CN113899875B - 煤质智能化验系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于煤炭化验技术领域，用于解决目前难以将各个操作流程和设备有序结合起来，操作复杂，化验效率低，且难以自动得出煤炭的品质状况和品质等级，使用效果差的问题，具体是煤质智能化验系统，包括智能控制单元、样品供给单元、样品运输单元、煤炭检测单元和煤炭分析单元；本发明通过自动化和智能化控制，将传统煤炭检测项目和环节串联起来，实现各个操作流程和设备的有序结合，操作简单，化验效率高，省时省力，降低了化验成本，且通过设置样品分析单元能够将各项检测数据结合起来并自动进行分析计算以得到煤炭的品质状况，并能够对煤炭品质等级进行自动划分的功能，分析结果和划分结果十分准确，使用效果好。

Description

煤质智能化验系统

技术领域

本发明涉及煤炭化验技术领域，具体是煤质智能化验系统。

背景技术

煤炭，简称煤，是远古植物遗骸埋在地层下并经过地壳隔绝空气的压力和温度条件下作用而产生的碳化化石矿物，主要被人类开采用作燃料，煤炭对于现代化工业来说，无论是重工业，还是轻工业，无论是能源工业、冶金工业、化学工业、机械工业，还是轻纺工业、食品工业、交通运输业，都发挥着重要的作用，各种工业部门都在一定程度上要消耗一定量的煤炭；

煤炭行业中，通常需要对开采的煤炭进行化验，目前主要通过人工操作的方式对煤炭的各项检测项目进行一步步地检测，难以将各个操作流程和设备有序结合起来，操作复杂，化验效率低，耗费了大量人力，增加了化验成本，且难以将各项检测数据结合起来并自动进行分析计算以得到煤炭的品质状况和品质等级，有待进行改善的问题；

针对上述的技术缺陷，现提出一种解决方案。

发明内容

本发明的目的在于提供煤质智能化验系统，通过自动化和智能化控制，将传统煤炭检测项目和环节串联起来，用机械装置替代人工操作，有助于实现整个煤质检测流程的无人值守，不需通过人工操作的方式对煤炭的各项检测项目进行一步步地检测，实现各个操作流程和设备的有序结合，操作简单，化验效率高，省时省力，降低了化验成本，且通过设置样品分析单元能够将各项检测数据结合起来并自动进行分析计算以得到煤炭的品质状况，并能够对煤炭品质等级进行自动划分的功能，分析结果和划分结果十分准确，使用效果好，解决了目前主要通过人工操作的方式对煤炭的各项检测项目进行一步步地检测，难以将各个操作流程和设备有序结合起来，操作复杂，化验效率低，耗费了大量人力，增加了化验成本，且难以将各项检测数据结合起来并自动进行分析计算以得到煤炭的品质状况和品质等级，使用效果差，有待进行改善的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

煤质智能化验系统，包括智能控制单元、样品供给单元、样品运输单元、煤炭检测单元、煤炭分析单元、容器处理单元、存储显示单元和后台控制终端，所述智能控制单元通过工业以太网与样品供给单元、样品运输单元、煤炭检测单元、煤炭分析单元、容器处理单元、存储显示单元、后台控制终端通信连接，以实现对各组功能单元的控制和实现信息传输；

所述样品供给单元，用于对煤炭样品进行存储，并基于各项检测项目的重量要求进行所需样品供给；

所述样品输送单元，用于将各项检测项目所需的样品准确输送至对应的检测位置处，以待后续对煤炭样品进行检测；

所述煤炭检测单元，基于待检测项目对煤炭品质进行检测，并获得煤炭各项检测项目的检测数据；

所述煤炭分析单元，用于基于煤炭各项检测数据进行分析，得到煤炭的品质状况和品质等级；

所述容器处理单元，用于对使用后的容器进行处理，以待后续化验继续使用；

所述存储显示单元，用于对煤炭的检测数据和分析信息进行存储，以及对煤炭的检测数据和分析信息进行显示；

所述后台控制终端，用于向智能控制单元发送控制指令以远程控制各个功能单元的运作，以及接收煤炭的检测数据、分析信息和各个功能单元的运作状态信息。

进一步的，所述样品供给单元包括煤样缓存装置、取样加样装置、取盖加盖装置、智能称量装置、弃样装置和取样器清扫装置，其中，煤样缓存装置用于对煤样进行储存，煤炭缓存装置包括样品瓶和存放架，制备好的分析煤样装于样品瓶中，样品瓶放置于存放架上，取样加样装置通过取样器进行样品的取样和向装样器皿内加样，取盖加盖装置用于器皿盖的取放，智能称量装置用于加样过程中的称量，以保证各化验项目样品称量的重量及精度处于标准要求范围内，弃样装置用于统一收集加样称量后取样器内多余的样品，取样器清扫装置用于保证在每个样品取样、加样、称量、弃样完成后，将取样器清扫干净以防止样品交叉污染。

