CN202453059U - 给煤机给煤量的采集与数据处理系统 - Google Patents
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Abstract
给煤机给煤量的采集与数据处理系统，由给煤机、前后滚筒及其皮带、安装在皮带下方的重量传感器及皮带托辊、位于给煤机外壳上方的原煤仓及落煤管、电机和数据处理DCS系统模型构成，其特征在于皮带左右两侧的重量传感器安装在前后两个托辊的中间，两重量传感器的信号线接DCS系统的TC卡；控制电机的变频器的电机转速信号线与DCS系统的AI卡连接。给煤机给煤量的采样和数据处理方式改变后，给煤量准确可靠，风粉自动投入率高；不存在称重仪表零点漂移、线性度不好缺陷；不存在称重仪表死机、自动重启和称重仪表坏缺陷；不存在给煤机皮带速度不可靠缺陷；设备维护量减少，备件费用减少了95%，不受现场环境的影响，给煤量任何时候工作正常。同时增加给煤机皮带的实时煤量。
Description
技术领域
本实用新型属于一种适于火力发电厂使用的给煤机给煤量的采集与数据处理系统。
背景技术
近年电煤供应不足，电煤质量下降，火电厂的主要辅助设备很难在设计工况下运行，给煤机堵煤、断煤频繁发生，对炉膛的燃烧存在较大的风险，发现不及时导致锅炉熄火，给社会和公司带来较大的损失。为此进入炉膛的给煤量是否准确，对机组的安全且经济运行尤为重要。目前火电站给煤机给煤量的计算采用称重仪表对给煤机给煤量计算后转换为4—20mA送至DCS系统。称重仪表本身存在零点漂移、线性度不好、给煤机皮带速度不可靠等问题； 再加上近年来火电站给煤机断煤和堵煤频繁发生，给煤机上安装的空气炮和振打器频繁工作，给煤机运行1个月时间后，给煤量称重仪存在死机、自动重启和称重仪表坏；称重仪表的转速探头发生位移，基准值发生变化，给煤机速度坏点或者不准确等问题。进入锅炉燃烧的给煤量没有一个准确值，通常运行靠经验来维持炉膛的燃烧，锅炉燃烧的安全性和经济性得不到很好保证。增加了运行人员的劳动强度，也增加了设备的维护量，更不利于电厂煤炭成本的计算和控制。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种给煤机给煤量的采集与数据处理系统，对给煤机给煤量的采集与数据处理采用新的方法进行技术改造，以解决火力发电厂目前采用称重仪表对给煤机给煤量计算后转换为4—20mA送至DCS系统，称重仪表存在零点漂移、线性度不好、给煤机皮带速度不可靠，进入锅炉燃烧的给煤量没有一个准确值，锅炉燃烧的安全性和经济性得不到很好保证的问题。
采取的技术方案：给煤机给煤量的采集与数据处理系统，由给煤机皮带、前后滚筒、安装在皮带下方的重量传感器、皮带托辊、位于给煤机外壳上方的原煤仓及落煤管、给煤机电机、变频器和数据处理DCS系统模型构成，其中：皮带5左右两侧的重量传感器7、8安装在前后两个托辊6、9的中间，两重量传感器的信号通过导线17接在DCS系统的TC卡15；控制电机（18）的变频器（16）的电机转速信号线接在DCS系统的AI卡；变频器运行信号线接在DCS系统的DI卡。
电机18通过齿轮联轴器13与前滚筒12转动连接，磨煤机10安装给煤机出口管11处的下方，前后滚筒12和4间套接输送煤的皮带5，后滚筒位于原煤仓1侧下方，落煤管2的管口对应的外侧，使来自落煤管的原煤平稳的落在皮带5上，在前滚筒12的带动下，皮带5运转中将煤送至磨煤机10。
其中DCS系统模型由重量数据模块、给煤机皮带速度数据模块和给煤机给煤量数据模块三部分构成。
重量数据模块的构成是：TC卡15采集重量传感器7的信号转换为硬件点模块19接超前滞后块20，后接减法模块21，下接除法模块22，再接平均模块23；其中，减法模块21上接有零点校正的数值输入块54，除法模块22上接有跨距校正的数值输入块53；同样，对应于重量传感器8的信号采集模块的连接方式是TC卡15采集重量传感器8的信号转换为硬件点模块50接超前滞后块51，后接减法模块52，下接除法模块47，再接平均模块23；其中，减法模块52上接有零点校正的数值输入块49，除法模块47上接有跨距校正的数值输入块48；平均块23后接比例模块24，分别下接另一比例模块29和乘法模块30。
