智能化采制样技术趋向与应用浅析

智能化采制样技术趋向与应用浅析

赵阳

金川集团股份有限公司检测中心 甘肃省金昌市金川区 737100

摘要：本文论述了智能化采制样技术的发展现状、技术特征及技术趋向，针对采样、制样、样品输送、智能存样和机械手辅助制样的特点进行分析，从技术的适用性、样品管理的可控性、设备的可靠性等方面剖析智能化采制样技术的趋向，并结合煤炭、电力行业中系统建设及智能化采制样技术推广情况及技术在同行业中的嵌入口等探讨了智能化采制样技术在有色金属领域的应用可行性。

关键词：智能化采制样技术；机械手；发展现状；技术特征

一、技术应用现状

当前，国内已建成系统性的“智能化管控”项目114处，主要集中在电力行业，以国电集团居多，其他电力集团合计约30多处，少量电厂仅在制样或存查煤样环节使用智能化设备，太原钢铁在2021年年初招标采购的江西光明智能化采制样设备，目前正在进行安装调试。

二、技术特征

典型的智能化采制样项目在硬件上通常由采样机、智能化制样室、智能存取样品间、气动传输管道和控制台组成。通过管控中心集中控制系统运行，采制样全程无需人员接触煤样，依据GB 474、GB 475设置流程和步骤，以杜绝人为因素对样品代表性、均匀性的干扰及充分防范营销风险。

（一）采样

采样技术相对成熟，近年来煤炭企业内各类采制样机的应用也较为普遍，如皮带传输中部采样机、汽车门式采样机等。国内已经出现研发机械手采样的科技公司，如天津理想动力、上海方酋、江苏伊维达等，目前该机械手可做到快速抓取运动中的车辆顶部煤样，但其仅在车表面采样而不能满足商品煤采样的实际需求，因而该技术有待进一步开发。

（二）智能化制样

按制样顺序布局功能性单元、模块化制样是当前智能化制样系统的典型特征，常见的有卧式、立式两种结构。

制样室各功能性模块逐级搭接，入料经称重后进行破碎、缩分及干燥、研磨等作业，样品制备后打包封装，经气动传输进入存查系统或用于化验。

当前智能化制样的智能程度还有待进一步提高，尤其在故障自我检测、远程运行维护等方面仍有不足之处，易损件耗量大，设备的可靠性不强，仍需靠专人连续运行维护。另外，设备在贴近上限运行的情况下，存在样品交叉污染的隐患。从智能化制样系统问世以来快速更新换代的历程分析可知，上述问题应该会很快得到解决，更高端的智能化制样系统值得期待。部分智能化设备厂家已经将高压风清扫、水冷降温等技术应用在制样模块当中。

（三）样品输送

管道输送样品是市场的主流，其在技术上已能轻易的进行中长距离（500米以上）运输，且能杜绝人工接触煤样，任何管道的破坏均会引起气压的变化并报警，能够做到安全可靠。

（四）存查柜管理及智能存样系统

气动管道把煤样样瓶从智能制样系统的取样点送至智能存查样柜，机械手存取，样品储存数量可订制，可多点远程取样，分类保管，全程无人值守。存查样品室可按存放时长自动对超时存放的样品进行弃样处理，常规情况下非经授权的人员无法进入存查柜。

（五）机器人制样

机器人制样目前还没有完整的智能管控系统应用案例。基本的形态是以“机械手”为核心，按样品的制备工艺流程在其周边布置功能性制样模块，逐级制样或根据需要灵活选择制样方案。

国内有多家公司都在研发机器人制样，早期开发的机器人制样室已在徐塘电厂率先试用两年，经不断升级改进，已实现逐级稳定缩分出所需样品。用户方面，国电山东分公司已订购了四套机器人制样系统，酒钢机器人制样系统已投入使用。

三、智能化采制样技术趋向

智能化采制样技术自出现以来，即处于快速更新升级中，大量光电技术与针对采制样特征的专有技术不断融合，设备性能持续改进。从最初仅用于电厂原煤制样，向采制、存储、输送、数据管控的一体化无人值守系统发展。

