专利名称：一种模块式煤炭自动制样分析系统及方法
技术领域：
本发明涉及一种模块式煤炭自动制样分析系统及方法，尤其适用于对煤样原料进行自动化制样作业。
背景技术：
煤炭行业需要对煤质进行化验分析，如对煤的水份、灰分、挥发分、固定碳、发热量、硫分等进行分析。为了符合分析的要求，还需要对煤样原料进行制样工作。现有技术中，煤炭的制样和分析工作以单机设备人工操作为主。如在进行制样工作时先用颚式、对辊破碎机破碎原料、然后进行缩分，再用研磨机研磨样品到分析试样需要的粒度。分析试样拿到分析实验室后再由操作人员根据每种分析仪器对样品重量的要求进行人工分样。符合重量要求的煤样要分别装入不同的分析器皿，然后才能够放入不同的分析仪器进行分析。分析 仪器有工业分析仪、量热仪、定硫仪、马弗炉、水份仪等。这些设备都是独立作业模式。煤样的转运、称重分样、装配等工作都需要人工完成。一般情况都是由实验室人员根据既定的操作流程完成规定的操作。由于制样和分析的数量和种类较多，工作环节也很多，操作繁琐，效率低下，分析速度缓慢，又避免不了人工的参与，人工误差和误操作的几率较高，煤样质量和分析数据安全管理方面的工作难度大。同时制样设备的噪声大，产生的粉尘也很多，工作环境差，对人体健康危害大。

发明内容
技术问题本发明的目的是克服已有技术中的不足之处，提供一种结构紧凑、操作方便、使用效果好的一种模块式煤炭自动制样分析系统及方法。技术方案本发明的模块式煤炭自动制样分析系统，系统主要由制样单元、分析单元和控制单元三个部分组成；所述的制样单元包括连接进入制样工作间内的初级给料机、与初级给料机相连的一级缩分装置，一级缩分装置的前部经斗提机连接有自动给料破碎机，自动给料破碎机的下方设有二级缩分装置，一级缩分装置和二级缩分装置的左侧分别设有弃样收集系统、I自动灌装输送单元、II自动灌装输送单元、III自动灌装输送单元，一级缩分装置和二级缩分装置的右侧设有样品自动输送单元，一级缩分装置下部设有分别连接I自动灌装输送单元和样品自动输送单元的输送带；二级缩分装置下部分别设有连接II自动灌装输送单元、III自动灌装输送单元和样品自动输送单元的输送带；所述的样品自动输送单元包括将物料传送至分析单元内的经输送、依次设在经输送上的电子天平、存查样信息打印单元和通氮干燥箱；所述二级缩分装置的前部分别设有制样粉碎机、A器皿存放单元和第一机器人；所述的分析单元包括分析工作间、恒温室，分析工作间内的设有自动分样机、自动分样机侧设有定硫仪，定硫仪上设有工业分析仪，分析工作间内还设有B器皿存放单元和第二机器人；恒温室内设有量热仪；所述的控制单元包括控制工作间、设在控制工作间内的计算机信息处理系统。所述的自动分样机由振动给料机和称重机构组成，振动给料机的物料输送槽截面为“V”形；所述的量热仪为两个，上下布置。本发明的模块式煤炭自动制样分析方法，将原煤煤样经初级给料机输送进入制样工作间内的一级缩分装置进行缩分，缩分后的全水份煤样进入I自动灌装输送单元自动灌装，灌装后经输送带传送至样品自动输送单元；缩分后的脱水份析煤样经斗提机进入自动给料破碎机，经自动给料破碎机破碎后给入二级缩分装置，经二级缩分装置缩分；缩分后的存查煤样进入II自动灌装输送单元自动灌装，灌装后经输送带传送至样品自动输送单元；缩分后的一般分析煤样进入III自动灌装输送单元自动灌装，灌装后经输送带传送至样品自动输送单元，多余煤样进入弃样收集系统；存查煤样经样品自动输送单元的输送带传送，再经过存查样信息打印单元时自动打印信息，之后由第一机器人拾取、封装后存入A器皿存放单元；全水份煤样经样品自动输送单元的输送带传送，由第一机器人拾取后放在电子天平上进行称重，重量信息传输到计算机信息处理系统的计算机中，然后再由第一机器人抓取放入通氮干燥箱中干燥，干燥完成后再由第一机器人抓取放置在电子天平上进行称重，重量信息传输到计算机信息处理系统的计算机中；计算机根据两次称重的重量数据和预存 