给煤机皮带速度数据模块的构成是：AI卡14a采集变频器速度的信号转换为硬件点模块44，一路接多阶段一次函数模块43，后接数据切换模块42，另一路接质量判断模块45，再接数据切换块42，数据切换块42下接乘法模块30，其中数据切换模块42上接有数值输入块46。
给煤机给煤量数据模块的构成： DI卡14b采集变频器运行的信号转换为硬件点模块44，下分两路，一路分别接堵煤信号输出的与模块25和断煤信号输出的与模块26，另一路接非门模块40，下接数据切换模块34，后接给煤量显示模块33；其中数据切换模块34上接有数值输入块32。乘法模块30与数据切换模块34间接有比例模块31，比例模块31还分别接除法模块35和38，两除法模块35和38并接后再接量程值的数值输入块39；其中，除法模块35下接零点百分数的显示模块36，另一除法模块38下接跨距百分数的显示模块37。
断煤和堵煤的数据模块构成：比例模块29分两路，一路接高值模块28后再接堵煤信号输出的与门模块25，另一路接低值模块27后再接断煤信号输出的与模块26。
本实用新型的积极效果是：取消给煤机给煤量称重仪表，把称重传感器的重量信号送至DCS系统TC卡，运用DCS系统模型功能转换为当前给煤机煤的实时重量；取消称重仪表的转速测量装置，用变频器的转速，运用DCS系统模型功能转换为给煤机皮带的实时速度；再把这两个参数相乘后为一台给煤机进入炉膛的给煤量。给煤机给煤量的采样和数据处理方式改变后，给煤量准确可靠，风粉自动投入率高；不存在称重仪表零点漂移、线性度不好缺陷；不存在称重仪表死机、自动重启和称重仪表坏缺陷；不存在给煤机皮带速度不可靠缺陷；设备维护量减少，备件费用减少了95%，不受现场环境的影响，给煤量任何时候工作正常。同时增加给煤机皮带的实时煤量，及时投入或撤出油枪。
附图说明
图1 是给煤机给煤量的采集系统结构图。
图2是给煤机给煤量数据处理模块结构图。
具体实施方式
以下结合附图，作为实施例，对技术方案进一步说明。
参照图1，本实用新型是在原有给煤机给煤系统的基础上做改进而成的一种给煤机给煤量的采集与数据处理系统。其关键技术是：1、取消原系统中给煤机给煤量称重仪表，把位于皮带5的左右两侧的重量传感器7、8信号通过导线17接在DCS系统的TC卡15，其称重传感器的工作电源接在9V.DC开关工业电源，将称重传感器的重量信号送至DCS系统TC卡，运用DCS系统模型功能转换为当前给煤机煤的实时重量；2、取消原称重仪表的转速测量装置，变频器16的转速电信号线接在DCS系统的AI卡14a，运用DCS系统模型功能转换为给煤机皮带的实时速度；再把这两个参数相乘后为一台给煤机进入炉膛的给煤量。在DCS系统计算的给煤机给煤量数学表达式：
F=T×S×3.6×K
（表达式中：F 给煤机的给煤量T/H， S 给煤机的实时转速m/s；T称重传感器的实时重量信号Kg; K为给煤量的修正系数）
给煤机运行信号由变频器的运行信号线连接16接DCS系统的DI卡，其目的是解决给煤机不运行时给煤量为零。
给煤机原有的给煤系统的基本部件及其结构不变，再利用原有给煤机给煤系统，把采集的来自重量传感器的重量信号接入DCS系统的TC卡15，由DCS系统中相关数据处理模块进行计算处理后，装换成给煤机重量数据；把来自变频器的给煤机转速信号接入在DCS系统的AI卡14a，由DCS系统中相关数据处理模块进行计算处理后，装换成给煤机皮带速度数据。再把这两个参数相乘后计算出给煤机给煤量。