（一）适用性方面

技术的可移植性强，由已有的经验分析表明，智能化技术可与电厂、煤矿、港口、有色金属行业的采样、化验设备整合，改造升级为智能化系统。

（二）煤样管理的可控性方面

采、制、输、存全流程避免人工参与，人工操作误差被消除，人为造假的可能性被杜绝。采样机的性能评价方法已成熟，煤样取样处于加密状态，制样按模块模拟人工流程，安全程度较高。

四、有色金属行业智能化采制样技术应用分析

智能化采制样系统目前在有色金属行业的应用还有待进一步深度推广，其与设备成本、技术推广程度、行业内对采制样技术的关注 程度、智能化的可靠性和性价比等密切相关。有色金属行业的工业生产布局具有不同于电厂、煤矿的复杂性，智能化采制样技术应用于有色金属行业是未来的全新课题。

（一）建设及运行维护费用

智能化采制样系统通常由采样、制样、样品传递、储存、管控中心建设及整合分析室等组成。参考大多数电厂燃料智能化管控新建系统费用：采样及封装500万元，智能化制样室650万元，样品存取及气动传输150万元，管控中心约100万元，集控软件及接口、整合等约200万元。

运行维护情况：受设备可靠性制约，目前各地电厂已经建成的智能化系统基本均由总包商负责运行维护。质保期满后，运行维护、第三方性能检定、耗材等费用，每年约50万元。

上述费用除智能化制样室相对固定外，其余费用根据现场条件。规模及要求达到的效果而变化，通常一套系统建设费用建设费用在1600万元以上，建设及使用成本仍偏高。

（二）技术推广情况

智能化采制样技术起步的2013年，期间大量私营企业亏损，产品检测做为企业生产销售的辅助性环节，其智能化未引起足够关注，当前各大国有有色金属企业和自主矿山等有色金属单位较少采用智能化采制样技术。随着有色金属企业基于自身发展驱动的装备升级步伐加快和智能化技术的加速扩散，有色行业相关人员已敏锐注意到该项技术，智能化与有色金属行业采制样的结合有待进一步提升。

（三）对有色金属行业的意义

当前，智能化采制样装备已在有色金属行业的下游用户里稳步推广，随着技术发展，装备性能趋于稳定，有色金属企业若使用智能化装备，则能够与下游用户在质检标准上对等，可实现采、制、存、运的闭环管理，同时能减少人为干扰、减轻岗位职工劳动强度，有利于充分防范风险。

（四）智能化采制样技术在有色金属企业的嵌入口

此处主要探讨智能化技术如何结合当前有色金属行业采制样现状进行实施。有色金属行业应用智能化采制样特点如下：

1.与电厂相比，有色金属企业处理样品量相对偏少，现有的智能化采制样设备并不能因为样品少而减少，设备处理能有较大富余。

2.在现有的智能技术条件下，样品存在交叉污染隐患，故各类物料不宜共用同一系统。

3.可以对现有的单体制样设备进行合理改造。

4.多数有色金属企业的工业场地布局复杂，需寻求合理的方案，同时考虑为将来智能化分析室建设预留空间和接口。

5.智能化技术培训方面，当前的智能化设备在故障诊断，日常管控方面还需人员维护，需要为中心培养设备运行维护人员。

上述问题，解决的方向是需要研发适用有色金属行业特点的专用设备，尤其在故障侦测与修复，样品传输、管控中心布局方面需开发新技术以提高其对有色金属行业的适应性，并在该过程中不断提高专用设备的性价比。

参考文献：

[1] 袁晓鹰，叶向勇.日照港矿石机械化采制样系统中机器人的应用[J].金属矿山，2009,39（3）：124

[2] 王晓强，袁晓鹰.机器人集成技术在煤炭制样中的应用[J].煤炭技术，2016（7）：20-22.

[3] 赵小锋，王兴无.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[J].江西电力，2016,40（6）：23-25.

[4] 刘庆林，杨全祥.国投京唐港煤码头机械化采制样系统的技术改进研究[J].煤质技术，2015（4）：19-23.