进一步的，所述煤炭检测单元包括水分检测及干燥冷却工作站、灰分/挥发分检测及冷却工作站、库仑硫含量检测工作站和发热量检测工作站，其中，水分检测及干燥工作冷却站用于对煤炭的水分含量进行检测以获得煤炭的含水量数据，灰分/挥发分检测及冷却工作站用于对煤炭的灰分和挥发分进行检测以获得煤炭的灰分量数据和挥发分量数据，库仑硫含量检测工作站用于对煤炭中的硫含量进行检测以获得煤炭的硫含量数据，发热量检测工作站用于对煤炭的发热量进行检测并获得煤炭的发热量数据。

进一步的，所述水分检测及干燥工作冷却站包括鼓风干燥箱，工作站按照GB/T212煤的工业分析方法进行水分测定，水分测定试样为盛有(1±0.1)g一般分析煤样的玻璃称量瓶，具体检测过程如下：将水分测定试样输送至水分测定系统处，通过机械传动方式将水分待测样品放入鼓风干燥箱内，鼓风干燥箱内的温度保持在105-110℃，干燥一定时间后将样品称量瓶取出，盖上称量瓶盖，通过机械传动放入干燥器冷却至室温后称量，通过计算水分测定试样在测试前、后的重量之差得到煤炭的含水量数据。

进一步的，所述灰分/挥发分检测及冷却工作站包括马弗炉，工作站按照GB/T 212煤的工业分析方法进行灰分测定和挥发分测定，其中，灰分测定试样为盛有(1±0.1)g一般分析煤样的灰皿，挥发分测定试样为盛有(1±0.01)g一般分析煤样且盖上盖子的挥发分坩埚，具体检测过程如下：将灰分测定试样/挥发分测定试样输送至灰分测定系统处/挥发分测定系统处，通过机械传动方式将灰分待测样品/挥发分待测样品放入马弗炉，根据标准GB/T212所要求的步骤进行灰分测定/挥发分测定，通过测定后得到煤炭的灰分数据和挥发分数据。

进一步的，所述库仑硫含量检测工作站包括库仑硫测定仪，硫含量测定试样为盛有(0.05±0.005)g空气干燥煤样的瓷舟，且煤样上均匀覆盖一薄层三氧化钨，具体测定过程如下：将硫含量测定试样输送至硫含量测定系统处，通过机械传动方式将硫含量待测样品放入测硫仪进样处，根据标准GB/T214所要求的步骤进行硫含量测定，通过测定后得到煤炭的含硫量数据；

所述发热量检测工作站包括双筒量热仪，发热量测定试样为盛有(0.9-1.1)g空气干燥煤样的燃烧皿，具体检测过程如下：将燃烧皿运输至发热量测定系统处，点火丝以固定形状放入煤样中，且点火丝不与燃烧皿壁接触，燃烧皿与氧弹对应关系，通过检测后得到煤炭的发热量数据。

进一步的，所述煤炭分析单元的分析过程包括以下步骤：

步骤一、采集煤炭的检测数据，包括煤炭含水量、煤炭灰分量、煤炭挥发分量、煤炭硫含量和煤炭发热量数据，并依次标记为Pa、Pz、Pn、Pm和Pt；

步骤二、对比煤炭硫含量Pm与预先设置的硫含量阈值Pmx，若Pm＜Pmx，则煤炭质量符合环境要求，判定煤炭质量合格，并进行步骤五；若Pm≥Pmx，则进行步骤三；

步骤三、煤炭检测单元重新对该批煤炭进行i次硫含量检测，并将检测结果标记为Pm1、Pm2、……Pmi，煤炭分析单元获取i次的硫含量数据，并根据公式分析获得该批煤炭的硫含量均值Pm，其中，i≥3；

步骤四、获取预先设置的硫含量阈值Pmx，对比该批煤炭的硫含量均值Pm与预先设置的硫含量阈值Pmx，若Pm＜Pmx，则煤炭质量符合环境要求，判定煤炭质量合格，并进行步骤五；若Pm≥Pmx，则判定煤炭质量不符合环境要求，判定煤炭质量不合格，并结束分析操作；

步骤五、基于获取的煤炭检测数据，并根据煤炭质量分析公式分析得到煤炭品质数据HQ；

步骤六、获取煤炭品质预设值，并标记为HQ1、HQ2、HQ3、HQ4，且0＜HQ1＜HQ2＜HQ3＜HQ4，比对煤炭品质数据和煤炭品质预设值，以得到煤炭的品质等级，具体比对过程如下：

若HQ＜HQ1，则判定煤炭的质量为“极差”，若HQ1≤HQ＜HQ2，则判定煤炭的质量为“较差”，若HQ2≤HQ＜HQ3，则判定煤炭的质量为“及格”，若HQ3≤HQ＜HQ4，则判定煤炭的质量为“良好”，若HQ4≤HQ，则判定煤炭的质量为“优秀”；

步骤七、发送煤炭分析信息至智能主控单元，智能主控单元将分析信息发送至存储显示单元和后台控制终端。

进一步的，该化验系统还包括样品处理单元，所述样品处理单元用于对样品进行处理以使其符合检测要求，且样品处理单元包括收集筛选箱和粉碎箱，收集筛选箱内开设有第一收集室、第二收集室、传动带和连接块，所述第一收集室和第二收集室通过竖板隔开，且竖板上设有开口，所述第一收集室内安装有斜板，所述斜板上通过螺栓固定安装有筛板，且斜板朝开口的方向向下倾斜；

