淺談工業機器人在煤炭制樣中的應用

曹榮告?李連鵬

摘要：在煤炭制樣中，自動化制樣系統利用皮帶機、斗提機等輸送設備在各個制樣設備間傳遞煤樣。這種自動化制樣系統模擬了人工制樣的工藝流程，可以實現完全的自動化、無人化制樣。本文對工業機器人在煤炭制樣中的應用進行了探討。

關鍵詞：火電煤炭；制樣；工業機器人

隨著我國工業的不斷發展，電力行業也隨之快速發展，裝機容量年年攀升。雖然電力行業已經開始向使用清潔的新能源轉型，但現今行業中使用的主要能源仍為煤炭。快速、準確的判定煤炭的品質，仍然是電力企業的重要工作之一。因此，用于制備煤炭質檢用樣品的制樣設備也隨著電力行業的不斷發展，以驚人的速度不斷進步。

一、自動化制樣與人工制樣特點比較

傳統的人工制樣由于勞動強度大、效率低、容易受到人為影響而被火電廠逐步拋棄，取而代之的是自動化制樣系統。自動化制樣系統實際上是對傳統的人工制樣設備進行自動化改造，并利用皮帶機、斗提機等輸送設備在各個制樣設備間傳遞煤樣。這種自動化制樣系統模擬了人工制樣的工藝流程，可以實現完全的自動化、無人化制樣?，F有的自動化制樣系統中普遍存在問題的環節就是煤樣的傳遞。斗提機、皮帶機等輸送設備占用空間大、不易清掃，且制樣機一旦定型后幾乎無法進行大幅的改造升級，當用戶的場地存在限制時也很難根據實際情況對設備的布置形式進行大幅的改變。為了盡量減小制樣機的體積，單體設備與輸送設備相互交錯，制樣機內部檢修空間局促，維護困難。除此以外，單體制樣設備是由各種運輸設備串聯起來的串行系統，考慮到清掃、煤樣暫存等方面的問題，想要實現單體制樣設備并行工作以提升制樣效率也是較為困難的。在客戶對工藝流程有特別需求時，現有的自動制樣系統也很難直接應對，一般都需要整體重新設計。

二、機器人智能制樣系統的優勢特點

雖然自動化制樣系統在國內尚未完全普及，但其剛性的設計確實難以滿足用戶日益嚴苛的要求和不斷進步的制樣工藝。為了克服上述的困難，另一種應用了工業機器人的全新制樣系統已經漸漸進入人們的視野——機器人智能制樣系統。機器人智能制樣系統舍棄了現有自動制樣系統中大量使用的皮帶機、斗提機等輸送設備，而是利用一臺或多臺工業機器人以及各類專用容器實現煤樣在各個制樣設備間的傳遞。專門設計的煤樣容器容易清掃，最大程度的降低了煤樣在傳送過程中的殘留。各個制樣設備及輔助設備以工作站的形式圍繞在工業機器人周圍，各自獨立工作，不僅可以輕易的實現并行工作，在需要對制樣系統的功能進行增減或升級時，只需對部分工作站進行改造或增減工作站數量即可實現。得益于這種柔性極大的結構，機器人智能制樣系統的工作節拍規劃也更為靈活，若妥善規劃，其工作效率也可以遠高于現有的自動制樣系統。除此以外，模塊化的設計使得機器人智能制樣系統在布置的時候更為靈活，受場地限制較小，且各個模塊體積均較小，設備的維修空間更大，設備的維護、維修、升級改造作業均較為簡便。在制樣工藝方面，由于機器人制樣系統模塊化的設計，煤樣可以在任何階段進入或離開制樣系統，比如“利用3mm煤直接制樣”或“任意取出某一煤樣的棄料用于比對”等這樣過去難以實現的特殊制樣工藝也可以輕松的實現。鑒于上述的優勢，各大火電廠已經也已經對機器人智能制樣系統有著極大的興趣。

三、阻礙國內機器人智能制樣系統應用的原因分析

雖然國外在煤樣、礦樣制備等領域早有使用工業機器人的實例，但至今為止，國內尚無機器人智能制樣系統產品出現?？傮w來看，阻礙國內機器人智能制樣系統出現的原因有如下幾點。

首先，為了充分發揮機器人制樣系統的優勢，各個工作站需要并行工作，相對于原本單體設備串行的工藝流程，工作站并行工作的工藝流程復雜程度大幅增加，設計難度極大。第二，機器人智能制樣系統的核心——工業機器人需要承擔起所有工作站中各類容器的夾取、搬運、放置等工作，其動作軌跡極其復雜，電氣控制程序較現有的自動制樣系統復雜程度也大幅增加，對相應電氣控制設備的性能要求也更為苛刻。第三，由于各個工作站并行工作，除塵系統的壓力也更大，需要更為復雜、更為強勁的除塵系統與之配合。第四，各個工作站雖然在工作時相互獨立，但作為連接各工作站的紐帶，工業機器人的機械手、各種容器均需要考慮通用性，各站的出入接口也均需要協調設計，對于整個設計團隊的協作能力也有著較高的要求。綜上所述，機器人智能制樣系統的硬件成本偏高，設計難度大、周期長，需要投入龐大的設計團隊和大量的資金，開發風險較高，最終的售價與現有的自動制樣系統相比也難有競爭力。

四、結語

從現階段各大火電企業的反饋來看，煤炭行業內對制樣工藝、制樣效率的要求日益嚴苛，不同客戶對于制樣系統功能的個性化需求也日益增多，現有的自動化制樣系統殘留大、功能單一、擴展性差等問題十分突出。反觀機器人智能制樣系統，雖然研發過程困難重重、成本偏高，但其殘留少、布置靈活、改造簡單、更適合個性化定制的優勢是不容忽視的。因此，我們有理由相信，在不久的將來，這種應用了工業機器人的機器人智能制樣系統必然會在煤炭制樣領域牢牢地占有一席之地。

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