活性強(qiáng)的特點(diǎn)，可不斷對(duì)制樣流程進(jìn)行優(yōu)化升級(jí)，不斷提升制樣效率及精確度。若后續(xù)需要對(duì)某一模塊進(jìn)行升級(jí)或更改，只需在設(shè)備內(nèi)增加或更換相應(yīng)模塊即可，設(shè)備可擴(kuò)展?jié)摿薮?。所配備的ABB公司六軸機(jī)器人，由機(jī)器人單元、機(jī)械手夾爪、獨(dú)立控制系統(tǒng)組成，極限工作范圍2.6m，負(fù)載200kg，手腕扭矩981Nm，獨(dú)立AC伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，機(jī)械手運(yùn)動(dòng)重復(fù)精度可達(dá)0.05mm。機(jī)械手夾爪采用雙氣缸驅(qū)動(dòng)齒輪齒條同步機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部不同類型樣桶的夾持轉(zhuǎn)移、倒料、清掃仿真等動(dòng)作，整體功能可靠性高。機(jī)器人控制單元配置獨(dú)立的控制系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)機(jī)器人坐標(biāo)的精確控制，同時(shí)系統(tǒng)配置有示教器，操作人員可通過(guò)示教器操作機(jī)械人。所使用的機(jī)器人具有靈活性強(qiáng)、活動(dòng)范圍廣、載重大、可靠性強(qiáng)等特點(diǎn)。圖14：機(jī)器人手臂及夾爪三、項(xiàng)目效果（一）項(xiàng)目效益通過(guò)本項(xiàng)目建設(shè)，有效保障了安全生產(chǎn)與機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行，有效杜絕廉政風(fēng)險(xiǎn)，提升數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，降低人員勞動(dòng)強(qiáng)度，提質(zhì)增效效果顯著。1、數(shù)據(jù)及時(shí)提高保障機(jī)組運(yùn)行、提升燃料管理水平：及時(shí)提供客觀準(zhǔn)確的煤質(zhì)檢測(cè)數(shù)據(jù)，燃煤驗(yàn)收檢測(cè)數(shù)據(jù)的及時(shí)性得到顯著提升，機(jī)器人智能制樣系統(tǒng)連續(xù)制樣35~40min即可完成全流程制樣，較目前單個(gè)樣品人工制樣時(shí)間縮短160min，為機(jī)組配煤摻燒提供及時(shí)的數(shù)據(jù)支撐，有效保障機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行，同時(shí)可有效管控?zé)嶂挡畹热剂匣A(chǔ)指標(biāo)，提升燃料管理水平。2、機(jī)器換人降低安全風(fēng)險(xiǎn)、提質(zhì)增效顯著：原制樣環(huán)節(jié)因其設(shè)備自動(dòng)化不足，人員勞動(dòng)強(qiáng)度大，因此而引進(jìn)的外包隊(duì)伍更是為安全生產(chǎn)帶來(lái)了嚴(yán)峻考驗(yàn)。通過(guò)本項(xiàng)目實(shí)施實(shí)現(xiàn)了從采樣端送來(lái)的煤樣經(jīng)過(guò)機(jī)器人智能制樣系統(tǒng)自動(dòng)制備出要求的煤樣，全過(guò)程無(wú)需人員進(jìn)行其他操作，機(jī)器換人有效減小人員勞動(dòng)強(qiáng)度、杜絕了人工制樣過(guò)程中存在的機(jī)械傷害與封閉環(huán)境內(nèi)粉塵等主要安全風(fēng)險(xiǎn)與職業(yè)健康危害因素。通過(guò)管理升級(jí)可減少制樣用工4名，每年約減少費(fèi)用28萬(wàn)元。3、無(wú)人參與規(guī)避廉政風(fēng)險(xiǎn)：在全水分煤樣、存查煤樣、分析煤樣整個(gè)制備過(guò)程均無(wú)需人工操作，在來(lái)樣轉(zhuǎn)碼、樣品破碎縮分及存查樣分取等環(huán)節(jié)也均無(wú)需人員參與，徹底隔絕人員與樣品。變“人防”為“技防”，從流程上杜絕了廉政問(wèn)題的發(fā)生，從根本上降低了管理風(fēng)險(xiǎn)，保障了企業(yè)效益。4、數(shù)據(jù)公正提升企業(yè)形象：樣品制備全流程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)杜絕人員誤差，同時(shí)在關(guān)鍵環(huán)節(jié)采用可靠技術(shù)確保設(shè)備的可靠性與準(zhǔn)確性，制樣代表性大幅提升。通過(guò)機(jī)械自動(dòng)化與數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，打消買賣雙方在驗(yàn)收過(guò)程中由于設(shè)備或人工產(chǎn)生誤差所引起的不信任，大大減少了雙方的質(zhì)量糾紛，牢固樹(shù)立了XX公司“陽(yáng)