CN105289997A - 一种干法块煤分选装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种干法块煤分选装置，包括震动排队给料装置、块状原煤滑道、CMOS图像采集装置、镜头除尘器、图像后处理装置、信号传输与控制系统、挡板及控制器、精煤通道、中煤通道以及矸石通道。粒度50~150mm块状原煤经震动排队给料装置排队后给到相应的块原煤滑道上，CMOS图像采集系统以3～8fps的速度采集块原煤图像，图像传输给后台图像处理系统，系统对图形进行特征提取和灰度计算，将灰分划分为三个阈值范围，并将灰度差别的信号转换为电信号进而控制挡板角度将精煤、中煤和矸石导入相应的收集通道内。其优点在于：可实现干法分选，减少对水的依赖，可解决干旱地区块煤的分选；设备体积小、能耗低，提高原煤分选精度和自动化程度。

Description

一种干法块煤分选装置

技术领域

本发明属于煤炭分选机械设备技术领域，涉及一种干法块煤分选装置。

背景技术

目前块煤分选的传统方法主要有两种，一种是重介质分选；另一种是跳汰分选。当前块煤分选中100mm以下的块煤80%以上是通过这两种方式来分选的。从分选原理上来看，这两种方式都属于重选的范畴，即借助于煤炭和矸石密度差异来实现二者的分离。对于重介质分选机来说，通过添加重介质配制成密度介于煤炭和矸石密度中间的重液，从而使煤炭和矸石在分选设备中实现分层，再进一步通过设备部件的运转实现煤炭和矸石从不同的产品出口排除。而对于跳汰机来说，通过鼓风在跳汰机底部形成周期性的脉动水流，煤和矸石在上下脉动水流作用力下实现松散、分层，并在水平作用力下结合设备结构实现煤炭和矸石的输送和分离。在实现块煤分选的过程中，传统的分选方法和工艺设备都要借助水介质才能实现煤的分离分选，因此人们也将本过程形象的称之为洗煤。由于水介质的作用，造成洗煤过程中要面对大量的煤泥水需要循环利用，同时由于原煤中易泥化的矿物，更加重了煤泥水处理的难度，这既增加了分选流程和成本，也造成环境保护的压力。

近年来，一些新的分选方法也有面世，如空气重介质干法分选、光电和射线排矸等方法。但大都由于除尘、处理能力、能耗等问题没有得到很好的应用。

发明内容

本发明的目的正是针对上述现有技术中所存在的不足之处而提出一种基于煤与矸石图像灰度差别的干法块煤分选装置，以减小煤泥水处理压力，降低选煤成本。

本发明的目的可通过下述技术措施来实现：

本发明的干法块煤分选装置包括以斜置方式安装在支架上的设置有多个溜槽的块状原煤滑道，安装在块状原煤滑道中上部的震动排队给料装置，所述震动排队给料装置设置有数量与所述块状原煤滑道的溜槽数量相等、且一一对应的排料口，在块状原煤滑道每个溜槽的中下部分别设置有通过数据线与图像后处理装置相连接的CMOS工业相机和镜头除尘器，并在CMOS工业相机安装位置处上方设置有照明装置，在块状原煤滑道每个溜槽的出料口处分别设置有由电磁挡板控制器控制的可在水平和竖直方向内做90度转动的挡板，以及位于挡板下方的精煤通道、中煤通道、矸石通道；所述电磁挡板控制器、图像后处理装置分别通过数据线与控制装置相连接。

本发明所述CMOS工业相机采用MV-EM130C/M型CMOS彩色工业相机，700万像素，60fps，最高分辨率1280x960，像素尺寸3.75x3.75(μm)；所述图像后处理装置采用型号为C8051F340的图像数据芯片；图像后处理装置通过数据线与上位机相连，其运行受上位机图像采集与处理程序控制，以实现原煤图像的采集与处理。

本发明中所述的块状原煤滑道与水平方向的倾角为39度，滑道长度为200~300cm（以满足图像的采集和下滑速度，同时为了增大处理能力），分别平行布置了四个溜槽以及四套CMOS工业相机。

本发明中所述的精煤通道、中煤通道、矸石通道的产品通道宽度均为20cm，长度均为60cm，并与块状原煤滑道相垂直，四道溜槽下落的产品经挡板作用后均能落入相应的产品通道。

