剖析气动管道传输系统在燃料智能化管控中的具体应用

凌君安， 陈 燕， 陈 康

（长沙君祥科技有限公司， 湖南 长沙 410100）

0 引言

燃料智能化管控[1-3]是指将煤样管理业务中的采样、制样、封样、存样、取样、化验各环节看成一条自动化生产线，把煤样样品看成自动化生产线上的一个流转产品，利用物联网技术、传感技术、光电技术、机电一体化技术，确保全过程无人干预，人样分离，实现样品管理自动化、智能化。

气动管道传输系统源自于国外进口技术， 是一种以空气为动力， 在密闭管道中传输装有药品和化验单据的传输瓶，主要是用于降低医护人员频繁的送样工作的。传输瓶是在密闭管道中进行传输的，整个传输过程自动化，且无人干预， 这两个特点刚好可以用于燃料智能化管控中的送样环节。 本文将重点介绍煤样瓶气动管道传输系统的设备组成、 工作原理以及在燃料智能化管控项目中的具体应用。

1 煤样瓶气动管道传输系统

1.1 设备组成

煤样瓶气动管道传输系统[4]主要包括风机动力单元、中央控制机、旁通管、管道换向器、各收发终端、管道泄气阀、传输管道及管道附属支撑、以及电气控制系统组成。

风机动力单元—整套装置的动力源，主要提供系统的正负压力，推动煤样瓶在管道中传输，见图1。

图1 风机动力单元图

图2 中央控制机图

中央控制机—整套装置的控制核心，主要控制传输流程，记录传输任务及故障报警信息。 旁通管—吸送模式下的减速装置，见图3。

图3 旁通管图

管道换向器—管道切换装置，可实时更换输送线路，将煤样瓶沿着指定的传输管道传输到指定的收发站中，常用的管道换向器有三向、四向和六向，见图4。

图4 管道换向器图

收发工作站—接收和发送煤样瓶装置，见图5。

图5 收发工作站图

管道泄压阀—安装在传输管道靠近收发终端处，通过自动泄压使样瓶平稳到达，见图6。

图6 泄气阀图

传输管道及管道附属支撑——PVC 管和不锈钢管，透明管， 以及管道支撑架等，见图7。

图7 传输管道图

1.2 传输原理

其工作原理是结合吹气和吸气的形式来对原煤样瓶进行输送。 风机动力单元中的风向切换器主要使输送系统在吹送和吸送这两个模式下进行来回切换， 而管道换向器可实时更换输送线路， 将样瓶沿着指定的传输管道传输到指定的收发站中。

详细的传输原理以收发工作站站A 发送到收发工作站D 为例进行说明，见图8。

图8 传输原理图

将管道换向器A 连通A 收发站（管线切换至C），并将风向切换器切换成吸风口，此时整个系统为吸送，煤样瓶从A 收发站流过管道换向器A 直至旁通管，并最终缓慢的停止在旁通管中。

将管道换向器A 切换至A 管线，管道换向器B 切换至D 管线，将风向切换器设置成吹送，此时整个系统为吹送，煤样瓶从旁通管中开始加速，沿着A 和D 管线进行输送， 当煤样瓶输送至末端时在滑动阀和泄气阀的作用下平稳减速，到达无冲击。

1.3 传输功能

煤样瓶气动管道传输系统具有三个传输功能， 分别是原煤样瓶传输、制样煤样瓶传输、空瓶传输。 原煤样瓶传输特指采样机采样后的煤样传输至制样机处； 制样煤样瓶传输特指煤样在全自动制样间、人工制样间、存查样柜、化验室、弃样室这五个功能区域之间的传输；空瓶传输包括原煤样空瓶传输和制样煤样空瓶传输， 区分机理主要是传输的载体不一样，原煤样瓶（3～5kg）的规格和容量要远高于制样煤样瓶（0.1～1.5kg）。

三大传输功能又可细分成如下功能，具体如下:（1）全自动存样：全自动瓶装机处传瓶至存查柜。（2）半自动存样：人工制完样后传瓶存查柜。

（3）直传：全自动瓶装机处传瓶至化验室。

（4）取样：存查柜传瓶至化验室，包括批量取样。（5）弃样：存查柜清理到期煤样传到弃样站。

（6）化验室回传：已经化验的煤样重新传入存查柜。

（7） 化验室弃样：已经化验的煤样直接传入到弃样站。

（8）清洗样弃样：特指某些厂家生产的制样机在制样的过程中为了防止0.2mm 的分析样与上个样混样， 特别预留了一部分用于清洗的煤样， 该煤样也是经过封装装瓶的，实际上无用处，也是需要送入废样室的。

（9）原煤样传输：特指将采样机制得的煤样（即原煤样）自动传输至制样机处。

（10）空瓶传输：包括原煤样空瓶传输和制样煤样空瓶传输， 具体是指废样室已无任何化验用处的煤样瓶经过清洗、烘干之后，重新自动传输至煤样罐装处，实现煤样瓶的大循环，不再需要人工送煤样瓶。

1.4 传输特点

（1）人样分离，无人工干预，杜绝人为换样风险。

（2）多点互传，单根管道双向输送。

（3）高效安全，传输速度快，噪音低，也可实现超长距离输送。

（4）系统纠错能力强，具备取错回传，断电后续传等功能。

（5）实时监控设备运行及传输状态，提供故障报警信息。

（6）配置灵活，拓展度强，可根据客户需求拓展。

（7）可脱网独立运行，也可联网进行信息化管理。

（8）设备模块化，施工标准化，控制智能化，收发形式多样化。

1.5 传输管道及煤样瓶规格

目前市面上的气动物流传输系统有三种规格， 依据管道分为110、140、160 三种规格， 其中原煤样气动管道物流传输采用的规格均为160 规格， 而制样煤样瓶传输以及配套的空瓶传输依然有上述三种规格。 煤样瓶的底部都配有芯片，一瓶一码。

