基于燃料智能全自动化验系统的应用分析与探讨

基于燃料智能全自动化验系统的应用分析与探讨

马辉

(内蒙古大唐国际托克托发电有限责任公司， 内蒙古托克托010206)

摘要：本文通过对机器人燃料智能化验系统的应用研究，主要介绍了燃料智能全自动化验系统的应用组成以及特点，探讨了目前系统在实际应用中存在的问题，为今后燃料质检类化验室提升质量管理水平，实现精细化管理，进行智慧化创建提供了很好的借鉴作用。

关键词：燃料；智能；全自动化验；

0 引言

燃料管理是火力发电厂生产经营管理的重要组成部分，燃料成本已达到发电企业总成本70%以上。随着煤电市场价格的不断上涨，煤、电之间的博弈愈演愈烈。如何降低发电成本，是发电企业面临的一个重要课题。煤质检验是燃料管理工作中的重要环节，目前，在国家大力推进“互联网+”智慧能源发展的政策指引下，火力发电企业燃料管理正处于向智能化转型的过程，使用先进的数字化、智能化科技产品来改变传统的人工化验工作模式是一个主流趋势，也是企业提升燃料化验工作效率和管理水平，实现燃料精细化管理的一项重要手段。

1 燃料智能化验系统概述

智能化验系统是工业机器人和实验室分析仪器的深度融合，运用机器人来替代化验员完成各项操作，化验工作全过程无人为干预，避免人为因素的干扰，保证测试结果的真实和准确。智能化验系统主要组成部分包括但不限于智能机器人模块、化验分析模块、样瓶接收及自动开盖模块、自动称量模块、氧弹拆装及清洗模块、电气控制模块、系统软件等。实现从样品自动称量、样品检测，到弃样回收、 器皿清扫等环节全自动连续操作、无人值守。彻底排除人为干扰，减少误差，降低用工成本，提升化验工作质量及效率，最终实现企业提质增效。

2全自动燃料智能化验系统组成

燃料智能化验系统主要基于工业智能机器人、自动化验分析仪器及工业物联网等技术载体，依据国家标准用机器人及自动化仪器直接或者间接模拟化验人员的化验操作流程，从而完成各项化验指标的自动化检验。一般包含工业机器人、自动称量及样品输送机构、工业分析仪器、测硫仪、量热仪、红外碳氢元素分析仪。智能化验系统主要完成一般分析试验煤样的水分、灰分、挥发分、硫分、热值、碳、氢等煤质检测项目的自动化验。

3燃料智能化验系统的应用特点

3.1智能化验系统可实现自动开瓶和取样、自动输送、自动称量、自动分析，实现从样品瓶直接得到分析结果，无须人工干预中间过程，极大解决了人工参与过程中导致的不可控因素。

3.2采用目前技术成熟的煤质分析仪器产品作为子模块，试验过程隔绝了人与样品和坩埚以及与称量器或者其它实验器具的接触，从而杜绝人为干预、弄虚作假等行为，结果可控可信可追溯。

3.3多台煤质检测仪器并行工作，配备进口专业机器人，配备成熟的机械手装置，分区并行稳定运行，测试效率高。

3.4系统集成度高，体积小。整体模块化设计，可根据需求灵活配置检测仪器的数量和种类。

4全自动燃料智能化验系统应用探讨

4.1整体系统应结构简单灵活、可长期稳定运行。外观应采用可视化设计，可观测和监测整个实验过程。框架采用模块化设计，拆装方便。框架内各区域设备摆放位置要合理，分区隔离，便于检修维护。化验仪器应可实现自动和人工复用，单台仪器出现故障不影响整体系统运行，保障实验结果有效输出。压缩空气泵后需安装压力缓冲罐，避免试验过程中系统气源压力不稳造成化验系统故障。仪器的送样机构要保证样品平稳且可靠送入，避免样品翻倒、下滑的现象。机器人区域电源应单独控制，具备机器人碰撞保护功能，避免设备损坏；具备非法进入检测功能，避免人身伤害。整体系统日常消耗材料费用及维护成本要低，有效节约用户使用成本。