所述粉碎箱内开设有进料仓、出料仓和多组圆弧状粉碎腔，且进料仓位于圆弧状粉碎腔的上方，所述出料仓位于圆弧状粉碎腔的下方，所述粉碎箱的底部安装有与出料仓连通的集料斗，所述集料斗的底部安装有输料管，且输料管向下延伸入第一收集室内；所述圆弧状粉碎腔内设有转盘，所述转盘的外周面均匀安装有破碎球，且破碎球的表面设有破碎齿；

所述粉碎箱的外壁通过电机座固定安装有驱动电机，所述驱动电机的输出端安装有第一转轴，且第一转轴与各组转盘的中部固定连接，所述收集筛选箱上通过轴承转动安装有第二转轴，所述第一转轴与第二转轴通过传动带传动连接；所述连接块安装在第二转轴上并位于斜板的下方，所述连接块上安装有连接柱，所述连接柱远离连接块的一端安装有橡胶球。

进一步的，所述连接柱包括连接杆、固定筒、导向杆、凸起和弹簧，所述固定筒与连接块固定连接，所述连接杆与橡胶球连接，且连接杆远离橡胶球的一端插入固定筒内，所述固定筒内设有导向杆，所述凸起设置在连接杆上并位于固定筒内，且凸起与导向杆滑动连接，所述弹簧套设于导向杆的外周面，且弹簧与凸起连接。

进一步的，所述容器处理单元包括容器收集装置、容器清扫装置、容器分类装置和容器摆放台架，其中，容器收集装置用于将使用后的容器统一收集进行处理，且需要进行煅烧操作的器皿按照标准要求统一完成后再进行收集；

容器清扫装置用于对容器进行吹扫清扫，以除去容器内残留的样品；容器分类装置用于对清扫后的容器进行准确分类，将不同项目使用的容器分类摆放到容器摆放台架上，以等待后续化验继续使用。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明中，通过样品供给单元进行样品供给，样品输送单元将各项检测项目所需的样品准确输送至对应的检测位置处，煤炭检测单元基于待检测项目对煤炭品质进行检测，煤炭分析单元基于煤炭各项检测数据进行分析，容器处理单元对使用后的容器进行处理，存储显示单元对煤炭的检测数据和分析信息进行存储和显示，通过自动化和智能化控制，将传统煤炭检测项目和环节串联起来，用机械装置替代人工操作，有助于实现整个煤质检测流程的无人值守，不需通过人工操作的方式对煤炭的各项检测项目进行一步步地检测，实现各个操作流程和设备的有序结合，操作简单，化验效率高，省时省力，降低了化验成本；

2、本发明中，通过设置样品分析单元，在样品分析单元对煤炭各项检测数据进行分析后，能够得出煤炭的品质状况的品质等级，实现将各项检测数据结合起来并自动进行分析计算以得到煤炭的品质状况，并能够对煤炭品质等级进行自动划分的功能，分析结果和划分结果十分准确，使用效果好；

3、本发明中，通过设置样品处理单元，能够对煤炭进行有效粉碎和筛选，以使煤炭样品的粒径符合检测要求，有助于提高后续检测结果的精确性，且通过单电机驱动以使粉碎和筛选过程同步进行，结构简单，降低了设备成本，使用效果好。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明；

图1为本发明的整体结构框图；

图2为本发明中样品供给单元的结构框图；

图3为本发明中煤炭检测单元的结构框图；

图4为本发明中容器处理单元的结构框图；

图5为本发明中样品处理单元的结构示意图；

图6为样品处理单元中粉碎箱的侧视图；

图7为图5中A部分的放大图；

图8为图5中连接柱的结构示意图。

附图标记：1、收集筛选箱；2、粉碎箱；3、第一收集室；4、第二收集室；5、竖板；6、开口；7、斜板；8、筛板；9、驱动电机；10、进料仓；11、出料仓；12、圆弧状粉碎腔；13、转盘；14、第一转轴；15、破碎球；16、破碎齿；17、集料斗；18、输料管；19、传动带；20、第二转轴；21、连接块；22、连接柱；23、橡胶球；221、连接杆；222、固定筒；223、导向杆；224、凸起；225、弹簧。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

如图1-4所示，本发明提出的煤质智能化验系统，包括智能控制单元，智能控制单元通过工业以太网与样品供给单元、样品运输单元、煤炭检测单元、煤炭分析单元、容器处理单元、存储显示单元、后台控制终端通信连接，以实现对各组功能单元的控制和实现信息传输；后台控制终端用于向智能控制单元发送控制指令以远程控制各个功能单元的运作，以及接收煤炭的检测数据、分析信息和各个功能单元的运作状态信息，有助于进行远程控制；