不同规格的煤样瓶其直径及高度也不一样， 详情如下，110 和160 的煤样瓶见图9 和图10。

图10 160 两种高度，三种形式的煤样瓶

110 规格的分 别是100×110、100×240，100×300 高，160 规格的有150×130，150×200 高，140 规格的均为128×240 高。

1.6 传输管道组成及材质

传输管道包括直管、弯管、套管，常用的为灰色PVC管，304 不锈钢管以及透明管（客户展示及检修段用），部分还有镀锌钢管和铝合金管道。

常规情况下室内的采用灰色PVC 管，部分用于展示的采用透明管， 北方地区或昼夜温差大的室外则采用304 不锈钢管，沿海地区还需要采用316 的不锈钢管。

1.7 传输机制

（1）优先原则：当有多个传输任务需要执行时，必须要设定优先级别， 比如直传模式和管控调样的话必须优先处理。

（2）异常处理机制：异常处理机制是指我们需设置一个异常接收工作站， 用于接收传瓶过程中一些读写码异常的煤样瓶， 切不可因为一个异常瓶影响了后续正常瓶的传输。

（3）暂存机制：暂存机制通常是指在发送工作站的前端和接收工作站的后端加装一定容量的皮带输送装置，分别用于存储多个待发送的煤样瓶和已经到站后的煤样瓶。

2 实际工程案例

2.1 以国电汉川电厂为例

汉川电厂总共有配置有3 台全自动制样机，3 台智能存样柜，2 套气动管道传输系统（1 套制样煤样瓶传输，1套空瓶传输），同时还配置有自动样瓶清理装置、理瓶机等。

样品传输要求如下：

（1）三台全自动制样机制得得的0.2mm 的分析样、0.2mm化验样，3mm 备查样，6mm 全水样能够分别送至对应的智能存查样柜进行存储， 或送到入厂煤和入炉煤化验室进行化验；

（2）管控系统能够调取煤样送入化验室。

（3）入厂煤和入炉煤化验室化验完的煤样瓶和智能存查样柜中到期需弃掉的煤样瓶传输至布置在弃瓶间里的弃样站处。

（4）弃样站中的煤样瓶人工开盖将煤样倒出后，放入自动清理装置中进行清洗、烘干后，在送入理瓶机进行梳理。此时煤样瓶是无盖的，然后通过气动管道物流送入三台全自动制样机瓶装线对应处， 从而实现了煤样瓶的大循环，实现空瓶传输。 图11 为国电汉川电厂煤样气动管道传输方案示意图；图12 为国电汉川电厂煤样气动管道布置示意图；图13 为国电汉川电厂空瓶传输布置图。

图11 国电汉川电厂煤样气动管道传输方案示意图

图12 国电汉川电厂煤样气动管道传输管道布置示意图

图13 国电汉川电厂空瓶传输布置图

2.2 以吉林热电为例（原煤样传输+制样煤样传输）

吉林热电总共配置有3 台火车采样机，2 台全自动制样机，3 台智能存查样柜，2 套气动管道传输系统 （1 套原煤样瓶传输，1 套制样煤样瓶传输）， 自动封装标识装置，自动拆瓶合样校码装置等。自动封装标识装置是配套火车采样机的，对煤样瓶具有封装煤样和写码的作用。自动拆瓶合样校码装置是配套全自动制样机的，具备读码、校码，归类同一批次煤样，通过机械后开盖倒出煤样的功能。 详细方案图及管道布置图分别如图14、图15 所示。

图14 吉林热电原煤样瓶传输+制样煤样瓶传输方案示意

图15 吉林热点原煤样传输+制样煤样传输管道布置示意图

整个项目对煤样瓶的传输要求具体如下：

（1）火车采样机采制的原煤样经过自动封装标识装置封装、写码后进入采样机收样终端，并通过气动管道传输系统传输至制样机接样终端。 此过程即为原煤样瓶传输。

（2） 收到的原煤样瓶在自动拆瓶合样校码装置的作用下，先进行校码并挑选同一批次的，然后开盖将煤样倒出进行合样后，再送入全自动制样的料斗处进行制样。

（3）2 台全自动制样机制得的煤样通过瓶装线罐装写码后进入自动存样站后， 能自动传输至智能存查样柜中或直接传输至入厂煤和入炉煤化验室处。

（4）燃料管控系统能直接通过气动取样，从智能存查样柜中调取煤样传输至入厂煤和入炉煤化验室处。

（5）智能存查样柜到期的煤样可以通过气动弃样的形式自动传输至弃样站处。

3 结论

目前除了国电汉川电厂、吉林热电之外，还有很多电厂（如鹤壁物流园项目、东华项目、盛乐项目等）都上了气动管道传输项目。每个电厂的设备配置都不一样（如全自动采样机、全自动制样机、智能存查样柜的数量不一样），传输要求也不一样， 而本文提供的煤样瓶气动管道传输系统其单管双向， 多点互换的特点刚好可以满足不同电厂对煤样的传输要求。 当然具体的管道布置及设备分布方案还需要根据具体的施工场地及结合自身项目来定。