CN106140658A - 一种识别煤与煤矸石的方法及专用设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种识别煤与煤矸石的方法及专用设备,根据电阻（绝缘性）不同在线识别煤与煤矸石并进行分拣，属于煤矿生产、加工技术领域。技术方案是：导电输送装置上面煤和煤矸石，经过排队机构（2）后，块状物料依次排队并留有间隙，在经过挠性电极（5）下方时，依次与挠性电极接触，相当于一个电阻依次串联在回路中，根据施挠性电极与煤接触时有无电流通过或者通过的电流级别差异，来识别与挠性电极接触的是煤块或煤矸石。本发明的积极效果是：识别准确度高、简单实用、故障率低、不受物料粒大小径影响、可以代替人工或其他方式进行煤与煤矸石识别和分拣，对人和环境无危害，特别适应煤矿、煤场等作业环境。
Description
技术领域
本发明涉及一种识别煤与煤矸石的方法及专用设备,根据电阻（绝缘性）不同在线识别煤与煤矸石识并进行分拣，属于煤矿生产、加工技术领域。
背景技术
煤矸石是煤生产、加工过程中的伴生物，发热量低、有害物质多，严重影响产品质量，需要及时进行识别和分拣。对粒径较小的煤与煤矸石可以通过介质洗煤或风选的方法去除煤中的煤矸石，对于块状煤与煤矸石，背景技术的识别方法主要有如下几种：1、人工进行分拣，存在问题是劳动强度大、作业环境恶劣、效率低下；2、图像识别方法，根据煤与煤矸石的颜色灰度进行识别，存在问题是难以识别与煤相似的黑色煤矸石；3、伽马射线识别方法，存在问题是难以识别厚度100mm以上的煤矸石，另外，伽马射线对人体和环境有潜在危害。
发明内容
本发明目的是提供一种识别煤与煤矸石的方法及专用设备，根据煤与煤矸石的电阻值（绝缘性）不同进行识别，能够在线识别煤与煤矸石并进行分拣，安全环保，效率高，简单实用，不受物料粒径大小影响，解决背景技术存在的上述问题。
本发明技术方案是：
一种识别煤与煤矸石的专用设备，包含导电输送装置、排队机构、采样装置、电源模块、挠性电极、控制装置和分拣执行机构，导电输送装置上设有排队机构，导电输送装置的上设有挠性电极，挠性电极的输出与采样装置连接，电源模块、控制装置分别连接采样装置，控制装置连接分拣执行机构，分拣执行机构设置在导电输送装置的尾部；根据煤与煤矸石的电阻值（绝缘性）不同进行识别，煤具有绝缘性质，不导电，煤矸石具有导电性，通过对煤与煤矸石进行动态接触通电，测量电流参数，识别煤与煤矸石。
所述分拣执行机构下方，设置与分拣执行机构匹配的煤矸石输送带和煤输送带。
导电输送装置上面煤和煤矸石，经过排队机构后，块状物料依次排队并留有间隙，在经过挠性电极下方时，依次与挠性电极接触，相当于一个电阻依次串联在回路中；当煤块与挠性电极接触时，由于电阻无穷大且不能被击穿，回路中没有电流并经过采样装置反馈到控制装置，控制装置识别为煤，执行分拣机构无动作，煤块经过导电输送装置前方落下时，落入煤输送带；当煤矸石块与挠性电极接触时，煤矸石有一定导电性，回路中有电流并经过采样装置反馈到控制装置，控制装置识别为煤矸石，执行分拣机构动作，煤矸石块经过导电输送装前方落下时，落入煤矸石输送带。
所述导电输送装置，为挠性导电输送带，是导电橡胶输送带或金属链条；导电输送装置的作用：一是输送来至上位输送机构的煤和煤矸石；二是作为电源模块的低压极与挠性电极通过煤或煤矸石形成回路并且接地。
所述排队机构，是楔形导流板；其作用是根据导电输送装置的宽度和煤、煤矸石的大小，把煤和煤矸石沿输送方向排成一行或几行便于识别。
所述挠性电极，是由多根金属链组成一个导电帘，安装在导电输送装置上方，挠性电极下端靠重力与煤或煤矸石动态接触并形成回路；挠性电极具有较大的挠性以适应煤块或煤矸石不同大小和形状，挠性电极最低点的与导电输送装置不接触，以保证不放电；挠性电极上端通过导线与电源模块的高压端连接。
