1 無人值守全自動制樣機
無人值守全自動制樣機按照GB 474-2008[4]、GB/T
19494.1-2004、GB/T 30731-2014國家標準及通過機電自動化控制技術，實現對所采集煤樣進行自動稱重、輸送、破碎、縮分、干燥、研磨、封裝、信息收集、樣品編碼、除塵等工藝的全過程控制，并在全自動狀態下制備完成全水分煤樣、共用煤樣、存查煤樣以及一般分析試驗煤樣的制備及封裝。對整個制樣過程中設備的運轉狀態及樣品流轉的信息進行采集并實時上傳。全自動制樣機不僅改變了現有的制樣工作環境和模式，更對整個制樣過程的每個重點工藝環節點進行數據采集、匯總和保存，實現了整個制樣過程的可追溯性。對煤質驗收中的過程管控標準化發揮了很大的作用。隨著應用實踐的不斷深入和行業發展，無人值守全自動制樣機的設計和生產越來越規范、成熟。但無人值守全自動制樣機在實際生產應用中遇到一些問題，造成現場的使用情況并未達到預期效果。
2 實際應用遇到的問題
(1)大水分問題。無人值守全自動制樣機對煤種水分的適應性無法做到全覆蓋，目前行業設計來煤全水分≤18%，但在實際應用中，當外在水分超過10%時，部分位置易發生堵煤，且實際生產中也會遇到極端的煤泥情況。
(2)大質量問題。因煤炭機械化采樣設備的出料縮分量可調整，所以無人值守全自動制樣機入料質量（kg）設計范圍基本為≥20 kg~≤100kg，如此可提高制樣效率、減小設備體積及占地面積。因此在實際與采樣機對接時，可正常運行。而實際生產中，因機采或人工采樣量會因來煤量有所變更，所以來煤量很多情況下會多于100kg而超出無人值守全自動制樣機來料料斗容量。
(3)大粒度問題。無人值守全自動制樣機因破碎腔體積大小和入料口尺寸限制，通常設計的自動來料粒度均為13mm或25mm以下。而實際生產中經常會遇到人工制樣的需求，或采樣機異常，直接由人工采樣轉制樣機制樣的需求。更有粒度≥100mm的案例，致使制樣機堵煤而無法正常工作。
(4)來料混勻問題。使用單位過分追求來料的混均步驟。GB 474-2008明確指出混合的目的是使煤樣盡可能均勻。從理論上講，縮分前進行充分混合會減小制樣誤差，但實際并非完全如此。如在使用機械縮分器時，縮分前的混合對保證縮分精密度沒有多大必要，而且混合還會導致水分損失。
(5)過破碎問題。無人值守全自動制樣機設計的6mm和3mm的破碎率≥95%，實際生產的破碎率基本都能≥95%，滿足要求，但篩上物過少。此種過度破碎，使煤樣粒度過小，煤樣表面積增大，從而導致與空氣接觸面積也增加，致使水分損失從而影響熱值、灰分等化驗值偏倚。此為目前制樣機最嚴重的問題之一，特別是在取全水分樣之前的煤樣轉運采用長距離膠帶傳輸時，該問題特別突出。
(6)留樣擴展性問題。無人值守全自動制樣機通常設計6mm全水分樣品1個，3mm備查樣品1個及0.2mm一般分析試驗煤樣2個。而實際很多電廠需要備查樣2個～3個，更有出現全水樣需求4個、備查樣5個的特殊需求。
(7)3mm備查樣留樣量少問題。無人值守全自動制樣機3mm留樣量通常為0.75kg，是符合國標要求的。因制樣機自身設計縮分比的限制，容易出現3mm人工投料口質量不夠的問題，從而無法使用3mm人工投料口自動制樣。
(8)烘干裝置問題。無人值守全自動制樣機目前行業烘干方式有紅外加熱、熱風干燥等，目前暫無對設備內的干燥裝置是否影響煤樣氧化的評定指標。
(9)除塵效果不理想。無人值守全自動制樣機自身配有除塵系統，但因內部機械構件的加工尺寸或密封處理不良，長時間使用后易出現飄粉積塵現場，影響現場環境的同時也給維護工作帶來一定的困擾。
(10)噪聲污染問題。工業設備噪音應符合GB 12348的要求。空載運載時噪聲不大于70dB(A)；制樣工作時，在距各傳動機構邊緣1m、下方1.5m處測得的噪聲值應不大于90dB(A)，實際生產現場可能出現噪聲污染問題。
3 安裝調試問題
