煤炭无人值守全自动制样机应用中的问题探讨
1 无人值守全自动制样机
无人值守全自动制样机按照GB 474-2008[4]、GB/T
19494.1-2004、GB/T 30731-2014国家标准及通过机电自动化控制技术，实现对所采集煤样进行自动称重、输送、破碎、缩分、干燥、研磨、封装、信息收集、样品编码、除尘等工艺的全过程控制，并在全自动状态下制备完成全水分煤样、共用煤样、存查煤样以及一般分析试验煤样的制备及封装。对整个制样过程中设备的运转状态及样品流转的信息进行采集并实时上传。全自动制样机不仅改变了现有的制样工作环境和模式，更对整个制样过程的每个重点工艺环节点进行数据采集、汇总和保存，实现了整个制样过程的可追溯性。对煤质验收中的过程管控标准化发挥了很大的作用。随着应用实践的不断深入和行业发展，无人值守全自动制样机的设计和生产越来越规范、成熟。但无人值守全自动制样机在实际生产应用中遇到一些问题，造成现场的使用情况并未达到预期效果。
2 实际应用遇到的问题
(1)大水分问题。无人值守全自动制样机对煤种水分的适应性无法做到全覆盖，目前行业设计来煤全水分≤18%，但在实际应用中，当外在水分超过10%时，部分位置易发生堵煤，且实际生产中也会遇到极端的煤泥情况。
(2)大质量问题。因煤炭机械化采样设备的出料缩分量可调整，所以无人值守全自动制样机入料质量（kg）设计范围基本为≥20 kg~≤100kg，如此可提高制样效率、减小设备体积及占地面积。因此在实际与采样机对接时，可正常运行。而实际生产中，因机采或人工采样量会因来煤量有所变更，所以来煤量很多情况下会多于100kg而超出无人值守全自动制样机来料料斗容量。
(3)大粒度问题。无人值守全自动制样机因破碎腔体积大小和入料口尺寸限制，通常设计的自动来料粒度均为13mm或25mm以下。而实际生产中经常会遇到人工制样的需求，或采样机异常，直接由人工采样转制样机制样的需求。更有粒度≥100mm的案例，致使制样机堵煤而无法正常工作。
(4)来料混匀问题。使用单位过分追求来料的混均步骤。GB 474-2008明确指出混合的目的是使煤样尽可能均匀。从理论上讲，缩分前进行充分混合会减小制样误差，但实际并非完全如此。如在使用机械缩分器时，缩分前的混合对保证缩分精密度没有多大必要，而且混合还会导致水分损失。
(5)过破碎问题。无人值守全自动制样机设计的6mm和3mm的破碎率≥95%，实际生产的破碎率基本都能≥95%，满足要求，但筛上物过少。此种过度破碎，使煤样粒度过小，煤样表面积增大，从而导致与空气接触面积也增加，致使水分损失从而影响热值、灰分等化验值偏倚。此为目前制样机最严重的问题之一，特别是在取全水分样之前的煤样转运采用长距离胶带传输时，该问题特别突出。
(6)留样扩展性问题。无人值守全自动制样机通常设计6mm全水分样品1个，3mm备查样品1个及0.2mm一般分析试验煤样2个。而实际很多电厂需要备查样2个～3个，更有出现全水样需求4个、备查样5个的特殊需求。
(7)3mm备查样留样量少问题。无人值守全自动制样机3mm留样量通常为0.75kg，是符合国标要求的。因制样机自身设计缩分比的限制，容易出现3mm人工投料口质量不够的问题，从而无法使用3mm人工投料口自动制样。
(8)烘干装置问题。无人值守全自动制样机目前行业烘干方式有红外加热、热风干燥等，目前暂无对设备内的干燥装置是否影响煤样氧化的评定指标。
(9)除尘效果不理想。无人值守全自动制样机自身配有除尘系统，但因内部机械构件的加工尺寸或密封处理不良，长时间使用后易出现飘粉积尘现场，影响现场环境的同时也给维护工作带来一定的困扰。
(10)噪声污染问题。工业设备噪音应符合GB 12348的要求。空载运载时噪声不大于70dB(A)；制样工作时，在距各传动机构边缘1m、下方1.5m处测得的噪声值应不大于90dB(A)，实际生产现场可能出现噪声污染问题。
3 安装调试问题