所述电源模块，高压端输出高频脉冲直流电，电源模块采用8-10KV高频直流电源，最大电压18KV（连续可调）功率控制在200瓦以下，并做好安全防护。
所述采样装置，检测电源模块输出的电流或电压并向控制装置输出开关量、模拟量或数字量，控制装置根据采样装置输出的信息，识别与挠性电极接触的是煤块或煤矸石，控制分拣执行机构动作，实现煤与矸石的分离。
所述控制装置，可以是PLC、单片机或其他控制器，还兼顾控制其他设备，达到统一协调运动。
所述分拣执行机构，动力源可以是液压、气动、伺服电机等，带动特定机械把煤与煤矸石分别移动到煤输送带或矸石输送带运往不同地点。
一种识别煤与煤矸石的方法，根据煤与煤矸石的电阻值（绝缘性）不同进行识别，煤具有绝缘性质，不导电，煤矸石具有导电性，通过对煤与煤矸石进行动态接触通电，测量电流参数，识别煤与煤矸石。
在干燥情况下，煤的是绝缘体，对其施加万伏级高压电，既没有电流通过，达不到微安级，也不能被击穿；煤矸石的电阻在兆欧级，且施加万伏级高电压后，电阻明显降低，但是，通过的电流仍然可以达到毫安级；根据挠性电极与煤接触时有无电流通过或者通过的电流级别差异，来识别与挠性电极接触的是煤块或煤矸石。
对煤与煤矸石施加8-10KV高压脉冲直流电，频率20KHz，如果是煤，没有电流通过，也就是电流≦1微安；如果是煤矸石，电阻值依据出产地不同有所变化，分布在1-5兆欧之间，对其施加10KV高压脉冲直流电，频率20KHz，通过的电流达到5-20毫安。
具体的识别步骤：
采用一种识别煤与煤矸石的专用设备进行识别，该设备包含导电输送装置、排队机构、采样装置、电源模块、挠性电极、控制装置和分拣执行机构，导电输送装置上设有排队机构，导电输送装置的上设有挠性电极，挠性电极的输出与采样装置连接，电源模块、控制装置分别连接采样装置，控制装置连接分拣执行机构，分拣执行机构设置在导电输送装置的尾部；
导电输送装置上面煤和煤矸石，经过排队机构后，块状物料依次排队并留有间隙，在经过挠性电极下方时，依次与挠性电极接触，相当于一个电阻依次串联在回路中，根据施挠性电极与煤接触时有无电流通过或者通过的电流级别差异，来识别与挠性电极接触的是煤块或煤矸石。
详细识别步骤：上位输送机构的煤和煤矸石进入导电输送装置，排队机构根据导电输送装置的宽度和煤、煤矸石的大小，把煤和煤矸石沿输送方向排成一行或几行便于识别；导电输送装置带动煤和煤矸石移动，煤和煤矸石与上方的挠性电极动态接触，挠性电极最低点的与导电输送装置不接触，挠性电极带有电源模块提供的高压电；采样装置，检测电源模块与挠性电极的电流，并向控制装置输出信息，控制装置根据采样装置输出的信息，根据是否有电流通过或者通过的电流数量级不同，识别与挠性电极接触的是煤块或煤矸石。
完成识别后，控制装置驱动分拣执行机构动作，实现煤与矸石的分离；所述分拣执行机构下方，设置与分拣执行机构匹配的煤矸石输送带和煤输送带，识别出来的煤块，进入煤输送带；识别出来的煤矸石进入煤矸石输送带。
试验还表明，对煤矸石施加电压低于3KV时，由于煤矸石表面粗糙和形状不规则，与挠性电极呈动态断续接触，电流信号抖动严重，识别难度大；对煤矸石施加电压高于8KV时，这种现象消除，原因是挠性电极与煤矸石距离小于5mm时开始出现放电现象并形成稳定的电弧，距离大于30mm时电弧才消失，回路电流较稳定，故电源模块采用8-10KV高频直流电源。出于人身安全考虑，对电源模块的功率控制在200瓦以下并采取限流措施，使其最大电流（短路电流）小于人体致命电流（30毫安）。
本发明的积极效果是：识别准确度高、简单实用、故障率低、不受物料粒径大小影响，可以代替人工或其他方式进行煤与煤矸石识别和分拣，对人和环境无危害，特别适应煤矿、煤场等作业环境。
附图说明
图1为本发明实施例设备布置图；
图2为本发明实施例导电输送装置结构示意图；
图3为本发明实施例挠性电极布置示意图；
图中：导电输送装置1、排队机构2、采样装置3、电源模块4、挠性电极5、控制装置6、分拣执行机构7、煤矸石输送带8、煤输送带9、驱动滚筒10、托辊11、挠性导电输送带12、滚筒13。