样品供给单元，用于对煤炭样品进行存储，并基于各项检测项目的重量要求进行所需样品供给；样品供给单元包括煤样缓存装置、取样加样装置、取盖加盖装置、智能称量装置、弃样装置和取样器清扫装置，其中，煤样缓存装置用于对煤样进行储存，煤炭缓存装置包括样品瓶和存放架，制备好的分析煤样装于样品瓶中，样品瓶放置于存放架上，且存放架的设计满足便于人工取放和机械自动取放，取样加样装置通过取样器从样品瓶内进行样品取样和向装样器皿内加样，取样前应摇晃样品瓶以使瓶内样品均匀分布，取样器在瓶中取出一定量的煤样并运输到已称量去皮的器皿处，向器皿内加样重量需满足各化验项目标准要求，且在取样、运输、加样的过程中，能够保证样品不撒落在环境和装置中，以及样品不与除取样器和器皿外的其他装置接触；

取盖加盖装置用于器皿盖的取放，取放盖子时能够保证容器内样品不撒落在外，且盖子的放置定位精确，器皿盖在全部化验过程中始终保证与器皿准确对应，以避免出现错盖现象，智能称量装置用于加样过程中的称量，以保证各化验项目样品称量的重量及精度处于标准要求范围内，称量读数时与环境隔离，避免环境对结果的影响，弃样装置用于统一收集加样称量后取样器内多余的样品，取样器清扫装置用于保证在每个样品取样、加样、称量、弃样完成后，将取样器清扫干净以防止样品交叉污染；

样品输送单元，用于将各项检测项目所需的样品准确输送至对应的检测位置处，以待后续对煤炭样品进行检测；样品输送单元主要包括托板、运输车和传送带，托板用于放置多个器皿，在自动化过程中通过对托板的运输实现整板器皿的运输，不同类型的器皿对应不同类型的托板，托板上设计特定的凹槽与器皿底部形状对应，保证器皿稳定放置在凹槽内，带盖的器皿需在每个器皿的凹槽旁设计放置器皿盖的凹槽，每批样品化验流程中，器皿放置的定位坐标需与其盛放的煤样信息固定对应；运输车作为样品转运的工具，由控制系统根据工作节拍统一调配，将装载样品器皿的托板运输到化验系统的各个单元模块处，传送带连通化验系统的各个功能模块，作为运输车运行的通道；

煤炭检测单元，基于待检测项目对煤炭品质进行检测，并获得煤炭各项检测项目的检测数据；煤炭检测单元包括水分检测及干燥冷却工作站、灰分/挥发分检测及冷却工作站、库仑硫含量检测工作站和发热量检测工作站，其中，水分检测及干燥工作冷却站用于对煤炭的水分含量进行检测以获得煤炭的含水量数据，灰分/挥发分检测及冷却工作站用于对煤炭的灰分和挥发分进行检测以获得煤炭的灰分量数据和挥发分量数据，库仑硫含量检测工作站用于对煤炭中的硫含量进行检测以获得煤炭的硫含量数据，发热量检测工作站用于对煤炭的发热量进行检测并获得煤炭的发热量数据；

水分检测及干燥工作冷却站的核心检测设备为鼓风干燥箱，工作站按照GB/T212煤的工业分析方法进行水分测定，水分测定试样为盛有(1±0.1)g一般分析煤样的玻璃称量瓶，具体检测过程如下：将水分测定试样输送至水分测定系统处，通过机械传动方式将水分待测样品放入鼓风干燥箱内，鼓风干燥箱内的温度保持在105-110℃，干燥一定时间后将样品称量瓶取出，盖上称量瓶盖，通过机械传动放入干燥器冷却至室温后称量，通过计算水分测定试样在测试前、后的重量之差得到煤炭的含水量数据，能够实现自动进样、升温、控温、取样、冷却、器皿清扫功能，完成自动检测流程，精度满足国标要求；

灰分/挥发分检测及冷却工作站的核心检测设备为马弗炉，工作站按照GB/T212煤的工业分析方法进行灰分测定和挥发分测定，其中，灰分测定试样为盛有(1±0.1)g一般分析煤样的灰皿，挥发分测定试样为盛有(1±0.01)g一般分析煤样且盖上盖子的挥发分坩埚，具体检测过程如下：将灰分测定试样/挥发分测定试样输送至灰分测定系统处/挥发分测定系统处，通过机械传动方式将灰分待测样品/挥发分待测样品放入马弗炉，根据标准GB/T212所要求的步骤进行灰分测定/挥发分测定，通过测定后得到煤炭的灰分数据和挥发分数据；

库仑硫含量检测工作站的核心检测设备为库仑硫测定仪，硫含量测定试样为盛有(0.05±0.005)g空气干燥煤样的瓷舟，且煤样上均匀覆盖一薄层三氧化钨，具体测定过程如下：将硫含量测定试样输送至硫含量测定系统处，通过机械传动方式将硫含量待测样品放入测硫仪进样处，根据标准GB/T214所要求的步骤进行硫含量测定，通过测定后得到煤炭的含硫量数据；

