劉 博

（華陽新材料科技集團有限公司，山西 陽泉 045000）

引言

跟隨社會發(fā)展持續(xù)發(fā)展與科技水平不斷提升，煤炭行業(yè)要想持續(xù)穩(wěn)步的發(fā)展，都需將煤質檢驗工作放在首要位置。當前階段，煤炭采樣分析基本實現(xiàn)了全自動智能一體化，唯獨煤炭檢驗工作離不開人員參與。為使煤炭采制達到全程無人參與的技術水平，開發(fā)煤質檢驗無人化智能研究系統(tǒng)意義重大[1]。

1 煤質化驗的內(nèi)容

1.1 水分含量

煤炭內(nèi)部水分含量是對其經(jīng)濟價值進行評估的基礎標準。煤炭含水量過高，代表著不良成分的增加。內(nèi)部水分包含內(nèi)在及外在兩種。水含量對煤炭可燃性存在很大影響，含量過高使煤炭發(fā)熱量大幅度降低。

1.2 灰分含量

煤炭內(nèi)部所含灰分指的是煤炭充分燃燒之后所剩殘余物質。假如煤炭中所含灰分過高對其發(fā)熱量影響嚴重。

1.3 揮發(fā)分含量

煤炭中揮發(fā)分是組成煤炭的重要物質，對評估煤炭質量及級別起到重要作用，揮發(fā)分含量高低直接影響煤炭燃燒程度。

1.4 全硫含量

煤炭充分燃燒之后產(chǎn)生大量二氧化硫及硫化氫，對環(huán)境污染及設備狀況影響極大。

1.5 發(fā)熱含量

對煤炭發(fā)熱量進行檢測是煤炭質量檢驗的重要環(huán)節(jié)，同時也是煤質評估重要標準。

2 煤質化驗無人化智能分析系統(tǒng)基本情況

2.1 設計思路

煤炭質量無人智能檢驗系統(tǒng)是以煤炭質量檢測標準為依據(jù)，并且利用現(xiàn)代化智能技術對系統(tǒng)機器人模塊、煤樣計重模塊、煤樣傳遞模塊等相關系統(tǒng)模塊與智能檢驗系統(tǒng)攜帶軟件對單元融合度進行分析，完成煤炭質量相關檢測工作，經(jīng)過專用互聯(lián)網(wǎng)將煤炭質量檢驗結果向數(shù)據(jù)收集處理系統(tǒng)傳輸[2]。

2.2 流程圖

煤炭質量檢驗無人化智能系統(tǒng)分析步驟，如圖1所示。

圖1 煤質檢驗無人化智能系統(tǒng)分析圖

2.3 各模塊技術要求

煤炭質量檢測無人化智能系統(tǒng)能夠在同一時間進行發(fā)熱量、CHN、內(nèi)部水分、全硫、揮發(fā)分、灰分等成分進行檢測，能夠在8 h 內(nèi)完成對不少于60 份以上的煤樣檢測，并且具備與相關系統(tǒng)進行對接的專業(yè)接口。各個模塊相關要求如下：

1）智能控制。利用智能機器人實現(xiàn)煤樣傳遞、搖勻、開蓋、計重、放置、氧彈拆裝以及清潔等工作。

2）煤樣傳遞。系統(tǒng)具備和氣動傳輸技術對接的專業(yè)接口，能夠對煤樣進行自動傳遞，并且可以對完成取樣之后的剩余煤樣進行封裝，之后經(jīng)由氣動傳遞系統(tǒng)實施回傳。

3）數(shù)據(jù)管理。系統(tǒng)具備煤樣相關信息自動識別功能，能夠對獲取的煤樣相關編碼數(shù)據(jù)進行識別，并切具備與上一級系統(tǒng)通信的專業(yè)接口，并將獲取的信息數(shù)據(jù)進行歸類儲存。

4）自動計重。該系統(tǒng)能夠自動完成取樣、限量計重及自動清洗能力。

5）發(fā)熱量檢測。該系統(tǒng)具備恒溫功能，由于其處于單獨空間，重點要求無強對流空氣、無強熱源、以及風扇等，保證次空間處于恒溫狀態(tài)；配備恒溫水管理裝置，用以向量熱儀提供水源以及對發(fā)熱量檢測產(chǎn)生的廢水進行處理。利用智能系統(tǒng)能夠完成自動清潔、加水、充氧、點火、充氧、氧彈存放以及坩堝自動轉移等全部過程 相關工作。