具体实施方式
以下结合附图，通过实施例对本发明做进一步说明。
一种识别煤与煤矸石的专用设备，包含导电输送装置1、排队机构2、采样装置3、电源模块4、挠性电极5、控制装置6和分拣执行机构7，导电输送装置1上设有排队机构2，导电输送装置1的上设有挠性电极5，挠性电极5的输出与采样装置3连接，电源模块4、控制装置6分别连接采样装置3，控制装置6连接分拣执行机构7，分拣执行机构7设置在导电输送装置1的尾部。
所述分拣执行机构7下方，设置与分拣执行机构7匹配的煤矸石输送带8和煤输送带9。
所述导电输送装置1，为挠性导电输送带，是导电橡胶输送带或金属链条；导电输送装置的作用：一是输送来至上位输送机构的煤和煤矸石；二是作为电源模块的低压极与挠性电极通过煤或煤矸石形成回路并且接地。
所述排队机构，是楔形导流板；其作用是根据导电输送装置的宽度和煤、煤矸石的大小，把煤和煤矸石沿输送方向排成一行或几行便于识别。
所述挠性电极，是由多根金属链组成一个导电帘，安装在导电输送装置上方，挠性电极下端靠重力与煤或煤矸石动态接触并形成回路；挠性电极具有较大的挠性以适应煤块或煤矸石不同大小和形状，挠性电极最低点的与导电输送装置不接触，以保证不放电；挠性电极上端通过导线与电源模块的高压端连接。
所述电源模块，高压端输出高频脉冲直流电，电源模块采用8-10KV高频直流电源，最大电压18KV（连续可调）功率控制在200瓦以下，并做好安全防护。
所述采样装置，检测电源模块输出的电流或电压并向控制装置输出开关量、模拟量或数字量，控制装置根据采样装置输出的信息，识别与挠性电极接触的是煤块或煤矸石，控制分拣执行机构动作，实现煤与矸石的分离。
所述控制装置，可以是PLC、单片机或其他控制器，还兼顾控制其他设备，达到统一协调运动。
所述分拣执行机构，动力源可以是液压、气动、伺服电机等，带动特定机械把煤与煤矸石分别移动到煤输送带或矸石输送带运往不同地点。
一种识别煤与煤矸石的方法，根据煤与煤矸石的电阻值（绝缘性）不同进行识别，煤具有绝缘性质，不导电，煤矸石具有导电性，通过对煤与煤矸石进行动态接触通电，测量电流参数，识别煤与煤矸石。
在干燥情况下，煤的是绝缘体，对其施加万伏级高压电，既没有电流通过，达不到微安级，也不能被击穿；煤矸石的电阻在兆欧级，且施加万伏级高电压后，电阻明显降低，但是，通过的电流仍然可以达到毫安级；根据挠性电极与煤接触时有无电流通过或者通过的电流级别差异，来识别与挠性电极接触的是煤块或煤矸石。
对煤与煤矸石施加8-10KV高压脉冲直流电，频率20KHz，如果是煤，没有电流通过，也就是电流≦1微安；如果是煤矸石，电阻值依据出产地不同有所变化，分布在1-5兆欧之间，对其施加10KV高压脉冲直流电，频率20KHz，通过的电流达到5-20毫安。
具体的识别步骤：
采用一种识别煤与煤矸石的专用设备进行识别，该设备包含导电输送装置1、排队机构2、采样装置3、电源模块4、挠性电极5、控制装置6和分拣执行机构7，导电输送装置1上设有排队机构2，导电输送装置1的上设有挠性电极5，挠性电极5的输出与采样装置3连接，电源模块4、控制装置6分别连接采样装置3，控制装置6连接分拣执行机构7，分拣执行机构7设置在导电输送装置1的尾部；
导电输送装置上面煤和煤矸石，经过排队机构2后，块状物料依次排队并留有间隙，在经过挠性电极5下方时，依次与挠性电极接触，相当于一个电阻依次串联在回路中，根据施挠性电极与煤接触时有无电流通过或者通过的电流级别差异，来识别与挠性电极接触的是煤块或煤矸石。
详细识别步骤：上位输送机构的煤和煤矸石进入导电输送装置1，排队机构根据导电输送装置的宽度和煤、煤矸石的大小，把煤和煤矸石沿输送方向排成一行或几行便于识别；导电输送装置1带动煤和煤矸石移动，煤和煤矸石与上方的挠性电极动态接触，挠性电极最低点的与导电输送装置不接触，挠性电极带有电源模块4提供的高压电；采样装置，检测电源模块与挠性电极的电流，并向控制装置输出信息，控制装置根据采样装置输出的信息，根据是否有电流通过或者通过的电流数量级不同，识别与挠性电极接触的是煤块或煤矸石。