参照图1，给煤机外壳3的上方是原煤仓1，原煤仓中的煤通过落煤管2接入机壳内腔中的皮带上；电机18的转动力通过齿轮轴带驱动前滚筒12运转，套在前滚筒12和后滚筒4上的皮带沿顺时针方向运行，把来自原煤仓的煤送给磨煤机10 。其中，在皮带下方中部装有前托辊9，后托辊6。在两托辊的中间位置，皮带的两侧安装右侧重量传感器7、左侧重量传感器8。每个重量传感器的重量信号通过导线17均与DCS系统的TC卡15连接，其重量传感器的工作电源接在9V.DC开关工业电源。驱动前滚筒12运转的电机18通过齿轮联轴器13转动连接，电机18与控制它运行的变频器16的动力线连接，变频器16与DCS系统中的AI卡和DI卡信号线连接。这样即构成给煤机给煤量的采集系统。
DCS系统中的相关处理模块，按功能分：包括重量数据模块，速度数据模块，给煤机给煤量数据模块三大部分。
重量数据模块：重量信号采集给煤机皮带左右两侧的重量传感器7和8的信号，用两套相同模块转换构成；即由接收信号的TC卡采集的重量信号19，经超前滞后块20送给与零点校正的数值输入块54连接的减法模块21，处理后把信息输入接有跨距校正功能的数值输入块53的除法模块22；同理，另一重量传感器由TC卡采集到的重量信号50，经超前滞后块51、接有零点校正的数值输入块49的减法模块52，接有跨距校正的数值输入块48的除法模块47处理；把两个重量传感器7和8输入到TC卡15的重量信号经两个除法模块22和47处理后输入平均模块23，再入比例模块24处理，得到的信号分两路，一路至乘法模块30计算；另一路至下一比例模块29，经高值模块28到与模块25给输出堵煤信号，或至低值模块27到另一与模块26输出断煤信号。
给煤机皮带速度数据模块：由AI卡采集的变频器16的速度信号44，一路送至多阶段一次函数模块43处理后入数据切换模块42，另一路经质量判断模块45入数据切换模块42，数据切换模块42连接有数值输入块46；经数据切换模块42处理的信号入乘法模块30。乘法模块30接受到来自TC卡采集的重量传感器7或8并经相关模块处理后的重量信号和来自AI卡采集的变频器并经处理后的速度信号，作计算后经比例模块31一路送至数据切换模块34在给煤量显示模块33上显示，另一路分别经除法模块35至零点显示的显示模块36和经除法模块38至跨距显示的显示模块37。两除法模块35和38间接有量程值的数值输入块39。
给煤机给煤量数据模块： 由DI卡14b采集变频器运行的信号转换为硬件点模块44，下分两路，一路分别接堵煤信号输出的与模块25和断煤信号输出的与模块26，另一路接非门模块40，下接数据切换模块34，后接给煤量显示模块33；其中数据切换模块34上接有数值输入块32。乘法模块30与数据切换模块34间接有比例模块31，比例模块31还分别接除法模块35和38，两除法模块35和38并接后再接量程值的数值输入块39；其中，除法模块35下接零点百分数的显示模块36，另一除法模块38下接跨距百分数的显示模块37。
给煤机给煤量数据处理模块的信号运行过程是：
1、称重传感器7的信号送至至DCS系统TC卡，按照组态的功能，转换为重量信号即模块 19；模块19的重量数据传至超前滞后块20。超前滞后块 20的数据与数值输入模块54零点值的数据传至减法模块21，相减后的值即减法模块 21计算后的数据。减法模块21的数据与数值输入模块53跨距系数值传至模除法模块22，相除后的值就是给煤机皮带上煤的重量，单位Kg。
2、称重传感器8的信号送至DCS系统TC卡，按照组态的功能，转换为重量信号2，即模块 50；模块50的重量数据传至超前滞后块51。超前滞后模块51的数据与数值输入模块49零点值的数据传至减法模块52，相减后的值即减法模块52计算后的数据。减法模块52的数据与数值输入模块48跨距系数值传至除法模块47，相除后的值就是给煤机皮带上煤的重量，单位Kg。
3、除法模块22、 47的数据传至平均模块23，两者相加后除以2，即平均模块23计算后的数据。平均模块23的数据传至比例模块24，折算成单位长度每米皮带上的煤量。比例模块24的数据分别传至下一比例模块29和乘法模块30。