发热量检测工作站的核心检测设备为双筒量热仪，发热量测定试样为盛有(0.9-1.1)g空气干燥煤样的燃烧皿，具体检测过程如下：将燃烧皿运输至发热量测定系统处，点火丝以固定形状放入煤样中，且点火丝不与燃烧皿壁接触，燃烧皿与氧弹对应关系，通过检测后得到煤炭的发热量数据，能够实现氧弹自动泄压、装样、点火丝安装、旋盖、充氧等精细化操作流程自动化，能够按国标操作要求完成发热量测定流程，精度满足国标要求；

煤炭分析单元，用于基于煤炭各项检测数据进行分析，得到煤炭的品质状况和品质等级；煤炭分析单元的分析过程包括以下步骤：

步骤一、采集煤炭的检测数据，包括煤炭含水量、煤炭灰分量、煤炭挥发分量、煤炭硫含量和煤炭发热量数据，并依次标记为Pa、Pz、Pn、Pm和Pt；

步骤二、对比煤炭硫含量Pm与预先设置的硫含量阈值Pmx，若Pm＜Pmx，则煤炭质量符合环境要求，判定煤炭质量合格，并进行步骤五；若Pm≥Pmx，则进行步骤三；

步骤三、煤炭检测单元重新对该批煤炭进行i次硫含量检测，并将检测结果标记为Pm1、Pm2、……Pmi，煤炭分析单元获取i次的硫含量数据，并根据公式分析获得该批煤炭的硫含量均值Pm，其中，i≥3，ω为误差修正因子，取值为0.968；

步骤四、获取预先设置的硫含量阈值Pmx，对比该批煤炭的硫含量均值Pm与预先设置的硫含量阈值Pmx，若Pm＜Pmx，则煤炭质量符合环境要求，判定煤炭质量合格，并进行步骤五；若Pm≥Pmx，则判定煤炭质量不符合环境要求，判定煤炭质量不合格，并结束分析操作；

步骤五、基于获取的煤炭检测数据，并根据煤炭质量分析公式分析

得到煤炭品质数据HQ，且β为预设修正因子，取值为1.037，k1、k2、k3、k4、k5均为预设比例系数，且k1、k2、k3、k4、k5均大于0；上述公式是通过采集大量数据进行软件模拟得出且选取与真实值接近的一个公式，公式中的系数是由本领域技术人员根据实际情况进行设置；

步骤六、获取煤炭品质预设值，并标记为HQ1、HQ2、HQ3、HQ4，且0＜HQ1＜HQ2＜HQ3＜HQ4，比对煤炭品质数据和煤炭品质预设值，以得到煤炭的品质等级，具体比对过程如下：

若HQ＜HQ1，则判定煤炭的质量为“极差”，若HQ1≤HQ＜HQ2，则判定煤炭的质量为“较差”，若HQ2≤HQ＜HQ3，则判定煤炭的质量为“及格”，若HQ3≤HQ＜HQ4，则判定煤炭的质量为“良好”，若HQ4≤HQ，则判定煤炭的质量为“优秀”；

步骤七、发送煤炭分析信息至智能主控单元，智能主控单元将分析信息发送至存储显示单元和后台控制终端；

容器处理单元，用于对使用后的容器进行处理，以待后续化验继续使用；容器处理单元包括容器收集装置、容器清扫装置、容器分类装置和容器摆放台架，其中，容器收集装置用于将使用后的容器统一收集进行处理，且需要进行煅烧操作的器皿按照标准要求统一完成后再进行收集；容器清扫装置用于对容器进行吹扫清扫，以除去容器内残留的样品；容器分类装置用于对清扫后的容器进行准确分类，将不同项目使用的容器分类摆放到容器摆放台架上，以等待后续化验继续使用；存储显示单元，用于对煤炭的检测数据和分析信息进行存储，以及对煤炭的检测数据和分析信息进行显示。

实施例二：

如图5-7所示，本实施例与实施例1的区别在于，该化验系统还包括样品处理单元，样品处理单元用于对样品进行处理以使其符合检测要求，且样品处理单元包括收集筛选箱1和粉碎箱2，收集筛选箱1内开设有第一收集室3、第二收集室4、传动带19和连接块21，第一收集室3和第二收集室4通过竖板5隔开，且竖板5上设有开口6，第一收集室3内安装有斜板7，斜板7上通过螺栓固定安装有筛板8，且斜板7朝开口6的方向向下倾斜；筛板8对下落的样品进行筛选，第一收集室3的下部对筛选合格的样品进行收集，筛选后不合格的样品通过开口6进入第二收集室4内，第二收集室4对不合格样品进行收集；

粉碎箱2内开设有进料仓10、出料仓11和多组圆弧状粉碎腔12，且进料仓10位于圆弧状粉碎腔12的上方，出料仓11位于圆弧状粉碎腔12的下方，煤炭样品经过进料仓10均匀进入各组圆弧状粉碎腔12内，样品在圆弧状粉碎腔12内经过破碎后落入出料仓11内，粉碎箱2的底部安装有与出料仓11连通的集料斗17，出料仓11内的样品落入集料斗17内，集料斗17的底部安装有输料管18，且输料管18向下延伸入第一收集室3内，集料斗17对破碎后的样品进行收集，并通过输料管18将破碎后的样品输送入第一收集室3内并落至斜板7的上部；圆弧状粉碎腔12内设有转盘13，转盘13的外周面均匀安装有破碎球15，且破碎球15的表面设有破碎齿16；