完成识别后，控制装置驱动分拣执行机构动作，实现煤与矸石的分离；所述分拣执行机构7下方，设置与分拣执行机构7匹配的煤矸石输送带8和煤输送带9，识别出来的煤块，进入煤输送带9；识别出来的煤矸石进入煤矸石输送带8。
试验还表明，对煤矸石施加电压低于3KV时，由于煤矸石表面粗糙和形状不规则，与挠性电极呈动态断续接触，电流信号抖动严重，识别难度大；对煤矸石施加电压高于8KV时，这种现象消除，原因是挠性电极与煤矸石距离小于5mm时开始出现放电现象并形成稳定的电弧，距离大于30mm时电弧才消失，回路电流较稳定，故电源模块采用8-10KV高频直流电源。出于人身安全考虑，对电源模块的功率控制在200瓦以下并采取限流措施，使其最大电流（短路电流）小于人体致命电流（30毫安）。
参照附图1，在实施例中，导电输送装置1按照图中箭头方向运转，上面有煤和煤矸石沿箭头方向运动，经过排队机构2后，块状物料依次排队并留有间隙，在经过挠性电极5下方时，依次与挠性电极接触，相当于一个电阻依次串联在回路中。当煤块与挠性电极接触时，由于电阻无穷大且不能被击穿，回路中没有电流并经过采样装置3反馈到控制装置4，控制装置识别为煤，执行分拣机构7无动作，煤块经过导电输送装置1前方落下时，落入煤输送带9；当煤矸石块与挠性电极5接触时，煤矸石有一定导电性，回路中有电流并经过采样装置3反馈到控制装置4，控制装置识别为煤矸石，执行分拣机构7动作，煤矸石块经过导电输送装1前方落下时，落入煤矸石输送带8。以此连续不断实现煤与煤矸石的识别和分拣。
参照附图2，所述导电输送装置1，由驱动滚筒10、托辊11、挠性导电输送带12和滚筒13构成，环状的挠性导电输送带12两端分别设置在驱动滚筒10和滚筒13，挠性导电输送带12匹配若干个托辊11。挠性导电输送带，是导电橡胶输送带或金属链条。
参照附图性3，所述挠性电极5，是由多根金属链组成一个导电帘，安装在导电输送装置1上方，挠电极下端靠重力与煤或煤矸石动态接触并形成回路；挠性电极具有较大的挠性以适应煤块或煤矸石不同大小和形状，挠性电极最低点的与导电输送装置不接触，以保证不放电；挠性电极上端通过导线与电源模块的高压端连接。
Claims (9)
1.一种识别煤与煤矸石的专用设备，其特征在于：包含导电输送装置（1）、排队机构（2）、采样装置（3）、电源模块（4）、挠性电极（5）、控制装置（6）和分拣执行机构（7），导电输送装置（1）上设有排队机构（2），导电输送装置（1）的上设有挠性电极（5），挠性电极（5）的输出与采样装置（3）连接，电源模块（4）、控制装置（6）分别连接采样装置（3），控制装置（6）连接分拣执行机构（7），分拣执行机构（7）设置在导电输送装置（1）的尾部；根据煤与煤矸石的电阻值不同进行识别，煤具有绝缘性质，不导电，煤矸石具有导电性，通过对煤与煤矸石进行动态接触通电，测量电流参数，识别煤与煤矸石。
2.根据权利要求1所述的一种识别煤与煤矸石的专用设备，其特征在于：所述分拣执行机构（7）下方，设置与分拣执行机构（7）匹配的煤矸石输送带（8）和煤输送带（9）；导电输送装置上面煤和煤矸石，经过排队机构（2）后，块状物料依次排队并留有间隙，在经过挠性电极（5）下方时，依次与挠性电极接触，相当于一个电阻依次串联在回路中；当煤块与挠性电极接触时，由于电阻无穷大且不能被击穿，回路中没有电流并经过采样装置（3）反馈到控制装置（4），控制装置识别为煤，执行分拣机构（7）无动作，煤块经过导电输送装置（1）前方落下时，落入煤输送带（9）；当煤矸石块与挠性电极（5）接触时，煤矸石有一定导电性，回路中有电流并经过采样装置（3）反馈到控制装置（4），控制装置识别为煤矸石，执行分拣机构（7）动作，煤矸石块经过导电输送装（1）前方落下时，落入煤矸石输送带（8）。