在计算机中的器皿重量数据计算出煤样的全水份含量；全水份含量分析完成后的弃料由第一机器人放置在A器皿存放单元上；一般分析煤样经样品自动输送单元的输送带传送，由第一机器人拾取后放入到通氮干燥箱内，经干燥后的煤样再由第一机器人拾取并搬运至制样粉碎机内进行研磨；研磨完成后的物料再由第一机器人放回自动输送单元上经输送带输送进入分析工作间，再由第二机器人拾取并把研磨后的样品料倒入自动分样机中进行分样，空罐放入B器皿存放单元；之后第二机器人根据计算机信息处理系统的指令抓取B器皿存放单元内的器皿并放置在自动分样机上，自动分样机中器皿的重量信息经信号线传输到计算机信息处理系统，再经计算机信息处理系统的指令自动加料至规定重量；第二机器人根据计算机指令将每次加料和称量完成的器皿分别放入到定硫仪、工业分析仪、量热仪上进行分析。有益效果本发明将通氮干燥箱、电子天平、制样粉碎机、A器皿存放单元、自动分样机、定硫仪、工业分析仪、量热仪、B器皿存放单元围绕机器人组合布置。利用机器人实现在制样和分析工作过程中需要的物料搬运、装配、器皿摆放及弃料收集等工作。能够完成煤炭样品原料自动上料、破碎、缩分、研磨、制取存查样并封存；能够完成对煤样的水份、灰分、挥发分、固定碳、发热量、硫分等指标进行自动分析的全过程工作。制样和分析过程无人工参与。改善制样和分析的工作环境，避免粉尘及噪声等对人体健康伤害。与现有技术相比I)能完成煤炭样品原料自动制样、自动分析、存查样自动制取、封存和信息打印、弃料自动收集等功能，提高煤炭制样及分析过程的自动化水平，提高工作效率，降低人工劳动强度；2)制样及分析过程无人工参与，保证煤样质量和分析数据安全；3)无人工操作误差，提高分析结果的准确性和可靠性；4)设备与操作人员在不同单元工作，改善工作环境，避免粉尘及噪声等对人体健康伤害。其结构紧凑、操作方便、使用效果好。


图I为本发明模块式煤炭自动制样分析系统的主视图。图2为本发明模块式煤炭自动制样分析系统的俯视图。图中1 一初级给料机，2 —一级缩分装置，3—斗提机，4一自动给料破碎机，5—二级缩分装置，6-制样工作间，7—自动分样机，8—定硫仪，9一分析工作间，10—工业分析仪，11-量热仪，12 一弃样收集系统，13 - I自动灌装输送单元，14 - II自动灌装输送单元，15 — III自动灌装输送单元，16 —制样粉碎机，17 — A器皿存放单元，18 —第一机器人，19 一控制工作间，20 —计算机信息处理系统，21 — B器皿存放单兀,22 —恒温室,23 —样品自动输送单元，24 -电子天平，25 一通氮干燥箱，26 一存查样信息打印单元，27 — A支架，28 — B支架，29 —第二机器人，30 — A定位机构，31 — B定位机构。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步的描述
如图I图2所示，本发明模块式煤炭自动制样分析系统，主要由制样单元、分析单元和控制单元三个部分组成；所述的制样单元包括设在制样工作间6内的初级给料机I、与初级给料机I相连的一级缩分装置2，一级缩分装置2采用旋转管式缩分装置，它包括旋转分料管和卸料底锥，卸料底锥上设有3个出料口依次与I自动灌装输送单元13、弃样收集系统·