粉碎箱2的外壁通过电机座固定安装有驱动电机9，驱动电机9的输出端安装有第一转轴14，且第一转轴14与各组转盘13的中部固定连接，破碎时，驱动电机9使第一转轴14进行转动，第一转轴14带动各组转盘13进行转动，各组转盘13上的破碎球15和破碎齿16对样品进行破碎，收集筛选箱1上通过轴承转动安装有第二转轴20，第一转轴14与第二转轴20通过传动带19传动连接；连接块21安装在第二转轴20上并位于斜板7的下方，连接块21上安装有连接柱22，连接柱22远离连接块21的一端安装有橡胶球23；

粉碎过程中，第一转轴14通过传动带19带动第二转轴20进行转动，从而通过连接块21带动连接柱22进行竖直方向转动，橡胶球23随之进行转动以不断碰击斜板7的下部，以使斜板7不断振动，不仅能够有效防止筛板8的筛孔堵塞，还有助于使不合格的样品朝开口6的方向运动，且通过单电机驱动以使粉碎和筛选过程同步进行，结构简单，降低了设备成本，使用效果好。

实施例三：

如图8所示，本实施例与实施例1、实施例2的区别在于，连接柱22包括连接杆221、固定筒222、导向杆223、凸起224和弹簧225，固定筒222与连接块21固定连接，连接杆221与橡胶球23连接，且连接杆221远离橡胶球23的一端插入固定筒222内，固定筒222内设有导向杆223，导向杆223的数目为多组，凸起224设置在连接杆221上并位于固定筒222内，且凸起224的数目为多组并与对应的导向杆223滑动连接，弹簧225套设于导向杆223的外周面，且弹簧225与凸起224连接，在连接柱22的转动过程中，由于连接杆221与固定筒222活动连接，且通过设置弹簧225以使连接杆221能够进行弹性伸缩，具有一定的缓冲作用，有助于降低碰击过程对斜板7带来的损害。

本发明的工作原理：使用时，通过样品供给单元对煤炭样品进行存储，并基于各项检测项目的重量要求进行所需样品供给，样品输送单元将各项检测项目所需的样品准确输送至对应的检测位置处，煤炭检测单元基于待检测项目对煤炭品质进行检测，并获得煤炭各项检测项目的检测数据；煤炭分析单元基于煤炭各项检测数据进行分析，得到煤炭的品质状况和品质等级，容器处理单元对使用后的容器进行处理，以待后续化验继续使用，存储显示单元，用于对煤炭的检测数据和分析信息进行存储，以及对煤炭的检测数据和分析信息进行显示，通过自动化和智能化控制，将传统煤炭检测项目和环节串联起来，用机械装置替代人工操作，有助于实现整个煤质检测流程的无人值守，不需通过人工操作的方式对煤炭的各项检测项目进行一步步地检测，实现各个操作流程和设备的有序结合，操作简单，化验效率高，省时省力，降低了化验成本；

且通过后台控制终端向智能控制单元发送控制指令以远程控制各个功能单元的运作，以及接收煤炭的检测数据、分析信息和各个功能单元的运作状态信息，有助于进行远程控制；通过设置样品处理单元，能够对煤炭进行有效粉碎和筛选，以使煤炭样品的粒径符合检测要求，有助于提高后续检测结果的精确性，且通过单电机驱动以使粉碎和筛选过程同步进行，结构简单，降低了设备成本，使用效果好；

在进行煤炭品质分析时，首先采集煤炭含水量、煤炭灰分量、煤炭挥发分量、煤炭硫含量和煤炭发热量数据，并依次标记为Pa、Pz、Pn、Pm和Pt；然后对比煤炭硫含量Pm与预先设置的硫含量阈值Pmx，若Pm＜Pmx，则煤炭质量符合环境要求，判定煤炭质量合格，并继续进行下一步的分析；若Pm≥Pmx，则重新对该批煤炭进行多次硫含量检测，将多组检测数据求并获得该批煤炭的硫含量平均值Pm，继续对比该批煤炭的硫含量均值Pm与预先设置的硫含量阈值Pmx，若Pm＜Pmx，则煤炭质量符合环境要求，判定煤炭质量合格，并继续进行下一步的分析；若Pm≥Pmx，则判定煤炭质量不符合环境要求，判定煤炭质量不合格，并结束分析操作；

下一步的分析主要基于获取的煤炭检测数据并根据煤炭质量分析公式分析得到煤炭品质数据HQ，并将煤炭品质数据与煤炭品质预设值进行对比以得到煤炭的品质等级，从而确定煤炭的品质等级为“极差”、“较差”、“及格”、“良好”或“优秀”，实现将各项检测数据结合起来并自动进行分析计算以得到煤炭的品质状况，并能够对煤炭品质等级进行自动划分，使用效果好。

以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (2)

