用于煤样的一体化采制方法及一体化采制系统技术领域
本发明主要涉及到煤质分析技术领域，特指一种适用于煤样的一体化采制方法及一体化
采制系统。
背景技术
对于煤质的分析，实际上是一种抽样分析的过程。煤炭是一种不均匀的物质(粒度、质
量特性分布等)，被抽样的母本一般比较大(几十吨到几万吨不等)，最大限度地抽到能代表
整个母本质量及特性的代表性样品的过程叫“采样”。目前，有机械采样、人工采样、半机
械采样等多种方式方法。各个国家均有强制标准，必须遵照标准进行采样工作。按标准采到
样品后，下一过程是“制样”，制样过程的准则是在不破坏样品代表性的前提下，把样品粒度
逐渐减小，质量也逐步减少，直到符合实验室化验对样品的粒度和质量(重量)要求。
近年来，随着各大发电集团燃料智能化管理建设的启动，减少燃料采样、制样、化验三
个环节的人工干预，提升其一体化、自动化水平日益引起各大发电集团及其下属火力发电厂
的重视。
从目前的技术实现来看，虽然采样、制样和化验单个环节的自动化已基本实现，但是由
于采制样环节存在若干难以克服的技术难题，煤进入采样和制样环节前仍然需要人工干预，
这成为自动“采、制、化”一体化设计甚至整个燃料智能化管理的短板。
由于煤炭产品是天然形成的，虽然经过加工，仍然是不均匀产品。它是一种组成复杂的
混合物，煤炭中游离矿物质的存在、不同粒度的分布及物理偏析作用使煤炭质量特性存在很
大的变异性，如按方差计，采样误差占80％，制样占16％，化验占4％，因此煤炭制样工作非
常重要。由于煤源、煤的品种、品位和批次不同，有些煤进入采样、制样环节就有可能会出
现粘煤、堵煤、设备卡死等现象。为此，必须通过一些前期的分辨才能够使采样、制样以及
采样与制样之间的过程能够顺畅进行，在保证自动化程度的前提下，提高采制样的可靠性和
精确性。传统的方式全都不是基于采制化全自动作业来设计的，所以其存在以下不足：
在整个采样、制样过程中，目前全部仍然是人工通过肉眼识别来区分煤的性状，再进入
采样和制样环节。然而，由于人工识别的主观性太强，经常会出现漏判、误判等现象。因此，
煤炭进入采制样系统之前需要有专人值守、专人判断，对自动采制样设备无法处理的煤，必
须通过工人手动分离出来，这就造成了其劳动强度高、周期长、精确度差等不足。
发明内容
本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种原理
简单、操作简便、能够大大提高自动化作业可靠性和流水作业顺畅度的用于煤样的一体化采
制方法及一体化采制系统。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种用于煤样的一体化采制方法，其步骤为：
S1：取样；在堆料或运输设备中进行取样；
S2：粘度判断；
S201：使采集到的煤样落下，掉落至样盘上，然后送入下一级处理设备中；
S202：利用样盘在煤样落下前后的重量差判别样盘上煤样的粘附量；
S203：通过煤样的粘附量判别煤样的粘度，以选择是否进入自动采样制样环节；如不满
足粘度要求，则先进行干燥、再送入自动化采样制样设备，或者直接将煤样输出进行人工采
样制样环节；
S3：采样制样；在煤样在步骤S2中通过粘度判断，在满足粘度要求的前提下，进行自动
采样制样及之后的制样环节。
作为本发明方法的进一步改进：在所述步骤S2中进行粘度判断时，预先设定有用来进行
比较判断的煤样标准粘附量m标：
当＞预设的标准煤粘附量m标时，煤样不可以进入自动采样制样设备；
当≤预设的标准煤粘附量m标时，煤样可以直接进入自动采样制样设备；
其中：M为煤样落样量，h为落样高度，v为煤样下落前的初速度，w为煤样水分含量，
T为煤样特性指数，φ为煤样粒度；M、h、v为系统预设值，通过系统设置来调节，w、T、
φ为煤样参数值，煤样不同各参数不同，通过在线检测设备来测定或通过调集化验室对相同
煤源的煤样的化验结果来确定；为多次落样的粘附量平均值。
作为本发明方法的进一步改进：所述煤样标准粘附量m标中
f1(M,h,v)＝0.6a+0.2b+0.2c，所述f1函数中M、h、v为系统预设值，三个系统预设值对f1
权值的比重为6:2:2。