4.2遇到湿粘样品时系统测试效率会有所下降。为保持样品的空气干燥状态，全自动化验区域通过安装在线温湿度计、恒温恒湿系统设施实现温湿度的自动监测及自动精准控制，并与制样区域的环境温湿度保持一致，保证各仪器设备具备理想的使用环境。同时需解决称量器具的光洁度问题，避免称量器具粘煤对样品造成污染。

4.3为有效保证样品称量的代表性和准确性，要保证样品在称量前采用八字摇瓶法进行充分混匀、称量后在器皿内充分摊平及全硫测定催化剂三氧化钨在瓷舟中的均匀覆盖。样品称量后应及时将瓶口密封，避免样品在空气中暴露时间过长。0.2mm分析样瓶的内径应尽可能要小，避免瓶内样量较少时，造成机器人取样困难。

4.4在样品区，废样及标准煤样应进行固定区域摆放，便于全硫及碳氢等项目在测试过程期间进行有效性核查时，机器人可自动找取煤样。另外，试验项目超差时，系统可自动找取超差的样品，自动补做超差的试验，并自动进行结果判断。

4.5碳氢项目测定的包样机构应采用全包括结构，能将锡箔纸中的空气充分挤出来，防止空气影响测试结果。

4.6发热量测试要确保点火热稳定，点火热不能出现较大变化。目前国内全自动量热仪主要有激光点火方式和加热棒点火方式，对于激光点火方式，要考虑随试验次数的增多，聚光的石英镜片可能存在腐蚀现象，影响点火热。对于加热棒点火方式，要考虑加热棒的衰减现象，影响点火热。量热仪氧弹清洗后，氧弹壁带有水滴擦拭不干净，会影响测定结果。

4.7各类试验后的器皿应能实现自动清洗或清扫，自动烘干进行存放。坩埚可自动清理、自动灼烧，循环使用。整个测试过程无需人工转移和清洗称量器或者样品转移器。自动弃样完成后，可实现自动清洗样瓶，并自动烘干自动存放。

4.8确保各试验项目严格依据国家标准或行业标准。确保样品称量范围在标准要求范围内，数据的修约及保留位数，需严格按GB/T483《煤炭分析试验方法一般规定》执行；标准要求需进行检查性试验的项目，应进行检查性试验，仪器数据库中应包含检查性试验数据，化验结果均应能进行人工计算验证。

4.9系统需兼顾效率及测试项目的重要性，进行项目的排序测定。执行样品测试程序后，应可通过授权人工进行样品追加插入和修改测试项目。系统软件应人机界面友好，响应速度快，各类报警齐全，对异常情况进行报警提醒或闭锁后续操作。系统应具备测试开始/结束提醒、定向推送信息等智能提醒功能。可随时暂停/恢复，损坏的模块修复后可随时上线使用。系统应具有较强的容错能力和故障恢复能力：传输中如发生断电，数据不应丢失，同时可实现断电再上电后自动运行程序。

4.10在系统平台按不同功能模块来实现各个层级的管理业务。系统应能实现仪器核查、设备标定、期间核查记录报表的自动生成及结果合格与否的判断，并能进行报表打印。系统应能实现按指令或自动进行存查样的抽取及化验工作，并能自动对结果进行比对判断，生成抽查记录表。

4.11目前，化验系统仪器的气密性检查、药剂的更换、焦渣特征的判断、难燃劣质煤发热量测定的处理、量热仪的标定、发热量测试后燃烬的检查等仍需人工进行操作处理，需依靠技术的不断进步进行优化解决。

5 结语

经实际应用表明，燃料智能化验系统可实现全流程无人精准操作，系统自动化程度高，整个检测过程数据不落地，杜绝了人为干预，可实现在线留痕溯源，保证化验结果的准确性、公正性和权威性。相信在不久的将来，随着人工智能技术的不断更新进步,智能化验系统将会被越来越多的燃煤发电企业所采用，助力企业提质增效。

参考文献：

[1]李英华. 煤质分析应用技术指南(第2版)[M]. 中国质检出版社, 2012.

[2]方文沐, 李天荣, 杜惠敏. 燃料分析技术问答[M]. 中国电力出版社, 2005.

[3] 孙引忠，韩泰然． 工业机器人智能化验系统在选煤厂的应用［J］． 煤矿机电，2019，40 ( 2) : 61-65．

作者简介：

马辉，（1976-），男，工程师，长期从事燃料煤化验工作，联系电话：15248033022。