12和斗提机3的进料口相连，一级缩分装置2的前部经斗提机3连接有自动给料破碎机4，自动给料破碎机4的下方设有二级缩分装置5，缩分装置采用旋转管式缩分装置，它包括旋转分料管和卸料底锥，卸料底锥上设有3个出料口，依次与II自动灌装输送单元14、111自动灌装输送单元15、弃样收集系统12进料口相连；弃样收集系统12包括两台分别布置于一级缩分装置2和二级缩分装置5下方的支线皮带输送机和一台位于支线皮带输送机前部的主皮带输送机构成，弃料经两台支线皮带输送机进入主皮带输送机并输送到指定收集点。I自动灌装输送单元13、II自动灌装输送单元14、111自动灌装输送单元15分别由空罐存放及自动供罐机构、输送机和位于输送机上的灌装溜槽组成，一级缩分装置2和二级缩分装置5的前侧设有样品自动输送单元23，样品自动输送单元23由皮带输送机和位于皮带输送机头部和中部的样品罐A定位机构30、B定位机构31组成,A定位机构30和B定位机构31分别由气缸驱动，气缸上设有的定位块，一级缩分装置2下部设有分别连接I自动灌装输送单元13和样品自动输送单元23的输送带；二级缩分装置5下部分别设有连接II自动灌装输送单元14、111自动灌装输送单元15和样品自动输送单元23的输送带；所述的样品自动输送单元23包括连通分析单元的通道、依次设在通道上的电子天平24、存查样信息打印单元26和通氮干燥箱25，所述制样工作间6的前部分别设有型号为XRK-1/100A的制样粉碎机16、A器皿存放单元17、第一机器人18，机器人采用IRB2400型机器人，其前部装有气动手爪，实现物料的抓取、搬运和摆放。制样粉碎机16上设有自动开门和压紧机构；所述的分析单元包括分析工作间9和恒温室22，分析工作间9内的设有自动分样机7、自动分样机7侧设有安装在A支架27上、型号为YX-DL/Q8700的定硫仪8，定硫仪8上设有型号为YX-GYFX7701的工业分析仪10，所述的自动分样机7由振动给料机和称重机构组成，振动给料机的物料输送槽截面为“V”形，所述的YX-DL/Q8700定硫仪8采用库仑滴定法对煤样的全硫进行测定，分析数据自动传输到计算机信息处理系统20，所述型号为YX-GYFX7701的工业分析仪10采用热重分析法对煤样的水份、挥发分、灰分进行分析，分析数据自动传输到计算机信息处理系统20中，自动计算出固定碳。分析工作间9内还设有B器皿存放单元21和第二机器人29 ;恒温室22内设有型号为YX-ZR/Q9701的量热仪11，通过量热仪11对煤样的发热量进行分析，分析数据自动传输到计算机信息处理系统20中，量热仪11为两个，分上下布置设在B支架28上。所述的控制单元包括控制工作间19、设在控制工作间19内的计算机信息处理系统20，计算机信息处理系统20包括电气控制单元、IPC-610工控机，LJ-1007打印机和控制管理软件。所有的制样设备和分析仪器在计算机信息处理系统20的控制下协调工作，最终的分析数据保存在计算机信息处理系统20上，并可以通过打印机打印分析数据清单。所述的通氮干燥箱25、电子天平24、制样粉碎机16、A器皿存放单元17、自动分样机7、定硫仪8、工业分析仪10、量热仪11、B器皿存放单元21围绕机器人组合布置，利用机器人，并通过 计算机信息处理系统20实现上述设备在制样和分析工作过程中需要的物料搬运、装配、器皿摆放及弃料收集工作。初级给料机I的进料口设有缓存斗，一级缩分装置2设在初级给料机I的出料口下方，一级缩分装置2下部设有3个出料口，全水份煤样出口与I自动灌装输送单元13连接、弃料出口与弃样收集系统12连接，另一出料口与斗提机3的进料口相连。全水份煤样灌装后进入样品自动输送单元23输送。斗提机3的出料口与自动给料破碎机4连接，在自动给料破碎机4下方设有二级缩分装置5。二级缩分装置5下部也设有3个出料口，存查样出料口与II自动灌装输送单元14连接，弃料出口与弃样收集系统12连接，一般分析煤样出料口与III自动灌装输送单元15连接。本发明的模块式煤炭自动制样分析方法，将原煤煤样经初级给料机I输送进入制样工作间6内的一级缩分装置2进行缩分，缩分后的全水份煤样进入I自动灌装输送单元13自动灌装，灌装后经输送带传送至样品自动输送单元23 ;缩分后的分析煤样经斗提机3进入自动给料破碎机4，经自动给料破碎机4破碎后给入二级缩分装置5，经二级缩分装置5缩分；缩分后的存查煤样进入II自动灌装输送单元14自动灌装，灌装后经输送带传送至样品自动输送单元23 ;缩分后的一般分析煤样进入III自动灌装输送单元15自动灌装，灌装后经输送带传送至样品自动输送单元23，多余煤样进入弃样收集系统12 ;存查煤样经样品自动输送单元23的输送带传送，再经过存查样信息打印单元26时自动打印信息，之后由第一机器人18拾取、封装后存入A器皿存放单元17。