作为本发明方法的进一步改进：当所述煤样落样量M为0＜M≤100g时，系数a为0.2；
当所述煤样落样量M为100g＜M≤500g时，系数a为0.1；当所述煤样落样量M为500g＜
M≤1000g时，系数a为1.2；当所述煤样落样量M＞1000g时，系数a为0.8。
作为本发明方法的进一步改进：当所述落样高度h为0＜h≤100mm时，系数b为0.2；
当所述落样高度h为100mm＜h≤300mm时，系数b为0.5；当所述落样高度h为300mm＜
h≤500mm时，系数b为1；当所述落样高度h为500mm＜h≤1000mm时，系数b为1.5；
当所述落样高度h＞1000mm时，系数b为5。
作为本发明方法的进一步改进：当所述煤样下落前的初速度v为0＜v≤1m/s，系数c为
0.5；当所述煤样下落前的初速度v为1m/s＜v≤2m/s，系数c为1；当所述煤样下落前的初
速度v为2m/s＜v≤3m/s，系数c为1.5；当所述煤样下落前的初速度v为3m/s＜v≤4m/s，
系数c为1；当所述煤样下落前的初速度v为4m/s＜v≤5m/s，系数c为0.5；当所述煤样下
落前的初速度v＞5m/s，系数c为0.2。
作为本发明方法的进一步改进：所述煤样标准粘附量m标中
上述f2函数中，w、T、φ为煤样参数值，三个参数值对f2权
值的比重为7:2:1，三个参数数值来自于化验室对相同煤源的煤样的化验结果。
作为本发明方法的进一步改进：当所述煤样粒度φ为0＜φ≤3mm时，系数e为1；当
所述煤样粒度φ为3mm＜φ≤6mm时，系数e为0.8；当所述煤样粒度φ为6mm＜φ≤20mm
时，系数e为0.5；当所述煤样粒度φ为20mm＜φ≤50mm时，系数e为0.2；当所述煤样
粒度φ为50mm＜φ≤100mm时，系数e为0.1；当所述煤样粒度φ＞100mm时，系数e为
0。
作为本发明方法的进一步改进：在完成步骤S3采样制样之后、进入自动制样之前，进行
第二次粘度判断，判断过程与步骤S2一致；如不满足粘度要求，则先进行干燥、再送入自动
化制样设备，或者直接将煤样输出进行人工制样环节。
本发明进一步提供一种用于煤样的一体化采制系统，包括：
取样单元，用于在堆料或运输设备中进行取样；
粘度判断单元，包括输样组件、样盘组件、称量组件和处理单元，所述输样组件用于使
采集到的煤样落下，掉落至样盘组件上，然后送入下一级处理设备中；所述称量组件用于利
用样盘称量煤样落下前后的重量差判别样盘上煤样的粘附量；所述处理单元用于通过煤样的
粘附量判别煤样的粘度，以选择是否进入自动采样制样环节；如不满足粘度要求，则先进行
干燥、再送入自动化采样制样设备，或者直接将煤样输出进行人工采样制样环节；
自动采样制样单元，用于在煤样通过粘度判断后，在满足粘度要求的前提下，进行自动
采样制样。
作为本发明系统的进一步改进：还包括：自动制样单元和自动制样前粘度判断单元，所
述自动制样前粘度判断单元用于在采样制样之后、进入自动制样之前进行第二次粘度判断，
在满足粘度要求后送入自动制样单元进行自动制样。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明的采制化一体化方法和系统，经过粘度自
动检测判断后，符合要求的样品方进入该系统，确保系统长期稳定运行，误差低、精密度高。
整个方法和系统运行稳定，提高了效率，节约了人力成本，实现了煤采样、制样和化验全过
程自动化控制，可从源头上把好商品煤入厂关，消除人为因素影响，能够使入厂煤的样品更
具代表性、可靠性高。
附图说明
图1是本发明方法的流程示意图。
图2是本发明在具体应用实例中进行粘度判断的流程示意图。
具体实施方式
以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。
如图1和图2所示，本发明的用于煤样的一体化采制方法，其步骤为：
S1：取样；
通过常规的方式在堆料或运输设备中进行取样；根据实际需要，可以选择机械采样、人
工采样、半机械采样中的一种或多种方式进行取样。
S2：粘度判断；
S201：使采集到的煤样落下，掉落至样盘上，然后送入下一级处理设备中；
S202：利用样盘在煤样落下前后的重量差判别样盘上煤样的粘附量；
