一种煤矸识别检测系统的制作方法

1.本实用新型涉及煤质分析技术领域，具体而言，涉及一种煤矸识别检测系统。


背景技术：

2.随着自动化技术的发展，工业生产逐渐向数字化、智能化、集成化的方向推进。煤炭作为重要的化石能源，全国各大煤炭企业也在努力提升智能化水平来提高工作效率，提升作业质量。煤矸作为开采原煤中排放出的固体废物，如果直接对它进行燃烧，逸出的硫化物会严重污染空气。因此，对煤矸的识别检测是煤厂生产管理中重要一环。
3.传统的煤质检测主要通过“采样——制样——化验”的步骤来进行。其中制样和化验的环节基本依靠人工，没有实现自动化。并且传统的煤矸识别方式对于原煤灰分波动较大的情况，存在滞后性，不能及时对洗选系统分选密度进行适时调整。加之以往规定每月对矸中带煤比例进行一次化验检测，由于检测频率不高，无法随时利用矸中含煤指标指导现场实际生产。
4.这也就导致了在煤炭生产现场矸石带煤率超标，精煤产率降低。且人工参与率过高无法保证密度调节的准确性和指导性，存在资源浪费、生产能力利用不充分的问题。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供种煤矸识别检测系统，能够加强对煤矸识别检测的精度。
6.本实用新型提供一种煤矸识别检测系统，包括：采样机头、斗提机、破碎装置、振动给料机、检测皮带、射线源、探测器和控制器；
7.所述采样机头设置于主皮带的竖直上方，且，朝向所述斗提机的入口，所述斗提机的出口朝向所述破碎装置的入口，所述采样机头的驱动装置和所述斗提机的驱动装置均与所述控制器通信连接，以使得所述采样机头从所述主皮带上采集到的煤样通过所述斗提机传送至所述破碎装置；
8.所述破碎装置、所述振动给料机、所述检测皮带在竖直方向上从高到低依次布置，且，所述破碎装置的出口朝向所述振动给料机的入口，所述振动给料机的出口朝向所述检测皮带，所述破碎装置的驱动装置、所述振动给料机的驱动装置和所述检测皮带的驱动装置均和所述控制器通信连接，以将所述破碎装置对所述煤样进行破碎处理后的矸石通过所述振动给料机均匀布料在所述检测皮带上；
9.所述振动给料机、所述射线源沿皮带传送方向依次布置在所述检测皮带的竖直上方，使得矸石在所述检测皮带的传送下进入所述射线源的照射区，所述射线源和所述探测器垂直相对设置，所述检测皮带的上带面位于所述射线源和所述探测器之间；所述射线源和所述探测器均与所述控制器通信连接，以使得所述控制器基于所述探测器接收的电信号进行矸石带煤率检测。
10.可选地，在所述竖直方向上所述振动给料机和所述检测皮带之间还布置有矸石滑
板，以使得矸石通过所述矸石滑板滑动至所述检测皮带上。
11.可选地，所述检测皮带为双层皮带，上层皮带为软性材质的皮带，下层皮带为链式刮板结构。
12.可选地，所述射线源为双能射线源，以发射两种不同能量的射线。
13.可选地，所述探测器包括：多块模拟采集卡和数字采集卡，所述多块模拟采集卡沿皮带界面方向居中依次布置，所述多块模拟采集卡均与所述数字采集卡电连接，所述数字采集卡和所述控制器通信连接，以将所述多块模拟采集卡接收的模拟电信号转换为数字电信号后传输至所述控制器。
14.可选地，所述煤矸识别检测系统还包括：线状准直器，所述线状准直器设置在所述射线源的出光口。
15.可选地，所述煤矸识别检测系统还包括：辐射防护罩，所述射线源和所述探测器设置在所述辐射防护罩内。
16.可选地，所述煤矸识别检测系统还包括：温度传感器，所述温度传感器设置在所述辐射防护罩内所述射线源所在的射源箱内。
17.可选地，所述煤矸识别检测系统还包括：缩分装置和样品收集器，所述缩分装置安装在所述检测皮带的竖直上方，沿所述皮带传送方向上所述射线源之后，所述缩分装置和所述控制器通信连接，所述样品收集器设置于所述缩分装置的出口处，以由所述缩分装置对采样后的样品进行缩分处理后储存至所述样品收集器中。