一般分析煤样经样品自动输送单元23的输送带传送，经B定位机构31定位后，由第一机器人18拾取后放入到通氮干燥箱25内，在不高于40°C条件下干燥到质量恒定。经干燥后的煤样再由第一机器人18拾取并搬运至制样粉碎机16内进行研磨；研磨完成后的物料再由第一机器人18放回自动输送单元23上经输送带输送进入分析工作间9，在A定位机构30处定位，由第二机器人29拾取并把研磨后的样品料倒入自动分样机7中进行分样，空罐放入B器皿存放单元21 ;之后第二机器人29根据计算机信息处理系统20的指令抓取B器皿存放单兀21内的器皿并放置在自动分样机7上，自动分样机7中器皿的重量信息经信号线传输到计算机信息处理系统20，再经计算机信息处理系统20的指令自动加料至规定重量；进行工业分析的煤样质量为1±0. 2g，进行硫分分析的煤样质量为O. 3±0. Olg，进行发热量分析的煤样质量为O. 9^1. lg。加料完成后再进行称量并把重量数据传输到计算机中。第二机器人29根据计算机指令将每次加料和称量完成的器皿分别放入到定硫仪8、工业分析仪10、量热仪11上进行分析。分析完成后的器皿再由第二机器人29从各分析仪器中取出放入B器皿存放单元21，由工作人员集中收集处理。所有的分析数据都传输并保存在计算机信息处理系统20内，并可通过打印机打印分析数据清单。全水份煤样灌装后进入样品自动输送单元23输送，在自动输送单元23中部由样品罐B定位机构31定位，后由第一机器人18拾取后放在电子天平24上进行称重，重量传输到计算机中，然后再由第一机器人18抓取放入通氮干燥箱25中，在105 110°C条件下干燥到质量恒定。干燥完成后再由第一机器人18抓取放置在电子天平24上进行称重，重量传输到计算机中，由计算机根据两次称重的重量数据和预存在计算机中的器皿重量数据计 算出煤样的全水份含量。弃料由第一机器人18放置在A器皿存放单元17上，由工作人员收集处理。
权利要求
1.一种模块式煤炭自动制样分析系统，其特征在于系统主要由制样单元、分析单元和控制单元三个部分组成；所述的制样单元包括连接进入制样工作间(6)内的初级给料机(I)、与初级给料机(I)相连的一级缩分装置(2)，一级缩分装置(2)的前部经斗提机(3)连接有自动给料破碎机(4)，自动给料破碎机(4)的下方设有二级缩分装置(5)，一级缩分装置(2)和二级缩分装置(5)的左侧分别设有弃样收集系统(12)、I自动灌装输送单元(13)、II自动灌装输送单元(14)、m自动灌装输送单元(15)，一级缩分装置(2)和二级缩分装置(5)的右侧设有样品自动输送单元(23)，一级缩分装置(2)下部设有分别连接I自动灌装输送单元(13)和样品自动输送单元(23)的输送带；二级缩分装置(5)下部分别设有连接II自动灌装输送单元(14)、111自动灌装输送单元(15)和样品自动输送单元(23)的输送带；所述的样品自动输送单元(23)包括将物料传送至分析单元内的经输送、依次设在经输送上的电子天平(24)、存查样信息打印单元(26)和通氮干燥箱(25);所述二级缩分装置(5)的前部分别设有制样粉碎机(16)、A器皿存放单元(17)和第一机器人(18);所述的分析单元包括分析工作间(9)、恒温室(22)，分析工作间(9)内的设有自动分样机(7)、自动分样机(7)侧设有定硫仪(8 )，定硫仪(8 )上设有工业分析仪(10 )，分析工作间(9 )内还设有B器皿存放单元(21)和第二机器人(29);恒温室(22)内设有量热仪(11);所述的控制单元包括控制工作间(19)、设在控制工作间(19)内的计算机信息处理系统(20)。