本发明中所述的电磁挡板控制器采用电磁开关；所述控制装置可采用任意公知技术的程序控制器来实现，优选采用64bt、4核、8G内存、1T硬盘的上位机和通过数据线与上位机相连接的PLC可编程控制器，可实现图像数据的灰度化批处理和阈值分割处理，并将不同的灰度阈值范围传输至信号控制器并将其转换为电信号。

本发明的工作原理如下：

所述震动排队给料装置将依次排列的块原煤给入滑道，四组CMOS工业相机分别采集所在滑道的原煤图像，镜头除尘器与LED光源通过降低拍摄区域的回程和提供充足的光线来辅助每组相机能采集到高质量的原煤图像。图像后处理装置控制图像采集过程，电磁挡板控制器控制每个滑道的挡板的开合，控制装置接受图像后处理装置中传输出的原煤灰度差异数据并将其转变为电信号并传输至电磁挡板控制器以实现对挡板的控制，挡板可在水平和竖直方向内做90度转动，随着挡板的转动，精煤，中煤和矸石分别落入精煤通道、中煤通道和矸石通道。支架给滑道提供一定的角度并对整个装置起到一定的支撑作用。

本发明的有益效果如下：

由于本发明采用四通道并联的块原煤图像采集与分离过程，利用图像灰度差别来智能控制挡板开合角度，实现了块原煤的三产品（精煤，中煤和矸石）分选，分选粒度为50~150mm（现有技术的装置只能用于排矸，且粒度>100mm）。

附图说明

图1本发明的结构示意图。

图2可编程控制器实现自动控制示意图。

图3挡板使不同灰度值的块煤落入相应的产品通道示意图。

图4三产品（精煤，中煤和矸石）块煤分选装置分选流程示意图。

具体实施方式

本发明以下将结合实施例（附图）作进一步描述：

如图1所示，本发明的干法块煤分选装置包括以斜置方式安装在支架13上的设置有多个溜槽的块状原煤滑道2，安装在块状原煤滑道2中上部的震动排队给料装置1，所述震动排队给料装置1设置有数量与所述块状原煤滑道的溜槽数量相等、且一一对应的排料口，在块状原煤滑道2每个溜槽的中下部分别设置有通过数据线与图像后处理装置8相连接的CMOS工业相机3和镜头除尘器5，并在CMOS工业相机3安装位置处上方设置有照明装置4，在块状原煤滑道2每个溜槽的出料口处分别设置有由电磁挡板控制器6控制的可在水平和竖直方向内做90度转动的挡板9，以及位于挡板9下方的精煤通道10、中煤通道11、矸石通道12；所述电磁挡板控制器6、图像后处理装置8分别通过数据线与控制装置相连接。

本发明所述CMOS工业相机3采用MV-EM130C/M型CMOS彩色工业相机，700万像素，60fps，最高分辨率1280x960，像素尺寸3.75x3.75(μm)；所述图像后处理装置8采用型号为C8051F340的图像数据芯片；图像后处理装置8通过数据线与上位机相连，其运行受上位机图像采集与处理程序控制，以实现原煤图像的采集与处理。

本发明中所述的块状原煤滑道2与水平方向的倾角为39度，滑道长度为200~300cm（以满足图像的采集和下滑速度，同时为了增大处理能力），分别平行布置了四个溜槽以及四套CMOS工业相机3。

本发明中所述的精煤通道10、中煤通道11、矸石通道12的产品通道宽度均为20cm，长度均为60cm，并与块状原煤滑道2相垂直，四道溜槽下落的产品经挡板作用后均能落入相应的产品通道（参见图3）。

本发明中所述的电磁挡板控制器采用电磁开关；所述控制装置可采用任意公知技术的程序控制器来实现，优选采用64bt、4核、8G内存、1T硬盘的上位机，软件支持主要为win7操作系统，图像处理系统采用开源的基于图像二值化处理的灰度算法软件，可实现图像数据的灰度化批处理和基于灰度的阈值分割处理，通过数据线与上位机相连接的PLC可编程控制器，并将不同的灰度阈值范围传输至信号控制器并将其转换为电信号（参见图2）。

本发明以下将结合图3的本发明的分选流程作进一步描述：

（1）可选性评定与阈值确定

在本发明的干法块煤分选装置中所述分离依据是建立原煤图像灰度差别与原煤不同煤块灰分的差别之间的关系。因此需要进行图像数据采集与分析，对待处理块原煤取样后进行图像采集，采集不同块原煤图像100~500张，通过去噪和二值化处理后分析图像的灰度，同时对采集样品进行工业分析，得到相应样品的灰分，从而建立其块原煤灰分与图像灰度关系，灰分值从5%到75%，灰分每增加1%对应一个原煤图像的灰度值，并依此为依据划分精煤、中煤与矸石的图像灰度阈值区间。