18.可选地，所述煤矸识别检测系统还包括：返料装置，所述返料装置设置在所述检测皮带在传送方向的末端，以通过所述返料装置排出。
19.与现有技术相比，本实用新型提供的一种煤矸识别检测系统，可将煤矸的采样和识别检测相结合，让整个系统都受控制器的统一控制，不仅节省了人工采样的人力和时间、更为精准及时地对矸石进行带煤率的检测，也方便了操作人员对不同带煤率的矸石进行后续对标的处理。
附图说明
20.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
21.图1a为本实用新型实施例提供的一种煤矸识别检测系统的结构示意图；
22.图1b为本实用新型实施例提供的一种煤矸识别检测系统的局部结构示意图；
23.图2为本实用新型实施例提供的一种煤矸识别检测系统的矸石滑板结构示意图；
24.图3为本实用新型实施例提供的一种煤矸识别检测系统的检测皮带结构示意图；
25.图4为本实用新型实施例提供的另一种煤矸识别检测系统的结构示意图。
26.图标：1，采样机头；2，破碎装置；2-1，锤头；2-2，筛条；3，振动给料机；3-1，槽体；4，检测皮带；4-1，上层皮带；4-2，下层皮带；5，射线源；6，探测器；7，控制器；8，斗提机；8-1，链条；9，矸石滑板；10，辐射防护罩；11，温度控制器；12，缩分装置；13，样品收集器；14，返料装置。
具体实施方式
27.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
28.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
29.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
30.在对本公开进行详细地解释之前，先对本公开的应用场景予以介绍。
31.该煤矸识别检测系统可以用于对煤矸石进行精确地识别检测，可以设置于采煤厂、洗煤厂等煤矸生产场所，也可用于矸石水泥厂、矸石烧砖厂等煤矸利用场所，本实用新型对此不做限定。
32.具体而言，识别检测系统适用于煤巷矸、岩巷矸、自然矸等各种煤矸，本实用新型对煤矸的种类不做限定；同时，不仅可以对干燥的煤矸进行处理，也可以对潮湿的煤矸进行处理，本实用新型对煤矸的含水量不做限定。
33.图1a为本实用新型实施例提供的一种煤矸识别检测系统的结构示意图，请参阅图1a，煤矸识别检测可包括采样机头1、斗提机8、破碎装置2、振动给料机3、检测皮带4、射线源5、探测器6和控制器7。其中采样机头1设置于主皮带的竖直上方，且，朝向斗提机8的入口，斗提机8的出口朝向破碎装置2的入口，采样机头1的驱动装置和斗提机8的驱动装置均与控制器通信连接，以使得采样机头1从主皮带上采集到的煤样通过斗提机8传送至破碎装置2。
34.工作时，可以通过控制器7设置当前需要的采样频率，以控制采样机头1在该采样频率下从主皮带上采集煤样。具体地，当主皮带上煤料较多时，可以通过设置大于预设采样频率的频率进行采样，以加快采样速度，当主皮带上煤料较少时，可以通过设置小于预设采样频率的频率进行采样，以放缓采样速度。同时，采样机头1的类型不受主皮带的影响，可以为移动煤流采样机，也可以为静止采样机，本实用新型对此不做限制。
35.在本实施例中，通过调整采样频率的方式来控制采样机头1的采样更加符合实际生产需求，避免损耗。
36.同时，控制器7可通过采样机头1的驱动装置对采样机头1进行控制，以将采样机头1采样到的煤样运送至斗提机8的入口，在控制器7通过斗提机8的驱动装置对斗提机8进行控制下，使得斗提机8将煤样运送至破碎装置2的入口。