2.根据权利要求I所述的模块式煤炭自动制样分析系统，其特征在于所述的自动分样机(7)由振动给料机和称重机构组成，振动给料机的物料输送槽截面为“V”形。
3.3.根据权利要求I所述的模块式煤炭自动制样分析系统，其特征在于所述的量热仪(11)为两个，上下布置。
4.根据权利要求1、2或3所述系统的模块式煤炭自动制样分析方法，其特征在于将原煤煤样经初级给料机(I)输送进入制样工作间(6)内的一级缩分装置(2)进行缩分，缩分后的全水份煤样进入I自动灌装输送单元(13)自动灌装，灌装后经输送带传送至样品自动输送单元(23);缩分后的脱水份析煤样经斗提机(3)进入自动给料破碎机(4)，经自动给料破碎机(4)破碎后给入二级缩分装置(5)，经二级缩分装置(5)缩分；缩分后的存查煤样进AU自动灌装输送单元(14)自动灌装，灌装后经输送带传送至样品自动输送单元(23);缩分后的一般分析煤样进入III自动灌装输送单元(15)自动灌装，灌装后经输送带传送至样品自动输送单元(23)，多余煤样进入弃样收集系统(12);存查煤样经样品自动输送单元(23)的输送带传送，再经过存查样信息打印单兀(26)时自动打印信息,之后由第一机器人(18)拾取、封装后存入A器皿存放单元(17);全水份煤样经样品自动输送单元(23)的输送带传送，由第一机器人(18)拾取后放在电子天平(24)上进行称重，重量信息传输到计算机信息处理系统(20)的计算机中，然后再由第一机器人(18)抓取放入通氮干燥箱(25)中干燥，干燥完成后再由第一机器人(18)抓取放置在电子天平(24)上进行称重，重量信息传输到计算机信息处理系统(20)的计算机中；计算机根据两次称重的重量数据和预存在计算机中的器皿重量数据计算出煤样的全水份含量；全水份含量分析完成后的弃料由第一机器人(18)放置在A器皿存放单元(17)上；一般分析煤样经样品自动输送单元(23)的输送带传送，由第一机器人(18)拾取后放入到通氮干燥箱(25)内，经干燥后的煤样再由第一机器人(18)拾取并搬运至制样粉碎机(16)内进行研磨；研磨完成后的物料再由第一机器人(18)放回自动输送单元(23 )上经输送带输送进入分析工作间(9 )，再由第二机器人(29 )拾取并把研磨后的样品料倒入自动分样机(7)中进行分样，空罐放入B器皿存放单元(21);之后第二机器人(29)根据计算机信息处理系统(20)的指令抓取B器皿存放单元(21)内的器皿并放置在自动分样机(7)上，自动分样机(7)中器皿的重量信息经信号线传输到计算机 信息处理系统(20)，再经计算机信息处理系统(20)的指令自动加料至规定重量；第二机器人(29)根据计算机指令将每次加料和称量完成的器皿分别放入到定硫仪(8)、工业分析仪(10)、量热仪(11)上进行分析。
全文摘要
一种模块式煤炭自动制样分析系统及方法，系统主要由制样单元、分析单元和控制单元三个部分组成；将通氮干燥箱、电子天平、制样粉碎机、器皿存放单元A、自动分样机、定硫仪、工业分析仪、量热仪、器皿存放单元B围绕机器人组合布置，利用机器人实现在制样和分析工作过程中需要的物料搬运、装配、器皿摆放及弃料收集等工作。本发明能够实现煤炭样品原料自动制样、自动分析、存查样自动制取、封存和信息打印、弃料自动收集等工作。提高煤炭制样及分析过程的自动化水平，提高工作效率，降低人工劳动强度；无人工操作误差，提高分析结果的准确性和可靠性；改善工作环境，避免粉尘及噪声等对人体健康伤害。其结构紧凑、操作方便、使用效果好。
文档编号G01N35/00GK102680720SQ20121012377
公开日2012年9月19日 申请日期2012年4月26日 优先权日2012年4月26日
发明者刘志良, 厉达, 程建, 赵来伟, 陈清 申请人:赛摩电气股份有限公司