全水煤样自动干燥系统的制作方法

1.本实用新型涉及一种自动干燥系统，具体是一种在煤质工业分析中对破碎后的煤样样品进行自动干燥的系统，属于煤质工业分析技术领域。


背景技术：

2.煤质工业分析，又叫煤的技术分析或实用分析，是评价煤质的基本依据。煤质工业分析通常包括煤质水分、灰分、挥发分和固定碳等指标的测定。煤质水分的存在，不仅使煤中可燃质量相对减少、降低发热量，还会因受热蒸发、气化而消耗大量热量，且煤燃烧过程中，水分受热逸出还能与燃烧气中的一些组分互相作用，产生对设备、管道、触媒(催化剂)等造成损害物质，如so2与h2o作用生成h2so3等，因此煤质水分的含量影响煤质质量、在煤炭贸易上水分是评价和计量煤炭质量的主要依据之一，是煤质工业分析重要的检测项目之一。煤质工业分析的流程通常包括采样
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破碎
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干燥
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制样
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实验分析，其中干燥工序是根据原煤的含水程度干燥煤样颗粒、并做出全水分析。
3.煤质工业分析中根据游离水的吸附状态分为外在水分和内在水分，煤的外在水分很容易蒸发，将煤样放在空气中干燥到与空气相对湿度平衡时即可除去。内在水分理论上存在于煤粒内部毛细管的孔隙中，在实际测定中指煤样达到空气干燥状态时保留下来的那部分水分。内在水分在常温下不能失去，只有加热到一定温度时才失去。通常是将一定量的分析煤样置于105～110℃的干燥箱中，于空气流中干燥到质量恒定来去除内水。
4.针对煤样分析需求样品量大、煤样制样效率要求高的批量煤质工业分析，需要干燥的样品量也较大，常规的独立干燥设备干燥时间较长、样品的存储和转场繁琐，自动化程度及效率较低，无法与自动制样系统实现良好的匹配。


技术实现要素：

5.针对上述现有技术存在的问题，本实用新型提供一种全水煤样自动干燥系统，自动化程度高、效率高，能够实现批量煤样的自动干燥并输出，能够与自动制样系统实现良好的匹配。
6.为了实现上述目的，本全水煤样自动干燥系统包括支撑框架、煤样托盘以及安装在支撑框架上的煤样托盘输入转接台、煤样托盘输出转接台、外水除湿单元、内水烘干单元、称重单元、抓取码放机械臂和集中电控单元；
7.所述的煤样托盘输入转接台和煤样托盘输出转接台均包括用于托载煤样托盘的托盘托架，桶型结构的煤样托盘的桶底是可隔离煤样并通过空气的细目滤网结构、且煤样托盘设置为多件；
8.所述的外水除湿单元定位设置在煤样托盘输入转接台附近，包括负压通风部分、通风腔体和外水除湿电控装置，负压通风部分包括负压风机，负压风机的吸风端口通过吸风管路与桶型结构的通风腔体连通连接，通风腔体内部位于吸风管路连通口上方的位置设有用于托载煤样托盘的、镂空结构的托板，外水除湿电控装置包括外水除湿控制器和外水
除湿控制回路，外水除湿控制器与负压风机电连接；
9.所述的内水烘干单元定位设置在外水除湿单元附近，内水烘干单元的数量设置为多个，内水烘干单元是密闭的仓型结构，包括仓门、仓体、托盘托架、温控装置和内水烘干电控装置；可与仓体密封贴合的仓门包括仓门自动启闭机构；用于托载煤样托盘的托盘托架定位设置在仓体内部；设置在仓体内部的温控装置包括电加热组件、测温传感器、低频循环风机和风道，测温传感器设置在托盘托架附近，低频循环风机的吸风口与贯穿仓体的吸风管连通，低频循环风机的排风口与风道连通，电加热组件设置在风道内部，风道与仓体贯通，仓体上还设有贯穿仓体的排风管；内水烘干电控装置包括内水烘干控制器和内水烘干控制回路，内水烘干控制器分别与仓门自动启闭机构、电加热组件、测温传感器和低频循环风机电连接；
10.所述的称重单元定位设置在外水除湿单元和内水烘干单元之间，包括称重架、称重传感器和称重电控装置，称重电控装置包括称重控制器和称重控制回路，称重控制器与称重传感器电连接；