37.并且，破碎装置2、振动给料机3、检测皮带4在竖直方向上从高到低依次布置，且，破碎装置2的出口朝向振动给料机3的入口，振动给料机3的出口朝向检测皮带4，破碎装置2的驱动装置、振动给料机3的驱动装置和检测皮带4的驱动装置均和控制器7通信连接，以将破碎装置2对煤样进行破碎处理后的矸石通过振动给料机3均匀布料在检测皮带4上。
38.在具体工作过程中，当破碎装置2的入口接收到通过斗提机8传送的煤样后，控制器7可通过破碎装置2的驱动装置对破碎装置2进行控制，使得破碎装置2对煤样进行破碎处
理，以将煤样破碎至所需的最佳检测粒度。其中破碎装置包括但不限于使用鄂式破碎机、反击式破碎机、锤式破碎机等煤炭破碎机，本实用新型对此不作限制。为了使矸石均匀地铺于检测皮带4上，避免后续检测时因矸石重叠造成的识别检测误差，控制器7可通过振动给料机3的驱动装置，控制振动给料机3将破碎后的矸石进行均匀给料，让矸石在检测皮带4均匀摊开。其中振动给料机的类型可以为机械式、电磁式、气动式等，本实用新型对此不做限制。
39.在本实施例中，上述破碎装置2的破碎频率和煤样破碎粒度、振动给料机3的振动给料频率、检测皮带4的皮带运动速率等参数，可以预先通过控制器7进行设定，以控制破碎装置2、振动给料机3和检测皮带4的工作更加符合实际生产需求，提升了自动化控制的水平。其中，煤样的破碎粒度可以为100mm、80mm等，检测皮带4的皮带运动速率可以为0.5m/s、0.3m/s等，本实用新型对此不做限制。
40.在本实施例中，振动给料机3、射线源5沿皮带传送方向依次布置在检测皮带4的竖直上方，使得矸石在检测皮带4的传送下进入射线源5的照射区，射线源5和探测器6垂直相对设置，检测皮带4的上带面位于射线源5和探测器6之间；射线源5和探测器6均与控制器7通信连接，以使得控制器7基于探测器6接收的电信号进行矸石带煤率检测。具体地，射线源5发射的射线测量检测皮带4上的矸石由于被射线穿过而衰减的射线强度，从而对矸石进行识别检测。在本实施例中，射线源5可以为x射线源，也可以为人工射线源，还可以为其他类型的射线源，相应的，探测器6可以为射线源5的射线类型匹配的探测器。
41.上述射线源5的射线能量和检测时间、探测器6的探测频率等参数，可以预先通过控制器7进行设定，方便对矸石进行实时化、针对化的检测。
42.进而，当矸石进入射线源5的照射区，控制器7可控制射线源5发射射线，以使得射线照射到矸石的表面，射线穿透过矸石之后，入射至射线源5垂直相对设置的探测器6，使得探测器6获取到相应的电信号之后，并将电信号传输至控制器7。
43.控制器7在接收到电信号之后，可基于电信号进行矸石带煤率检测。如下结合示例对控制器7所进行的矸石带煤率检测的具体过程进行示例说明。
44.控制器7可基于电信号进行特征识别，得到矸石密度ρ1、精煤密度ρ2、矸石铺满率γ等特征参数，并结合破碎装置2的破碎粒度d、以及检测的有效面积s，送入矸石带煤检测计算模型，根据下述公式(1)计算得矸石带煤率及煤矸性质。其中，检测的有效面积s可根据检测皮带运动速率v、检测皮带带宽l、检测的有效时间t进行计算得到。
[0045][0046]
其中，间隙矫正系数α，α为破碎装置2的破碎力度d对应的预设矫正系数。
[0047]
可选地，探测器6接收的电信号还可以为与矸石性质有关其它数值，可以进一步地
分析煤矸的性质。
[0048]
具体地，图1b为本实用新型实施例提供的一种煤矸识别检测系统的局部结构示意图。如图1b所示，斗提机8的入口与采样机头1的出口通过滑板相连通，采样机头1采集到的煤样随重力传送至斗提机8的入口处的料斗中。斗提机8在煤样流入料斗底部后内靠链条8-1提升到顶端，并且随重力传送至破碎装置2的入口；破碎装置2的入口与斗提机8的出口相连通；煤样从斗提机8进入破碎装置2之后，通过锤头2-1高速冲击，再由筛条2-2继续打击和研磨，处理后的煤样在重力作用下自行卸料至振动给料机3，利用振动给料机3让处理后的煤样在槽体3-1上均匀出料。