S203：通过煤样的粘附量判别煤样的粘度，以选择是否进入自动采样制样环节；如不满
足粘度要求，则先进行干燥、再送入自动化采样制样设备，或者直接将煤样输出进行人工采
样制样环节。
S3：采样制样；
在煤样在步骤S2中通过粘度判断，在满足粘度要求的前提下，进行自动采样制样及之后
的制样环节。自动采样制样设备和自动制样设备一般包括破碎机、缩分器、干燥机、输样机
构等等。
作为较佳的实施例，在完成步骤S3采样制样之后、进入自动制样之前，进行第二次粘度
判断，判断过程与步骤S2一致；如不满足粘度要求，则先进行干燥、再送入自动化制样设备，
或者直接将煤样输出进行人工制样环节。
本发明通过增加粘度的判断，能够将粘度较大的煤样直接输出，进入人工采样制样环节，
避免对自动化采样制样设备造成堵塞或卡死的问题；或者，通过干燥设备先行进行干燥后，
使其能够满足粘度要求。而已经满足粘度要求的煤样，则可以由自动采样制样设备来进行制
样。由于煤样满足粘度要求，那么在自动化采样制样设备的破碎、缩分等操作中不会有较大
的损失，能够在一定程度上保证煤样的样本代表性，满足煤样检测的精度要求和可靠性要求。
更为关键的是，不会在后续的破碎、缩分设备中造成堵塞，使整个流水线作业出现问题。
在具体应用实例中，在步骤2中，要先进行预设的煤样标准粘附量m标的标定，预设的
煤样标准粘附量m标由式1得到：
式1：
当＞预设的标准煤粘附量m标时，煤样不可以进入自动采样制样设备和/或自动制样设
备。；
当≤预设的标准煤粘附量m标时，煤样可以直接进入自动采样制样设备和/或自动制样
设备。；
其中：M为煤样落样量，h为落样高度，v为煤样下落前的初速度，w为煤样水分含量，
T为煤样特性指数，φ为煤样粒度。M、h、v为系统预设值，可通过系统设置来调节，而w、
T、φ为煤样参数值，煤样不同各参数不同，可通过在线检测设备来测定，也可以通过调集化
验室对相同煤源的煤样的化验结果来确定。为多次检测的煤样粘附量，次数可以根据实际
需要来设置。
其中：
f1(M,h,v)＝0.6a+0.2b+0.2c
由上式可知，为f1的一种模拟函数，上述f1函数中，M、h、v为系统预设值，三个系统
预设值对f1权值的比重为6:2:2，M、h、v的取值范围及其分别对应的系数a、b、c如下：
M对f1的权值：
当落样量M较小(如：0＜M≤100g)时，粘附量m较小，此范围内的落样量M对应的
系数a为0.2；当落样量M在一定范围内(如：100g＜M≤500g)，落样量M对粘附量m的
影响较大，故落样量M在此范围内时对应的系数a为1，大于落样量M在0＜M≤100g范围
所对应的系数；而当落样量M(如：500g＜M≤1000g)较大时，部分煤样可能未落在样盘范
围内，尽管落样量M增大，但是对粘附量m的影响不再明显增大，故此范围内的落样量M
对应的参数a为1.2；当落样量M过大(如：M＞1000g)，那么粘附量m将不再随落样量M
的增加而增加，这是由于落样量过大，大部分煤样未落在样盘范围内，而且多余煤样会将已
粘附在样盘上的煤样从样盘上击落，故此范围内落样量对应的系数为0.8。
落样量M/g
系数a
0＜M≤100
0.2
100＜M≤500
1
500＜M≤1000
1.2
M＞1000
0.8
h对f1的权值：落样高度h越大，煤样打击样盘的冲击力越大，粘附量m越大。
落样高度h/mm
系数b
0＜h≤100
0.2
100＜h≤300
0.5
300＜h≤500
1
500＜h≤1000
1.5
h＞1000
5
v对f1的权值：v为煤样下落前的初速度，当初速度v较小(0＜v≤3m/s)时，初速度v
越大，煤样打击样盘的冲击力越大，煤的粘附量m越大；而当初速度v达到一定范围(v＞
3m/s)后，初速度v越大，粘附量m变小。这是由于速度较大，样品对样盘的冲击力较大，
样盘对样品的反作用力也越大，大部分煤样落到样盘上后反弹，从样盘上掉落下来。
煤样下落前的初速度v/m/s
系数c
V＝0
0
0＜v≤1
0.5
1＜v≤2
1
2＜v≤3
1.5
3＜v≤4
1
4＜v≤5
0.5
v＞5
0.2
另外在式中：
式3为f2的一种模拟函数，上述f2函数中，w、T、φ为煤样参数值，三个参数值对f2权