1.煤质智能化验系统，包括智能控制单元、样品供给单元、样品运输单元、煤炭检测单元、煤炭分析单元、容器处理单元、存储显示单元和后台控制终端，其特征在于，所述智能控制单元通过工业以太网与样品供给单元、样品运输单元、煤炭检测单元、煤炭分析单元、容器处理单元、存储显示单元、后台控制终端通信连接，以实现对各组功能单元的控制和实现信息传输；

所述样品供给单元，用于对煤炭样品进行存储，并基于各项检测项目的重量要求进行所需样品供给；

所述样品输送单元，用于将各项检测项目所需的样品准确输送至对应的检测位置处，以待后续对煤炭样品进行检测；

所述煤炭检测单元，基于待检测项目对煤炭品质进行检测，并获得煤炭各项检测项目的检测数据；

所述煤炭分析单元，用于基于煤炭各项检测数据进行分析，得到煤炭的品质状况和品质等级；

所述容器处理单元，用于对使用后的容器进行处理，以待后续化验继续使用；

所述存储显示单元，用于对煤炭的检测数据和分析信息进行存储，以及对煤炭的检测数据和分析信息进行显示；

所述后台控制终端，用于向智能控制单元发送控制指令以远程控制各个功能单元的运作，以及接收煤炭的检测数据、分析信息和各个功能单元的运作状态信息；

所述样品供给单元包括煤样缓存装置、取样加样装置、取盖加盖装置、智能称量装置、弃样装置和取样器清扫装置，其中，煤样缓存装置用于对煤样进行储存，煤炭缓存装置包括样品瓶和存放架，制备好的分析煤样装于样品瓶中，样品瓶放置于存放架上，取样加样装置通过取样器进行样品的取样和向装样器皿内加样，取盖加盖装置用于器皿盖的取放，智能称量装置用于加样过程中的称量，以保证各化验项目样品称量的重量及精度处于标准要求范围内，弃样装置用于统一收集加样称量后取样器内多余的样品，取样器清扫装置用于保证在每个样品取样、加样、称量、弃样完成后，将取样器清扫干净以防止样品交叉污染；

所述煤炭检测单元包括水分检测及干燥冷却工作站、灰分/挥发分检测及冷却工作站、库仑硫含量检测工作站和发热量检测工作站，其中，水分检测及干燥工作冷却站用于对煤炭的水分含量进行检测以获得煤炭的含水量数据，灰分/挥发分检测及冷却工作站用于对煤炭的灰分和挥发分进行检测以获得煤炭的灰分量数据和挥发分量数据，库仑硫含量检测工作站用于对煤炭中的硫含量进行检测以获得煤炭的硫含量数据，发热量检测工作站用于对煤炭的发热量进行检测并获得煤炭的发热量数据；

所述水分检测及干燥工作冷却站包括鼓风干燥箱，工作站按照GB/T212煤的工业分析方法进行水分测定，水分测定试样为盛有(1±0.1)g一般分析煤样的玻璃称量瓶，具体检测过程如下：将水分测定试样输送至水分测定系统处，通过机械传动方式将水分待测样品放入鼓风干燥箱内，鼓风干燥箱内的温度保持在105-110℃，干燥一定时间后将样品称量瓶取出，盖上称量瓶盖，通过机械传动放入干燥器冷却至室温后称量，通过计算水分测定试样在测试前、后的重量之差得到煤炭的含水量数据；

所述灰分/挥发分检测及冷却工作站包括马弗炉，工作站按照GB/T212煤的工业分析方法进行灰分测定和挥发分测定，其中，灰分测定试样为盛有(1±0.1)g一般分析煤样的灰皿，挥发分测定试样为盛有(1±0.01)g一般分析煤样且盖上盖子的挥发分坩埚，具体检测过程如下：将灰分测定试样/挥发分测定试样输送至灰分测定系统处/挥发分测定系统处，通过机械传动方式将灰分待测样品/挥发分待测样品放入马弗炉，根据标准GB/T212所要求的步骤进行灰分测定/挥发分测定，通过测定后得到煤炭的灰分数据和挥发分数据；

所述库仑硫含量检测工作站包括库仑硫测定仪，硫含量测定试样为盛有(0.05±0.005)g空气干燥煤样的瓷舟，且煤样上均匀覆盖一薄层三氧化钨，具体测定过程如下：将硫含量测定试样输送至硫含量测定系统处，通过机械传动方式将硫含量待测样品放入测硫仪进样处，根据标准GB/T214所要求的步骤进行硫含量测定，通过测定后得到煤炭的含硫量数据；

所述发热量检测工作站包括双筒量热仪，发热量测定试样为盛有(0.9-1.1)g空气干燥煤样的燃烧皿，具体检测过程如下：将燃烧皿运输至发热量测定系统处，点火丝以固定形状放入煤样中，且点火丝不与燃烧皿壁接触，燃烧皿与氧弹对应关系，通过检测后得到煤炭的发热量数据；