11.所述的抓取码放机械臂定位设置在外水除湿单元、内水烘干单元、煤样托盘输入转接台和煤样托盘输出转接台之间，包括坐标驱动总成和抓取码放电控装置；坐标驱动总成至少包括控制沿水平左右方向移动的x坐标驱动总成、控制沿水平前后方向移动的y坐标驱动总成和控制沿竖直上下方向移动的z坐标驱动总成，抓取码放机械臂的末节设有抓取码放机械手；抓取码放电控装置包括抓取码放控制器和抓取码放控制回路，抓取码放控制器分别与x坐标驱动总成、y坐标驱动总成和z坐标驱动总成电连接；
12.所述的集中电控单元包括中央控制器，中央控制器分别与外水除湿控制器、内水烘干控制器、称重控制器和抓取码放控制器电连接。
13.作为本实用新型的进一步改进方案，全水煤样自动干燥系统还包括定位设置在煤样托盘输入转接台附近的样品缓存单元和样品输入机械臂；样品缓存单元包括多个用于托载煤样托盘的托盘托架；样品输入机械臂包括坐标驱动总成和样品输入电控装置，坐标驱动总成至少包括控制沿水平左右方向移动的x坐标驱动总成和控制沿水平前后方向移动的y坐标驱动总成、或者坐标驱动总成至少包括控制沿水平左右方向移动的x坐标驱动总成和控制沿竖直上下方向移动的z坐标驱动总成、或者坐标驱动总成至少包括控制沿水平前后方向移动的y坐标驱动总成和控制沿竖直上下方向移动的z坐标驱动总成，样品输入机械臂的末节设有样品输入机械手，样品输入电控装置包括样品输入控制器和样品输入控制回路，样品输入控制器分别与样品输入机械臂的坐标驱动总成和中央控制器电连接。
14.作为本实用新型的进一步改进方案，外水除湿单元还包括摊平搅拌装置和托盘升降装置；摊平搅拌装置通过支撑架架设安装在通风腔体上，摊平搅拌装置包括旋转轴与通风腔体同轴设置的旋转驱动机构和径向安装在旋转驱动机构旋转轴底部的拨齿组件，旋转驱动机构与外水除湿控制器电连接，拨齿组件包括摊平组件和深翻组件，摊平组件包括多个沿其长度方向均布设置的、矩形结构的摊平齿，深翻组件包括多个沿其长度方向均布设置的、三角形结构的深翻齿，且摊平齿与深翻齿空间错位设置；托盘升降装置安装在通风腔体上，包括与外水除湿控制器电连接的升降驱动机构，升降驱动机构的伸缩端与托板安装连接。
15.作为本实用新型的进一步改进方案，吸风管和排风管上设有可调流量大小的风
门，风门与内水烘干控制器电连接。
16.作为本实用新型的进一步改进方案，煤样托盘输入转接台和煤样托盘输出转接台共用同一个转接台。
17.作为本实用新型的进一步改进方案，多个内水烘干单元层叠阵列布置在外水除湿单元附近。
18.作为本实用新型的进一步改进方案，内水烘干单元的仓体内部定位设置多个托盘托架。
19.作为本实用新型的进一步改进方案，负压风机设置在降噪箱内。
20.与现有技术相比，本全水煤样自动干燥系统是智能数字化控制系统，通过外水除湿单元、内水烘干单元、称重单元、抓取码放机械臂的协同作业可以实现对盛装有煤样的批量煤样托盘逐个先进行称重、再进行外水除湿、最后进行内水烘干的系列自动操作，外水除湿和内水烘干过程中，中央控制器定时对煤样托盘的重量进行复核、直至煤样托盘的重量变化小于设定值，以准确保证外水除湿效果和内水烘干效果，本全水煤样自动干燥系统可以与数字总线无缝连接实现集中数字化管理，自动化程度高、效率高，能够与自动制样系统实现良好的匹配。
附图说明
21.图1是本实用新型的三维结构示意图；
22.图2是图1的a向视图；
23.图3是本实用新型外水除湿单元的三维结构示意图(为便于显示内部结构，通风腔体及煤样托盘部分作局部剖视)；
24.图4是本实用新型内水烘干单元的三维结构示意图(为便于显示内部结构，最上面的首层内水烘干单元拆除仓门和顶盖、并对风道和低频循环风机作局部剖视)。
25.图中：1、外水除湿单元，11、负压通风部分，111、负压风机，112、降噪箱，12、摊平搅拌装置，121、旋转驱动机构，122、摊平组件，123、深翻组件，13、通风腔体，131、托板，14、托盘升降装置，2、内水烘干单元，21、仓门，211、仓门自动启闭机构，22、温控装置，221、电加热组件，222、测温传感器，223、低频循环风机，224、风道，225、吸风管，226、排风管，3、样品缓存单元，4、称重单元，5、煤样托盘，6、抓取码放机械臂，7、煤样托盘输入转接台，8、集中电控单元。
具体实施方式
