本文介绍的研究由曾小信、李宗平、文武和过宇晟等作者共同完成，研究团队来自中冶长天国际工程有限责任公司和国家烧结球团装备系统工程技术研究中心。该研究于2023年12月发表在《烧结球团》期刊第48卷第6期上，题为《燃料粒度检测机器人系统关键技术研究》。该研究旨在解决烧结过程中燃料粒度无法在线检测以及人工检测滞后性大的问题，提出了一种基于机器人和多层智能筛分机的燃料粒度检测系统。

研究背景与目的

燃料在铁矿石烧结过程中起着至关重要的作用，主要提供烧结所需的热量和气氛，直接影响烧结矿的产量和质量。燃料粒度的分布是否合适是影响烧结过程顺利进行的关键因素。粒度过大或过小都会对烧结过程产生不利影响，如燃烧速度的变化、烧结透气性的改变以及成品率的降低等。目前，燃料粒度的控制主要依赖于人工经验调整四辊破碎机的辊缝隙值，导致燃料粒度波动大、误差大。为了实现燃料粒度的稳定和精确控制，研究团队开发了一套燃料粒度检测机器人系统，旨在通过在线检测技术取代传统的人工检测方法，提高检测的准确性和实时性。

研究方法与流程

该研究提出的燃料粒度检测系统主要包括以下几个关键步骤：

1. 取样与缩分：系统首先通过皮带中部采样机截取燃料皮带横截面的燃料样本，进入缩分皮带的缓冲仓。利用缩分皮带和定质量缩分算法获取500克燃料样本。缩分装置由底开门称重装置、匀料板、缩分皮带和缩分刮扫器等组成，通过缩分控制算法调节缩分皮带速度和刮扫间隔周期，确保样本的准确缩分。

2. 微波干燥：燃料样本通过溜管输送到机器人粒度检测主机内，机器人夹取盛料盘放置在微波干燥设备中进行干燥。微波干燥装置设计了旋转托盘和搅拌器，确保微波磁场均匀分布，并通过红外测温仪和微波功率自适应调节技术，精确控制干燥过程，避免燃料结块或燃烧。

3. 多层智能筛分：干燥后的燃料样本倒入多层智能筛分机进行筛分。筛分机根据燃料粒度检测需求部署0、1、3、5毫米不同孔径的筛网，筛分完毕后，系统称量不同孔径筛盘的重量，计算出燃料的粒度组成分布值。筛分机的运动方式采用圆形轨迹振动，筛孔形状为矩形，以提高筛分效率。

4. 数据计算与反馈：根据筛分结果，系统计算出不同粒径的燃料质量占比分布值，并通过通讯总线将检测结果实时传输给上位机控制系统，供操作人员及时调整燃料粒度，实现闭环控制。

研究结果与应用

该燃料粒度检测机器人系统已在宝钢湛江钢铁公司三烧结厂投入使用。经过第三方专业检测公司检测，其检测误差小于5%，完全满足实际生产的工艺要求，可以取代人工筛分的结果。系统的检测结果能够实时传输给上位机控制系统，帮助操作人员精确控制燃料粒度，从而降低烧结工序的生产能耗，节省燃料成本，提高烧结矿质量。

关键技术

1. 定质量缩分技术：通过缩分控制算法调节缩分皮带速度和刮扫间隔周期，确保样本的准确缩分。
2. 微波快速干燥技术：采用微波干燥装置，通过旋转托盘和搅拌器确保微波磁场均匀分布，并通过红外测温仪和微波功率自适应调节技术，精确控制干燥过程。
3. 多层智能筛分技术：通过圆形轨迹振动和矩形筛孔设计，提高筛分效率，确保燃料粒度的精确分级。

研究意义与价值

该研究开发的燃料粒度检测机器人系统具有重要的科学和应用价值。首先，系统实现了燃料粒度的在线检测，取代了传统的人工检测方法，提高了检测的准确性和实时性。其次，系统的检测结果能够实时反馈给上位机控制系统，帮助操作人员精确控制燃料粒度，从而降低烧结工序的生产能耗，节省燃料成本，提高烧结矿质量。此外，该系统所涉及的定质量缩分技术、微波快速干燥技术和多层智能筛分技术为相关领域的研究和应用提供了重要的参考和指导。

研究亮点

1. 创新性：该研究首次提出了一种基于机器人和多层智能筛分机的燃料粒度检测系统，实现了燃料粒度的在线检测和闭环控制。
2. 高效性：系统的检测误差小于5%，检测周期为10-15分钟，能够满足实际生产的工艺要求。
3. 应用广泛：该系统已在宝钢湛江钢铁公司三烧结厂投入使用，效果良好，具有广泛的应用前景。

未来展望

尽管该系统在实际应用中表现出色，但仍有一些改进空间。未来的研究可以进一步优化单次检测时间，提高检测的实时性，同时提高系统运行的稳定性，并优化设备成本，以更好地满足现场工艺的需求。

结论

该研究开发的燃料粒度检测机器人系统为烧结过程中的燃料粒度控制提供了重要的技术支持，具有显著的科学和应用价值。通过在线检测和闭环控制，系统能够有效降低烧结工序的生产能耗，提高烧结矿质量，为相关领域的研究和应用提供了重要的参考和指导。