所述煤炭分析单元的分析过程包括以下步骤：

步骤一、采集煤炭的检测数据，包括煤炭含水量、煤炭灰分量、煤炭挥发分量、煤炭硫含量和煤炭发热量数据，并依次标记为Pa、Pz、Pn、Pm和Pt；

步骤二、对比煤炭硫含量Pm与预先设置的硫含量阈值Pmx，若Pm＜Pmx，则煤炭质量符合环境要求，判定煤炭质量合格，并进行步骤五；若Pm≥Pmx，则进行步骤三；

步骤三、煤炭检测单元重新对该批煤炭进行i次硫含量检测，并将检测结果标记为Pm1、Pm2、……Pmi，煤炭分析单元获取i次的硫含量数据，并根据公式

分析获得该批煤炭的硫含量Pm的均值，其中，i≥3，/>为误差修正因子，取值为0.968；

步骤四、获取预先设置的硫含量阈值Pmx，对比该批煤炭的硫含量Pm的均值与预先设置的硫含量阈值Pmx，若硫含量Pm的均值＜Pmx，则煤炭质量符合环境要求，判定煤炭质量合格，并进行步骤五；若硫含量Pm的均值≥Pmx，则判定煤炭质量不符合环境要求，判定煤炭质量不合格，并结束分析操作；

步骤五、基于获取的煤炭检测数据，并根据煤炭质量分析公式

分析得到煤炭品质数据HQ，且/>为预设修正因子，取值为1.037，k1、k2、k3、k4、k5均为预设比例系数，且k1、k2、k3、k4、k5均大于0；

步骤六、获取煤炭品质预设值，并标记为HQ1、HQ2、HQ3、HQ4，且0＜HQ1＜HQ2＜HQ3＜HQ4，比对煤炭品质数据和煤炭品质预设值，以得到煤炭的品质等级，具体比对过程如下：

若HQ＜HQ1，则判定煤炭的质量为“极差”，若HQ1≤HQ＜HQ2，则判定煤炭的质量为“较差”，若HQ2≤HQ＜HQ3，则判定煤炭的质量为“及格”，若HQ3≤HQ＜HQ4，则判定煤炭的质量为“良好”，若HQ4≤HQ，则判定煤炭的质量为“优秀”；

步骤七、发送煤炭分析信息至智能主控单元，智能主控单元将分析信息发送至存储显示单元和后台控制终端；

该化验系统还包括样品处理单元，所述样品处理单元用于对样品进行处理以使其符合检测要求，且样品处理单元包括收集筛选箱(1)和粉碎箱(2)，收集筛选箱(1)内开设有第一收集室(3)、第二收集室(4)、传动带(19)和连接块(21)，所述第一收集室(3)和第二收集室(4)通过竖板(5)隔开，且竖板(5)上设有开口(6)，所述第一收集室(3)内安装有斜板(7)，斜板(7)上通过螺栓固定安装有筛板(8)，且斜板(7)朝开口(6)的方向向下倾斜；

所述粉碎箱(2)内开设有进料仓(10)、出料仓(11)和多组圆弧状粉碎腔(12)，且进料仓(10)位于圆弧状粉碎腔(12)的上方，出料仓(11)位于圆弧状粉碎腔(12)的下方，所述粉碎箱(2)的底部安装有与出料仓(11)连通的集料斗(17)，所述集料斗(17)的底部安装有输料管(18)，且输料管(18)向下延伸入第一收集室(3)内；所述圆弧状粉碎腔(12)内设有转盘(13)，转盘(13)的外周面均匀安装有破碎球(15)，且破碎球(15)的表面设有破碎齿(16)；

所述粉碎箱(2)的外壁通过电机座固定安装有驱动电机(9)，所述驱动电机(9)的输出端安装有第一转轴(14)，且第一转轴(14)与各组转盘(13)的中部固定连接，所述收集筛选箱(1)上通过轴承转动安装有第二转轴(20)，所述第一转轴(14)与第二转轴(20)通过传动带(19)传动连接；所述连接块(21)安装在第二转轴(20)上并位于斜板(7)的下方，所述连接块(21)上安装有连接柱(22)，所述连接柱(22)远离连接块(21)的一端安装有橡胶球(23)；

所述连接柱(22)包括连接杆(221)、固定筒(222)、导向杆(223)、凸起(224)和弹簧(225)，所述固定筒(222)与连接块(21)固定连接，所述连接杆(221)与橡胶球(23)连接，且连接杆(221)远离橡胶球(23)的一端插入固定筒(222)内，所述固定筒(222)内设有导向杆(223)，所述凸起(224)设置在连接杆(221)上并位于固定筒(222)内，且凸起(224)与导向杆(223)滑动连接，所述弹簧(225)套设于导向杆(223)的外周面，且弹簧(225)与凸起(224)连接。

2.根据权利要求1所述的煤质智能化验系统，其特征在于，所述容器处理单元包括容器收集装置、容器清扫装置、容器分类装置和容器摆放台架，其中，容器收集装置用于将使用后的容器统一收集进行处理，且需要进行煅烧操作的器皿按照标准要求统一完成后再进行收集；

容器清扫装置用于对容器进行吹扫清扫，以除去容器内残留的样品；容器分类装置用于对清扫后的容器进行准确分类，将不同项目使用的容器分类摆放到容器摆放台架上，以等待后续化验继续使用。