4、变频器电机转速信号送至DCS系统AI卡, 按照组态的功能，转换为给煤机电机转速信号模块44，模块44的转速数据分别传至质量判断模块45和多阶段一次函数模块43。质量判断模块45在模块44的转速数据为坏点，其输出为“1”；反之为“0”。 多阶段一次函数43，根据一台给煤机皮带速度试验数据，填入组态值（其他的给煤机按照同样的方法实施），转换出给煤机皮带的速度信号。数值输入模块46置“0”。多阶段一次函数43的数据与数值输入模块46 的数据传至数据切换模块42。当质量判断模块45输出为“1”时，数据切换模块42的输出选择数值输入模块46的数据；反之选择多阶段一次函数模块43的数据。
5、数据切换模块42的数据与上述的另一比例模块24的数据传至乘法模块30。由于比例模块24的数据单位为Kg/m, 数据切换模块42的数据单位为m/s，而乘法模块30的数据单位为T/H，存在单位换算，又为了简化，用
“3600/1000”=3.6，将“3.6”填入乘法模块30的比例系数2，两者相乘后即给煤量。乘法模块30的数据传至比例模块31，完成给煤量的修正，一般为“1”，不修正。比例模块31的数据分别传至数据切换模块34、除法模块35和除法模块38。
6、变频器发出的给煤机运行信号送至DCS系统DI卡, 按照组态的功能，转换为给煤机电机运行信号模块41。模块41的数分别传至堵煤信号输出的与模块25、断煤信号输出的与模块26和非门模块40。数值输入块32置“0”。当非门模块40输出为“1”时，数据切换模块34的输出选择数值输入块32 的数据；反之选择比例模块31的数据。数据切换模块34的数据传至显示模块33显示给煤量。
7、数值输入块39即给煤机给煤量的量程值，单位T/H。比例模块31的数据与数值输入块39的数据分别传至除法模块35和除法模块38。用于给煤机校称，给煤机正常运行时无意义。除法模块35相除后的值为给煤机校称时零点百分数计算，除法模块35的数据传至显示模块36显示零点百分数。除法模块38，完成跨距显示值；校称时保持给煤机皮带的速度为0.1m/s，给煤机左右侧各加17Kg标准砝码，经计算后的标准给煤量为29.21T/H；在除法模块38输入“1”的偏置里填入“—29.21”，除法模块38把比例模块31的数据减去29.21后，再除给煤机给煤量的量程值，即为给煤机校称时的跨距显示值，除法模块38的数据传至显示模块37显示跨距百分数。
8、比例模块24的数据传至下一比例模块29，给煤机皮带有效载煤长度，单位米，比例模块29的比例系数填入给煤机皮带有效载煤长度值。比例模块29分别传至高值模块28和低值模块27，同时还具有显示作用。高值模块28，当输入高于300Kg时，输出为“1”；反之为“0”。低值模块27，当输入小于100Kg时，输出为“1”；反之为“0”。高值模块28的数据与DI卡采集的给煤机动行模块41的数据传至与门模块25，当给煤机运行时，才允许堵煤信号输出。低值模块27的数据与DI卡采集的给煤机动行模块41的数据传至与门模块26，当给煤机运行时，才允许断煤信号输出。
按照上述方案制成的给煤机给煤量的采集与数据处理系统；有如下积极效果。
一、给煤机给煤量的采集与数据处理技改后，给煤机给煤量准确可靠，带来以下好处：
1、给煤机给煤量准确可靠，风粉自动投入率高，炉膛燃烧更充分，机组更经济、安全和可靠。
2、提供准确可靠的进入炉膛的给煤量，有利于电厂生产成本的控制，更有利于机组负荷的分配。
3、不存在称重仪表零点漂移、线性度不好缺陷；不存在称重仪表死机、自动重启和称重仪表坏缺陷；不存在给煤机皮带速度不可靠缺陷，给煤机给煤量随时工作正常。
4、给煤机给煤量不受现场环境的影响。
5、减轻运行劳动强度，设备维护量减少，备件费用减少了95%。
6、校验周期增长，由3个月变为6个月，甚至更长时间（更换皮带和称重传感器，必须马上校称除外）。