（2）系统开机运转

开机运转的顺序是先打开COMS镜头除尘器和LED光源，开启自动控制系统。其次开启给料机，煤流以一定速度给到皮带运输机上，然后经排队装置后进入分选段实现分选。选后产品分别落入相应的产品通道再经皮带运输至仓库。

（3）系统的运行与维护

系统开机运行后，可根据产品灰分要求调节上位机的控制程序中灰度阈值来实现产品灰分达到要求。设备运行1~2人即可以实现设备的运转与维护，定时巡视设备正常与否。

本发明的块煤分选装置的块煤入料粒度范围是50mm~150mm。

块状原煤滑道与水平方向呈39度夹角，以保证块煤有一定的下落速度。块状原煤滑道中的每道溜槽的宽度200mm，长度3000mm。

在本发明的三产品块煤分选装置中，经排队后的块原煤沿着块状原煤滑道2下滑，CMOS工业相机3安装在滑道的正上方30～40cm处，镜头除尘器5安装在距CMOS镜头10cm的位置，LED光源位于滑道前方，CMOS工业相机下方位置。镜头除尘器与LED光源为CMOS图像采集装置服务，以便采集到精确合理的图像。

进入块状原煤滑道2的块原煤通过CMOS工业相机采集原煤图像，原煤图像传输至上位机进行灰度计算后，根据灰度值由低到高划分为三个范围。

上位机和PLC可编程控制器7布置在集控室内，并与CMOS工业相机3、电磁挡板控制器通过数据线和信号线等连接。其中，上位机中可运行图像计算与处理程序并能实现对PLC的可编程控制。

挡板9通过合页或转轴连接方式与块状原煤滑道2相连，挡板9可在水平与垂直方向上做90o转动。电磁挡板控制器6安装在挡板9的后方，并通过信号数据线与电磁与PLC控制器相连，同时挡板控制器可将电磁信号转换为机械力来作用与挡板9上。进入块状原煤滑道2的块原煤通过CMOS工业相机3采集原煤图像，原煤图像再通过上位机进行灰度计算后，根据灰度值由低到高划分为三个范围；精煤通道10、中煤通道11和矸石通道12并排位于四条溜槽的右下方，不同灰度值的块原煤经灰度识别后经过挡板9的开合作用，实现不同灰分的精煤、中煤和矸石分离并分别落入相应的产品通道再被输送走。

Claims (5)

1.一种干法块煤分选装置，其特征在于：它包括以斜置方式安装在支架（13）上的设置有多个溜槽的块状原煤滑道（2），安装在块状原煤滑道（2）中上部的震动排队给料装置（1），所述震动排队给料装置（1）设置有数量与所述块状原煤滑道的溜槽数量相等、且一一对应的排料口，在块状原煤滑道（2）每个溜槽的中下部分别设置有通过数据线与图像后处理装置（8）相连接的CMOS工业相机（3）和镜头除尘器（5），并在CMOS工业相机（3）安装位置处上方设置有照明装置（4），在块状原煤滑道（2）每个溜槽的出料口处分别设置有由电磁挡板控制器（6）控制的可在水平和竖直方向内做90度转动的挡板（9），以及位于挡板（9）下方的精煤通道（10）、中煤通道（11）、矸石通道（12）；所述电磁挡板控制器（6）、图像后处理装置（8）分别通过数据线与控制装置相连接。

2.根据权利要求1所述的干法块煤分选装置，其特征在于：所述CMOS工业相机（3）采用MV-EM130C/M型CMOS彩色工业相机，700万像素，60fps，最高分辨率1280x960，像素尺寸3.75x3.75μm。

3.根据权利要求1所述的干法块煤分选装置，其特征在于：所述图像后处理装置（8）采用型号为C8051F340的图像数据芯片。

4.根据权利要求1所述的干法块煤分选装置，其特征在于：所述的块状原煤滑道（2）与水平方向的倾角为39度，滑道长度为200~300cm，分别平行布置了四个溜槽以及四套CMOS工业相机（3）。

5.根据权利要求1所述的干法块煤分选装置，其特征在于：所述的精煤通道（10）、中煤通道（11）、矸石通道（12）的产品通道宽度均为20cm，长度均为60cm，并与块状原煤滑道（2）相垂直。