6）工業(yè)研究、全硫檢測、CHN 檢測以及水分檢測。利用智能系統(tǒng)能夠完成坩堝自動轉移、自動清洗、封氧封氮和自動測驗等相關工作。

智能機器人操作系統(tǒng)技術要領、流程分析檢測系統(tǒng)技術要領、CHN 檢測系統(tǒng)技術要領、發(fā)熱量檢測系統(tǒng)技術要領、水分檢測系統(tǒng)技術要領及全硫檢測系統(tǒng)技術要領，如表1～表3 所示。

表1 機器人智能操作技術要求

表2 發(fā)熱量測試系統(tǒng)技術要求

表3 工業(yè)分析檢測系統(tǒng)技術要求

2.4 煤質化驗無人化智能系統(tǒng)可行性分析

跟隨我國煤炭質量檢測設備的發(fā)展，以及全球范圍對工業(yè)機器人的多年研發(fā)，煤炭質量檢測相關設備自動化水平、穩(wěn)定性及檢測結果精準度均可達到智能檢測系統(tǒng)標準，通過對智能機器人廣泛使用，其穩(wěn)定性及靈敏性也能夠達到智能研究系統(tǒng)滿意程度，2 個部分的基本技能已經(jīng)可以支持該系統(tǒng)的操作需求。該系統(tǒng)集精準計重、加水、自動充氧、點燃、實驗、放氣、自動清潔、坩堝自動轉移、氧彈自動保存及不良檢測重做等優(yōu)點于一身，主要技術課題被國內(nèi)煤炭行業(yè)破解。此外，該系統(tǒng)在運行初期，可以在實驗室原有基礎上對其進行重組，以改善互聯(lián)網(wǎng)通信，增加智能控制設備、智能操控設備、自動計重設備、自動傳遞設備的方式，加快煤炭質量檢測無人化研究系統(tǒng)的完善改造，重點考慮煤炭質量檢測身背以及全球范圍工業(yè)機器人的科技手段、國內(nèi)相關行業(yè)研發(fā)技能及相關實驗室專業(yè)設備裝配情況，煤炭質量檢測無人智能系統(tǒng)制造及使用可行[3]。

3 煤質化驗無人化智能系統(tǒng)性能檢測方法

3.1 系統(tǒng)精密度、重復性和再現(xiàn)性的檢測

根據(jù)煤炭質量檢測辦法國家相關標準，選擇合適的標準物資及可靠的研究煤樣，利用精準的先進儀器反復實施2 次以上分析，獲得檢測對象相關數(shù)據(jù)，計算平均值作為評判標準數(shù)據(jù)。之后取相同煤樣利用該系統(tǒng)反復進行2 次以上檢測，得出系統(tǒng)研究數(shù)據(jù)，計算平均值。假如系統(tǒng)幾次研究數(shù)據(jù)的精準程度、反復性及再現(xiàn)性能夠達到國家規(guī)定檢測標準，個相對數(shù)據(jù)平均值誤差符合允許誤差，判定系統(tǒng)檢測特點合格[4]。

3.2 按單元模塊分段檢測

將智能系統(tǒng)設置成人工操作模式，用符合國家相關規(guī)定的檢驗設施及標準物資對組成系統(tǒng)的單元模塊相關系統(tǒng)，如全硫分析、元素分析、工業(yè)分析等分析系統(tǒng)的計重參數(shù)進行校驗及檢測，保證單元模塊數(shù)據(jù)傳輸及溯源精準穩(wěn)定。第一種辦法對發(fā)現(xiàn)單元模塊數(shù)據(jù)缺點存在不足，第二種辦法對軟件、搖勻、計重、坩堝殘留及溫度對系統(tǒng)檢測結果評估的因素考慮不夠周全。所以系統(tǒng)檢驗過程中，需要制定關于檢驗辦法、章程規(guī)范及提升系統(tǒng)標準的相關規(guī)定，將兩種辦法進行結合，方便對系統(tǒng)的測算特征及測算數(shù)據(jù)實施整體測評[5]。

4 結語

對煤炭質量檢測無人化智能研究系統(tǒng)的設計理念、技術要點、分析過程等進行研究討論。在全球范圍智能開發(fā)及煤炭質量設備自動化標準持續(xù)進步的情況下，該煤炭質量檢驗無人化智能研究系統(tǒng)是被肯定的，同時也是完成煤炭采制過程無人化改革的最佳途徑。同時需對有關規(guī)范章程、檢測辦法及有關制度及時完善，為煤炭質量檢測無人化智能研究系統(tǒng)實施數(shù)據(jù)傳遞和溯源。