26.下面结合附图对本实用新型做进一步说明。
27.如图1、图2所示，本全水煤样自动干燥系统包括支撑框架以及安装在支撑框架上的煤样托盘输入转接台7、煤样托盘输出转接台、煤样托盘5、外水除湿单元1、内水烘干单元2、称重单元4、抓取码放机械臂6和集中电控单元8。
28.所述的煤样托盘输入转接台7和煤样托盘输出转接台均包括用于托载煤样托盘5的托盘托架，桶型结构的煤样托盘5的桶底是可隔离煤样并通过空气的细目滤网结构、且煤样托盘5设置为多件。
29.如图3所示，所述的外水除湿单元1定位设置在煤样托盘输入转接台7附近，用于对
煤样托盘5内的煤样进行外水除湿，包括负压通风部分11、通风腔体13和外水除湿电控装置，负压通风部分11包括负压风机111，负压风机111的吸风端口通过吸风管路与桶型结构的通风腔体13连通连接，为了降低噪音，负压风机111可设置在降噪箱112内，通风腔体13内部位于吸风管路连通口上方的位置设有镂空结构的托板131，托板131用于托载煤样托盘5，外水除湿电控装置包括外水除湿控制器和外水除湿控制回路，外水除湿控制器与负压风机111电连接。
30.如图4所示，所述的内水烘干单元2定位设置在外水除湿单元1附近，内水烘干单元2的数量设置为多个、用于对煤样托盘5内的煤样进行内水烘干，内水烘干单元2是密闭的仓型结构，包括仓门21、仓体、托盘托架、温控装置22和内水烘干电控装置；可与仓体密封贴合的仓门21包括仓门自动启闭机构211，仓门自动启闭机构211可以是竖直上下开启仓门21的结构、也可以是摆动开启仓门21的结构；用于托载煤样托盘5的托盘托架定位设置在仓体内部；设置在仓体内部的温控装置22包括电加热组件221、测温传感器222、低频循环风机223和风道224，测温传感器222设置在托盘托架附近，低频循环风机223的吸风口与贯穿仓体的吸风管225连通，吸风管225上设有可调流量大小的风门，低频循环风机223的排风口与风道224连通，电加热组件221设置在风道224内部，风道224与仓体贯通，仓体上还设有贯穿仓体的排风管226，排风管226上设有可调流量大小的风门；内水烘干电控装置包括内水烘干控制器和内水烘干控制回路，内水烘干控制器分别与仓门自动启闭机构211、电加热组件221、测温传感器222和低频循环风机223电连接。
31.所述的称重单元4定位设置在外水除湿单元1和内水烘干单元2之间，用于对煤样托盘5进行称重，包括称重架、高精度称重传感器和称重电控装置，称重电控装置包括称重控制器和称重控制回路，称重控制器与高精度称重传感器电连接。
32.所述的抓取码放机械臂6定位设置在外水除湿单元1、内水烘干单元2、煤样托盘输入转接台7和煤样托盘输出转接台之间，用于对煤样托盘5进行抓取和码放，抓取码放机械臂6包括坐标驱动总成和抓取码放电控装置；坐标驱动总成至少包括控制沿水平左右方向移动的x坐标驱动总成、控制沿水平前后方向移动的y坐标驱动总成和控制沿竖直上下方向移动的z坐标驱动总成，抓取码放机械臂6的末节设有抓取码放机械手；抓取码放电控装置包括抓取码放控制器和抓取码放控制回路，抓取码放控制器分别与x坐标驱动总成、y坐标驱动总成和z坐标驱动总成电连接。
33.所述的集中电控单元8包括中央控制器，中央控制器分别与外水除湿控制器、内水烘干控制器、称重控制器和抓取码放控制器电连接。
34.采用本全水煤样自动干燥系统对批量煤样进行干燥处理时，通过输送系统将盛放有煤样的煤样托盘5逐个自动输送至煤样托盘输入转接台7的托盘托架上后，中央控制器即通过抓取码放控制器控制抓取码放机械臂6动作、抓取第一件煤样托盘5并码放在称重单元4的称重架上进行干燥前的称重；
35.中央控制器通过称重控制器记录初始重量数据后，控制抓取码放机械臂6动作将第一件煤样托盘5码放在外水除湿单元1的托板131上，外水除湿控制器即启动负压风机111，负压风机111产生的负压风即穿过第一件煤样托盘5内的煤样由通风腔体13排出带走煤样的外部水分，中央控制器定时通过抓取码放机械臂6和称重单元4对第一件煤样托盘5的重量进行复核，直至第一件煤样托盘5的重量变化小于设定值，即认为外水除湿工作完
成；