无人值守全自动制样机因系统庞大复杂，所以设备生产及安装调试的周期均较长。若现场安装调试不到位，会导致设备无法在标准规范要求下运转，从而导致设备运行过程中出现各种问题：
(1)胶带刮板缩分器运动轨迹与传输胶带曲率不吻合时，会导致无法完整切割煤流的横截段；(2)缩分器开口调节达不到要求，会导致切割取样代表性问题，即选择性取样；
(3)破碎腔转轴转速过高，会导致水分损失；
(4)烘干装置调试不到位，会导致煤质氧化；
(5)转运系统调试不佳导致设备运行或使用时间过久后产生异响；
(6)研磨装置因高速旋转而造成其他零件共振，影响使用寿命；
(7)设备对接安装调试不到位，导致设备内部积粉；
(8)摆放空间不足，维护检修不方便。
4 性能鉴定与验收
GB/T 19494.1-2004中明确规定无论哪种机械化制样方法和哪种机械化制样设备，都必须经过试验证明其无实质性偏倚及精密度符合要求。
GB474-2008在附录C中提出了制样和化验精密度检验和偏倚试验方法。在安装调试完成后，均应按照规范要求实施性能鉴定。但由于种种原因，性能鉴定验收的相关问题普遍存在。
(1)设备使用管理单位对性能鉴定不重视，不进行性能鉴定，导致性能不能判定，存在性能风险。
(2)设备性能鉴定范围不规范，没有按照要求实施，导致不能反应设备的真实性能状况。
(3)设备使用单位以性能鉴定为结果，性能鉴定合格即视设备验收，而未根据自身情况提出相应指标。
(4)设备使用单位在完成验收后，没有定期再进行性能鉴定，以确认设备性能是否依然满足要求。
5 日常使用和维护
无人值守全自动制样机系统庞大，涉及机械、电气、PLC程序、对外通信等专业，涉及范围广，因此需培养专业的维修维护人员，减少维修设备停留于“能用”的可使用阶段，需加强燃料专业技术人才的培养，要将设备达到“可用、用好”的层面。对破碎机、缩分器、给料胶带等关键部件维修后，要进行相关性能实验，确保维修后设备状况良好。在无人值守全自动制样机的日常使用和维护方面建议做到以下几点：
(1)严格按无人值守全自动制样机技术参数运行，严禁将超过水分标准或粒度标准的来煤直接投入制样机而造成堵煤。
(2)加强现场巡查，减少仅依靠监控设备管控，及时发现和处理设备运行过程中的故障或异常。
( 3)定期做好设备的保养维护或联系厂家技术人员定期保养设备，更换相关易损件可延长设备的使用寿命。
(4)定期举行技术交流培训及考核，提升现场操作者的使用水平，有利于在使用过程中及时发现异常。
6 结 语
在工业4.0已经开始的时代，未来智能工厂能够自行运转，零件与机器可以相互交流，机器群体可自行组织生产，供应链将自动化协同，所以未来的无人值守全自动制样机需要不断实践创新，使其更加人性化、智能化，具体可从以下几点着手：
(1)无级缩分，宽量适应。缩分器具备全自动调节能力，适应大煤量处理，缩分器具有20kg到500kg的大煤量缩分适应能力。
(2)前置风透，大水预干。采用前置式超常规水分处理，支持南方大水分特殊煤样的制样处理，制样后水分自动补偿。
(3)主缓互备，失败重制。样品缩分环节采用独有的主煤样和缓存样互备设计，确保任何环节制样失败后的样品重制能力。各级入料口均设有称重功能，实时监控制样过程的样品质量变化。
(4)梯级设计，分段复活。制样流程采用梯级投料口设计，支持对13mm、6mm、3mm任意粒度来样的人工制样。
(5)总线设计，简洁流畅。采用全总线设计，即设计覆盖电源总线、控制总线、弃样输送总线、除尘输送总线、管道样品传输、样品封装总线，系统生产、装配、布局、检修更加简洁明了，工作更加流畅。
(6)进一步优化外观和体积，最好能无需预制特别的安装位。
(7)制样系统与燃料管控系统数据共享。
(8)利用多次对备查煤样的抽检，利用燃料管理平台，自动与原报告进行比对，通过汇总对比数据，实现对备查煤样及对各级缩分的监控，并对整个制样过程的各环节数据采集、处理、保存、反馈，实时提示管控人员。