無人值守全自動制樣機因系統龐大復雜，所以設備生產及安裝調試的周期均較長。若現場安裝調試不到位，會導致設備無法在標準規范要求下運轉，從而導致設備運行過程中出現各種問題：
(1)膠帶刮板縮分器運動軌跡與傳輸膠帶曲率不吻合時，會導致無法完整切割煤流的橫截段；(2)縮分器開口調節達不到要求，會導致切割取樣代表性問題，即選擇性取樣；
(3)破碎腔轉軸轉速過高，會導致水分損失；
(4)烘干裝置調試不到位，會導致煤質氧化；
(5)轉運系統調試不佳導致設備運行或使用時間過久后產生異響；
(6)研磨裝置因高速旋轉而造成其他零件共振，影響使用壽命；
(7)設備對接安裝調試不到位，導致設備內部積粉；
(8)擺放空間不足，維護檢修不方便。
4 性能鑒定與驗收
GB/T 19494.1-2004中明確規定無論哪種機械化制樣方法和哪種機械化制樣設備，都必須經過試驗證明其無實質性偏倚及精密度符合要求。
GB474-2008在附錄C中提出了制樣和化驗精密度檢驗和偏倚試驗方法。在安裝調試完成后，均應按照規范要求實施性能鑒定。但由于種種原因，性能鑒定驗收的相關問題普遍存在。
(1)設備使用管理單位對性能鑒定不重視，不進行性能鑒定，導致性能不能判定，存在性能風險。
(2)設備性能鑒定范圍不規范，沒有按照要求實施，導致不能反應設備的真實性能狀況。
(3)設備使用單位以性能鑒定為結果，性能鑒定合格即視設備驗收，而未根據自身情況提出相應指標。
(4)設備使用單位在完成驗收后，沒有定期再進行性能鑒定，以確認設備性能是否依然滿足要求。
5 日常使用和維護
無人值守全自動制樣機系統龐大，涉及機械、電氣、PLC程序、對外通信等專業，涉及范圍廣，因此需培養專業的維修維護人員，減少維修設備停留于“能用”的可使用階段，需加強燃料專業技術人才的培養，要將設備達到“可用、用好”的層面。對破碎機、縮分器、給料膠帶等關鍵部件維修后，要進行相關性能實驗，確保維修后設備狀況良好。在無人值守全自動制樣機的日常使用和維護方面建議做到以下幾點：
(1)嚴格按無人值守全自動制樣機技術參數運行，嚴禁將超過水分標準或粒度標準的來煤直接投入制樣機而造成堵煤。
(2)加強現場巡查，減少僅依靠監控設備管控，及時發現和處理設備運行過程中的故障或異常。
( 3)定期做好設備的保養維護或聯系廠家技術人員定期保養設備，更換相關易損件可延長設備的使用壽命。
(4)定期舉行技術交流培訓及考核，提升現場操作者的使用水平，有利于在使用過程中及時發現異常。
6 結 語
在工業4.0已經開始的時代，未來智能工廠能夠自行運轉，零件與機器可以相互交流，機器群體可自行組織生產，供應鏈將自動化協同，所以未來的無人值守全自動制樣機需要不斷實踐創新，使其更加人性化、智能化，具體可從以下幾點著手：
(1)無級縮分，寬量適應。縮分器具備全自動調節能力，適應大煤量處理，縮分器具有20kg到500kg的大煤量縮分適應能力。
(2)前置風透，大水預干。采用前置式超常規水分處理，支持南方大水分特殊煤樣的制樣處理，制樣后水分自動補償。
(3)主緩互備，失敗重制。樣品縮分環節采用獨有的主煤樣和緩存樣互備設計，確保任何環節制樣失敗后的樣品重制能力。各級入料口均設有稱重功能，實時監控制樣過程的樣品質量變化。
(4)梯級設計，分段復活。制樣流程采用梯級投料口設計，支持對13mm、6mm、3mm任意粒度來樣的人工制樣。
(5)總線設計，簡潔流暢。采用全總線設計，即設計覆蓋電源總線、控制總線、棄樣輸送總線、除塵輸送總線、管道樣品傳輸、樣品封裝總線，系統生產、裝配、布局、檢修更加簡潔明了，工作更加流暢。
(6)進一步優化外觀和體積，最好能無需預制特別的安裝位。
(7)制樣系統與燃料管控系統數據共享。
(8)利用多次對備查煤樣的抽檢，利用燃料管理平臺，自動與原報告進行比對，通過匯總對比數據，實現對備查煤樣及對各級縮分的監控，并對整個制樣過程的各環節數據采集、處理、保存、反饋，實時提示管控人員。