7、给煤机给煤量准确可靠，运行可及时投入或撤出油枪，提高锅炉燃烧的安全性和经济性，减少熄火次数，减少生产成本。
8、改变给煤机给煤量的采集和数据处理方式，较以前更为简单实用，维护方便，给煤量更准确可靠。
二、在得出给煤量的同时，增加给煤机皮带实时煤量，另外带来如下好处：
1、利用皮带上实时煤量，可以判断给煤机是否断煤或堵煤，便于运行及时投入或撤出油枪。尤其是电煤质量下降的情况下至关重要，及时投入油枪，可以稳燃，减少熄火次数；及时撤出油枪，可以节约燃油的生产成本。
2、当给煤机未运行时，运行可在控制室通过皮带上实时煤量判断是否需要掏煤。以前没有这个参数的情况下，要去就地查看，而且不能准确判断是否需要掏煤；或者忽略此项工作。当需要加负荷启动给煤机时，由于给煤机皮带上的煤太多而不能启动。如今利用给煤机皮带上的实时煤量，当大于300Kg时，给煤机必须掏煤，保证给煤机启动正常。
Claims (3)
1.给煤机给煤量的采集与数据处理系统，由给煤机皮带、前后滚筒、安装在皮带下方的重量传感器、皮带托辊、位于给煤机外壳上方的原煤仓及落煤管、给煤机电机、变频器和数据处理DCS系统模型构成，其特征在于皮带（5）左右两侧的重量传感器（7、8）安装在前后两个托辊（6、9）的中间，两重量传感器的信号线（17）接在DCS系统的TC卡（15）；控制电机（18）的变频器（16）的电机转速信号线接在DCS系统的AI卡；变频器运行信号线接在DCS系统的DI卡连接。
2.根据权利要求1所述的给煤机给煤量的采集与数据处理系统，其特征在于DCS系统模型由煤的重量数据模块、给煤机皮带速度数据模块和给煤机给煤量数据模块三部分构成，具体是：
a、煤的重量数据模块的构成是：TC卡（15）采集重量传感器（7）的信号转换为硬件点模块（19）接超前滞后块（20），后接减法模块（21），下接除法模块（22），再接平均模块（23）；其中，减法模块（21）上接有零点校正的数值输入块（54），除法模块（22）上接有跨距校正的数值输入块（53）；同样，对应于重量传感器（8）的信号采集模块的连接方式是TC卡（15）采集重量传感器（8）的信号转换为硬件点模块（50）接超前滞后块（51），后接减法模块（52），下接除法模块（47），再接平均模块（23）；其中，减法模块（52）上接有零点校正的数值输入块（49），除法模块（47）上接有跨距校正的数值输入块（48）；平均块（23）后接比例模块（24），分别下接另一比例模块（29）和乘法模块（30）；
b、给煤机皮带速度数据模块的构成是：AI卡（14a）采集变频器速度的信号转换为硬件点模块（44），一路接多阶段一次函数模块（43），后接数据切换模块（42），另一路接质量判断模块（45），再接数据切换块（42），数据切换块（42）下接乘法模块（30），其中数据切换模块（42）上接有数值输入块（46）；
C、给煤机给煤量数据模块的构成： DI卡（14b）采集变频器运行的信号转换为硬件点模块（44），下分两路，一路分别接堵煤信号输出的与模块（25）和断煤信号输出的与模块（26），另一路接非门模块（40），下接数据切换模块（34），后接给煤量显示模块（33）；其中数据切换模块（34）上接有数值输入块（32）；乘法模块（30）与数据切换模块（34）间接有比例模块（31），比例模块（31）还分别接除法模块（35）和（38），两除法模块（35）和（38）并接后，再接量程值的数值输入块（39）；其中，除法模块（35）下接零点显示值的显示模块（36），另一除法模块（38）下接跨距显示值的显示模块（37）。
3.根据权利要求1或2所述的数据处理DCS系统模型，其特征在于DCS系统模型中断煤和堵煤的数据模块构成是：比例模块（29）分两路，一路接高值模块（28）后再接堵煤信号输出的与门模块（25），另一路接低值模块（27）后再接断煤信号输出的与模块（26）。
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