[0049]
本实用新型提供的一种煤矸识别检测系统，将煤矸的采样和识别检测相结合，让整个系统都受控制器的统一控制，提升了自动化水平，不仅节省了人工采样的人力和时间、更为精准及时地对矸石进行带煤率的检测，也方便了操作人员对不同带煤率的矸石进行后续对标的处理。
[0050]
如上所示的该煤矸石识别检测系统中的振动给料机可以通过调节振动频率、振幅以及倾斜角度来调整振动给料机的给料频率，有效避免出料堆积导致检测皮带上矸石互相叠压、使后续的射线识别检测数据误差很大的问题。通过振动给料机均匀的给料可以让矸石均匀铺开，以便得到更准确的识别检测结果。
[0051]
在另外的一些可能实现方式中，本技术实施例在上述任一所示的煤矸识别检测系统的基础上，还提供一种煤矸识别检测系统的可能实现示例。图2为本实用新型实施例提供的一种煤矸识别检测系统的矸石滑板结构示意图。在竖直方向上振动给料机3和检测皮带4之间还布置有矸石滑板9，以使得矸石通过矸石滑板9滑动至所述检测皮带4上。具体地，矸石滑板9连通振动给料机3与检测皮带4，矸石滑板9的上端位于振动给料机3的出口处，下端位于检测皮带4的入口处；当煤样由破碎装置2破碎后经振动给料机3均匀给料后，可通过矸石滑板滑动至检测皮带4上。可选地，矸石滑板9可以选用帆布、尼龙、橡胶等软性材料的滑板，可以满足矸石在下滑时发生一定的形变量，避免穿破滑板的风险。
[0052]
因此，本实用新型采用矸石滑板作为振动给料机和检测皮带的衔接，一定程度上减少了振动给料机在放料时由于冲击力导致矸石撒落造成的矸石浪费，并且也有一定的缓冲效果，避免振动给料机直接放料时对检测皮带表面造成损伤。
[0053]
进一步的，可以在上述实施例提供的煤矸识别检测系统的基础上，本技术实施例还提供一种煤矸识别检测系统的可能实现示例。如图3所示，是本实用新型实施例提供的一种煤矸识别检测系统的检测皮带结构示意图。检测皮带4为双层皮带，上层皮带4-1为软性材质的皮带，下层皮带4-2为链式刮板结构。具体地，上层皮带4-1可以选用橡胶、帆布、尼龙等不遮挡射线源5发出的射线的软性材料，并且满足由于矸石超限对皮带造成的形变量，防止刮伤皮带；下层皮带4-2为链式刮板结构，方便收集清理由于振动给料机3的振动下掉落的末煤以及在检测皮带4的传送中撒落的料，可以兼顾整个检测皮带4的运行，避免长久积料从而导致系统运转不畅。其中上层皮带4-1和下层皮带4-2分别由不同的皮带轮进行传动，对于这两层皮带的运行可以分开控制，上下两层皮带整体组成了检测皮带4。
[0054]
因此，本实用新型的检测皮带采用了上层皮带为软性材质的皮带、下层皮带为链式刮板结构的双层皮带结构，一定程度上防止了矸石在识别检测过程中的浪费，也方便了操作人员对系统进行清理。
[0055]
在上述实施例提供的煤矸识别检测系统的基础上，在一种可能实现的方式中，本技术实施例还提供一种煤矸识别检测系统的实现示例。图4为本实用新型实施例提供的另一种煤矸识别检测系统的结构示意图。其中煤矸识别检测系统在上述实施例的基础上还包括辐射防护罩10、温度控制器11、缩分装置12、样品收集器13、返料装置14。
[0056]
在本实施例中，如图4所示，辐射防护罩10，射线源5和探测器6设置在辐射防护罩10内。为了避免射线对其余器件和环境的污染，采用辐射防护罩10罩住射线源5和探测器6。可选地，辐射防护罩10可选用铅、钢铁等重金属材料，或防辐射橡胶等材料，本实用新型对此不做限制。
[0057]
通过辐射防护罩的使用，保证煤矸识别检测系统周边的环境辐射符合国家标准。
[0058]
并且，作为一种可能的实施例，射线源5为双能射线源，以发射两种不同能量的射线。具体地，射线源5发射高低两种不同能量的射线，利用射线和煤矸的相互作用的光电吸收效应对矸石进行识别检测。可选地，若双能射线源发射x射线，x射线的工作管电压≥50kv，并且≤200kv。