3.根据权利要求2所述的一种识别煤与煤矸石的专用设备，其特征在于：
所述导电输送装置（1），为挠性导电输送带，是导电橡胶输送带或金属链条；导电输送装置输送来至上位输送机构的煤和煤矸石；同时作为电源模块的低压极与挠性电极通过煤或煤矸石形成回路并且接地；
所述排队机构，是楔形导流板；根据导电输送装置的宽度和煤、煤矸石的大小，把煤和煤矸石沿输送方向排成一行或几行便于识别；
所述挠性电极，是由多根金属链组成一个导电帘，安装在导电输送装置上方，挠性电极下端靠重力与煤或煤矸石动态接触并形成回路；挠性电极最低点的与导电输送装置不接触，挠性电极上端通过导线与电源模块的高压端连接；
所述电源模块，高压端输出高频脉冲直流电，电源模块采用8-10KV高频直流电源；
所述采样装置，检测电源模块输出的电流或电压并向控制装置输出开关量、模拟量或数字量，控制装置根据采样装置输出的信息，识别与挠性电极接触的是煤块或煤矸石，控制分拣执行机构动作，实现煤与矸石的分离。
4.一种识别煤与煤矸石的方法，其特征在于：根据煤与煤矸石的电阻值不同进行识别，煤具有绝缘性质，不导电，煤矸石具有导电性，通过对煤与煤矸石进行动态接触通电，测量电流参数，识别煤与煤矸石。
5.根据权利要求4所述的一种识别煤与煤矸石的方法，其特征在于：根据挠性电极与煤接触时有无电流通过或者通过的电流级别差异，来识别与挠性电极接触的是煤块或煤矸石。
6.根据权利要求4或5所述的一种识别煤与煤矸石的方法，其特征在于：对煤与煤矸石施加8-10KV高压脉冲直流电，频率20KHz，如果是煤，没有电流通过，也就是电流≦1微安；如果是煤矸石，电阻值依据出产地不同有所变化，分布在1-5兆欧之间，对其施加10KV高压脉冲直流电，频率20KHz，通过的电流达到5-20毫安。
7.根据权利要求4或5所述的一种识别煤与煤矸石的方法，其特征在于具体的识别步骤：
采用一种识别煤与煤矸石的专用设备进行识别，该设备包含导电输送装置（1）、排队机构（2）、采样装置（3）、电源模块（4）、挠性电极（5）、控制装置（6）和分拣执行机构（7），导电输送装置（1）上设有排队机构（2），导电输送装置（1）的上设有挠性电极（5），挠性电极（5）的输出与采样装置（3）连接，电源模块（4）、控制装置（6）分别连接采样装置（3），控制装置（6）连接分拣执行机构（7），分拣执行机构（7）设置在导电输送装置（1）的尾部；
导电输送装置上面煤和煤矸石，经过排队机构（2）后，块状物料依次排队并留有间隙，在经过挠性电极（5）下方时，依次与挠性电极接触，相当于一个电阻依次串联在回路中，根据施挠性电极与煤接触时有无电流通过或者通过的电流级别差异，来识别与挠性电极接触的是煤块或煤矸石。
8.根据权利要求7所述的一种识别煤与煤矸石的方法，其特征在于详细识别步骤：上位输送机构的煤和煤矸石进入导电输送装置（1），排队机构根据导电输送装置的宽度和煤、煤矸石的大小，把煤和煤矸石沿输送方向排成一行或几行便于识别；导电输送装置（1）带动煤和煤矸石移动，煤和煤矸石与上方的挠性电极动态接触，挠性电极最低点的与导电输送装置不接触，挠性电极带有电源模块（4）提供的高压电；采样装置，检测电源模块与挠性电极的电流，并向控制装置输出信息，控制装置根据采样装置输出的信息，根据是否有电流通过或者通过的电流数量级不同，识别与挠性电极接触的是煤块或煤矸石。
9.根据权利要求8所述的一种识别煤与煤矸石的方法，其特征在于：完成识别后，控制装置驱动分拣执行机构动作，实现煤与矸石的分离；所述分拣执行机构（7）下方，设置与分拣执行机构（7）匹配的煤矸石输送带（8）和煤输送带（9），识别出来的煤块，进入煤输送带（9）；识别出来的煤矸石进入煤矸石输送带（8）。
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