36.中央控制器通过内水烘干控制器控制仓门21打开后、控制抓取码放机械臂6将已完成外水除湿的第一件煤样托盘5码放在内水烘干单元2的托盘托架上，中央控制器控制抓取码放机械臂6抓取第二件煤样托盘5继续进行外水除湿工作；同时，控制仓门21关闭后、内水烘干控制器启动内水烘干控制回路，电加热组件221启动对风道224内的空气进行加热，仓体内部的空气在低频循环风机223的搅动下通过风道224对流、并进行热交换，保持仓体内各处温度均匀，中央控制器通过测温传感器222检测仓体内的温度变化，进而控制电加热组件221的启停及加热速率，保持仓体内温度始终处于干燥所需的温度，随着煤样内水的蒸发，仓体内气体湿度增大，通过调节吸风管225及排风管226的风门保持仓体内部的空气和外部适度流通，排出含有湿气的气体；中央控制器定时通过仓门自动启闭机构211、抓取码放机械臂6和称重单元4对第一件煤样托盘5的重量进行复核，直至第一件煤样托盘5的重量变化小于设定值，即认为内水烘干工作完成，中央控制器控制仓门21打开后、控制抓取码放机械臂6将已完成内水烘干的第一件煤样托盘5码放在煤样托盘输出转接台的托盘托架上，完成输出；
37.以此类推，实现批量煤样的全自动干燥处理。
38.由于外水除湿工作效率远大于内水烘干工作效率，因此内水烘干单元2可以设置为多个，即一个外水除湿单元1对应多个内水烘干单元2，多个内水烘干单元2可以层叠布置、也可以并排布置，单个内水烘干单元2内也可以定位设置多个托盘托架以实现多个内水烘干工位。
39.为了避免输送系统无法准确匹配本全水煤样自动干燥系统，作为本实用新型的进一步改进方案，如图1、图2所示，本全水煤样自动干燥系统还包括定位设置在煤样托盘输入转接台7附近的样品缓存单元3和样品输入机械臂(图1、图2中未示出)；样品缓存单元3包括多个用于托载煤样托盘5的托盘托架，样品缓存单元3可以设置为多个，多个样品缓存单元3可以层叠布置、也可以并排布置；样品输入机械臂包括坐标驱动总成和样品输入电控装置，坐标驱动总成至少包括控制沿水平左右方向移动的x坐标驱动总成和控制沿水平前后方向移动的y坐标驱动总成、或者坐标驱动总成至少包括控制沿水平左右方向移动的x坐标驱动总成和控制沿竖直上下方向移动的z坐标驱动总成、或者坐标驱动总成至少包括控制沿水平前后方向移动的y坐标驱动总成和控制沿竖直上下方向移动的z坐标驱动总成，样品输入机械臂的末节设有样品输入机械手，样品输入电控装置包括样品输入控制器和样品输入控制回路，样品输入控制器分别与样品输入机械臂的坐标驱动总成和中央控制器电连接。中央控制器可以通过样品输入控制器控制样品输入机械臂动作将输送系统输送来的盛放有煤样的煤样托盘5逐个自动码放至样品缓存单元3的托盘托架上，待抓取码放机械臂6将煤样托盘输入转接台7上的煤样托盘5取走后，样品输入控制器控制样品输入机械臂动作将样品缓存单元3上的煤样托盘5码放在煤样托盘输入转接台7上。
40.为了进一步提高外水除湿单元1的除湿效率，作为本实用新型的进一步改进方案，外水除湿单元1还包括摊平搅拌装置12和托盘升降装置14；如图3所示，摊平搅拌装置12通过支撑架架设安装在通风腔体13上，摊平搅拌装置12包括旋转轴与通风腔体13同轴设置的旋转驱动机构121和径向安装在旋转驱动机构121旋转轴底部的拨齿组件，旋转驱动机构121与外水除湿控制器电连接，旋转驱动机构121可以是电动机结构、也可以是旋转气缸机
构等其他旋转驱动结构，拨齿组件包括摊平组件122和深翻组件123，摊平组件122包括多个沿其长度方向均布设置的、矩形结构的摊平齿，深翻组件123包括多个沿其长度方向均布设置的、三角形结构的深翻齿，且摊平齿与深翻齿空间错位设置；托盘升降装置14安装在通风腔体13上，包括与外水除湿控制器电连接的升降驱动机构，升降驱动机构的伸缩端与托板131安装连接，升降驱动机构可以是电动缸结构、也可以是气缸结构等其他升降结构。外水除湿工作过程中，外水除湿控制器可以先通过托盘升降装置14将煤样托盘5升起至拨齿组件没入煤样中的设定距离，然后控制旋转驱动机构121动作使拨齿组件旋转，摊平组件122和深翻组件123可以实现对煤样进行深翻和摊平、以增加煤样与负压风的接触面积，从而实现提高除湿效率。
41.为了减少机构设置，作为本实用新型的进一步改进方案，煤样托盘输入转接台7和煤样托盘输出转接台共用同一个转接台，即煤样托盘5的输入和输出共用同一个转接台。