值的比重为7:2:1，三个参数数值来自于化验室对相同煤源的煤样的化验结果，w、φ的取值
范围及其分别对应的系数d、e如下：
w对f2的权值：
由于水分含量w对f2的权值与煤种密切相关(或者说水分w与粘度的关系曲线与煤种密
切相关)，以烟煤、无烟煤褐煤和泥煤为例，烟煤、无烟煤、褐煤和泥煤水分含量对应的系数
如表1～3所示：
表1烟煤水分含量与系数对应关系
烟煤水分含量w/％
系数d
0＜w≤3
0.5
3＜w≤8
1
8＜w≤12
1.5
12＜w≤15
2
15＜w≤20
3
20＜w≤30
4
30＜w≤40
5
40＜w≤50
8
50＜w≤100
10
表2无烟煤水分含量与系数对应关系
无烟煤水分含量w/％
系数d
0＜w≤3
0.2
3＜w≤8
0.5
8＜w≤12
1
12＜w≤15
1.5
15＜w≤20
2
20＜w≤30
2.5
30＜w≤40
3
40＜w≤50
4
50＜w≤100
8
表3褐煤水分含量与系数对应关系
褐煤水分含量w/％
系数d
0＜φ≤25
0.5
25＜φ≤35
1
35＜φ≤50
1.5
50＜φ≤75
3
75＜φ≤100
5
T对f2的权值：煤种对粘度的影响不同，以烟煤、无烟煤、褐煤和泥煤为例，在煤样水
分含量、粒度相同的情况下，煤样的粘度大小为泥煤＞烟煤＞无烟煤＞褐煤，其中煤泥的粘
性极强，只要与样盘接触就会粘附在样盘上，且不易掉落。
煤种
T
烟煤
1
无烟煤
0.8
褐煤
0.25
煤泥
10
φ对f2的权值：取样得到的煤样，一般而言，粒度φ为0＜φ≤100mm，其中最常见的为
0＜φ≤50mm，粒度φ在0＜φ≤50mm范围内，粒度φ对粘度的影响较大，粒度φ越小，煤
样颗粒的表面积越大，与样盘的有效接触面积越大，越容易粘附，粘度越大；当煤样粒度φ为
50＜φ≤100mm时，煤样呈块状，粒度φ对粘度的影响较小；而当煤样粒度φ＞100mm时，
煤样呈大块状，煤样粒度φ对粘附量m的影响几乎可以忽略。
表4煤样粒度与系数对应关系
粒度φ/mm
系数e
φ＝0
0
0＜φ≤3
1
3＜φ≤6
0.8
6＜φ≤20
0.5
20＜φ≤50
0.2
50＜φ≤100
0.1
φ＞100
0
在一个具体应用实例中，标定的流程为：
测定m；在调试中，通过多组实验进行煤样的掉落实验，得到每次样盘上煤样粘附量m；
以三组为例，得到下表5：
表5：
在上述调试中，通过3次测定m得到每次掉落实验当中，预设有系统的煤样单次落
样量M和落样速度v，那么煤样从h高处落下，可以实时检测煤样T、φ、w％，计算得到m标。
数据见下表6：
表6：
将上述数据代入式1、式2、式3，计算得到m标＝53.7g。
因此，本发明中粘判的流程为：
落到样盘上之后，对样盘上粘附的煤样粘附量m进行称重，重复落样3次，取3次落样
量的平均值将与m标比较，判别煤样的粘度。
本发明进一步提供一种用于煤样的一体化采制系统，包括：
取样单元，用于在堆料或运输设备中进行取样；
粘度判断单元，包括输样组件、样盘组件、称量组件和处理单元，所述输样组件用于使
采集到的煤样落下，掉落至样盘组件上，然后送入下一级处理设备中；所述称量组件用于利
用样盘称量煤样落下前后的重量差判别样盘上煤样的粘附量；所述处理单元用于通过煤样的
粘附量判别煤样的粘度，以选择是否进入自动采样制样环节；如不满足粘度要求，则先进行
干燥、再送入自动化采样制样设备，或者直接将煤样输出进行人工采样制样环节；
自动采样制样单元，用于在煤样通过粘度判断后，在满足粘度要求的前提下，进行自动
采样制样。
同时，作为较佳的实施例，还可以进一步包括：自动制样单元和自动制样前粘度判断单
元，所述自动制样前粘度判断单元用于在采样制样之后、进入自动制样之前进行第二次粘度
判断，在满足粘度要求后送入自动制样单元进行自动制样。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于
本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术
人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。