[0059]
因此，采用双能射线源对煤矸进行检测，根据同一物质对不同能级能量吸收不同，高能射线吸收低，低能吸收高，针对高、低能吸收的不同，对矸石进行识别检测，使得矸石带煤率的数据更为准确。
[0060]
同时，在上述实施例中，为了帮助射线源5的射线范围更为准确，煤矸识别检测系统还包括：线状准直器，线状准直器设置在所述射线源5的出光口。线状垂直器可以对射线源5发射的射线进行范围的限定，避免系统中无关器件受到射线照射。可选地，线状垂直器可以选用对称准直器、非对称准直器，本实用新型对此不做限制。
[0061]
通过线状准直器的使用，可以一定程度减少射线源发出射线的污染，并且使得射线更为准确地照射至矸石上，避免检测数据受到其余物品的干扰。
[0062]
并且，作为一种可能的实施例，为了将射线转换为数字化的信号，探测器6包括：多块模拟采集卡和数字采集卡，多块模拟采集卡沿皮带界面方向居中依次布置，多块模拟采集卡均与数字采集卡电连接，数字采集卡和控制器7通信连接，以将多块模拟采集卡接收的模拟电信号转换为数字电信号后传输至控制器7。其中，每块模拟采集卡分别接收由射线源5发送的透过矸石层的射线模拟电信号，探测器6将入射到矸石中的模拟电信号转换成数字电信号。可选地，探测器6可为非成像型光电探测器，对于探测器的具体结构本实用新型对此不做限制。
[0063]
因此，探测器通过把模拟电信号转换为数字电信号传输至控制器的方式，让控制器可以对检测到的矸石性质进行统一处理和存储，方便操作人员对矸石进行分析。
[0064]
同时，如图4所示，为了进一步地保证检测效果，煤矸识别检测系统还包括：温度传感器11，温度传感器11设置在辐射防护罩内射线源5所在的射源箱内。通过传感器的使用测量射线源5所在的射源箱内部温度，避免温度过高影响煤矸识别检测的效果。具体地，温度传感器11与控制器7通信连接，控制器7可以根据温度传感器检测到的温度适宜地对辐射防护罩进行温度控制，防止高温对系统的影响。
[0065]
通过对辐射防护罩进行温度的检测，尽可能地保障煤矸识别检测结果数据不受外部环境的影响。
[0066]
在上述实施例中，如图4所示，煤矸识别检测系统还包括：缩分装置12和样品收集
器13，缩分装置12安装在检测皮带4的竖直上方，沿所述皮带传送方向上射线源5之后，所述缩分装置12和所述控制器7通信连接，所述样品收集器13设置于缩分装置12的出口处，以由缩分装置12对采样后的样品进行缩分处理后储存至所述样品收集器13中。其中，通过控制器7对缩分装置12的缩分比进行控制，使得通过缩分装置12把检测皮带4上的矸石进行按照预设缩分比进行缩分处理，然后将缩分后的样品储存至样品收集器13中，其中，样品收集器13的形态材料本实用新型不做限制。
[0067]
通过在煤矸识别采样系统中设置缩分装置和样品收集器，可以更加方便操作人员对矸石进行取样人工，进行进一步地化验，人工化验数据可以对煤矸识别检测精度进行矫正。
[0068]
并且，如图4所示，煤矸识别检测系统还包括：返料装置14，返料装置14设置在检测皮带4在传送方向的末端，以通过返料装置排出。工作中，上层皮带4-1中的矸石和下层皮带4-2中的煤料都可通过返料装置14进行排出，排出的煤料可随主皮带进行运输。可选地，返料装置14可以为一个连通检测皮带4和主皮带的出料溜槽，由该出料溜槽将煤料进行排出。
[0069]
通过上述实用新型例，可以更大程度地保障煤矸识别检测的精度，也让周围的其余设备和环境不受射线源的影响，并且可对煤矸进行缩分留样的处理，方便操作人员根据实际生产需要将样品收集器内的煤样用试验室方法进行矸中带煤率的检测，方便多维度地进行识别检测工作。
[0070]
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。