CN104785330B - 一种磨煤机料位工况识别方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种磨煤机料位工况识别装置与方法，该装置包括：气源调节装置、气源母管、第一流量测量装置、第二流量测量装置、压力测量装置和信号采集与控制装置；气源调节装置通过仪表管分别与仪表气源的输出端和气源母管的输入端连接，第一流量测量装置通过仪表管分别与气源母管的第一输出端和磨煤机的第一输入端连接，第二流量测量装置通过仪表管分别与气源母管的第二输出端和磨煤机的第二输入端连接，压力测量装置通过仪表管与气源母管相连，气源调节装置、第一流量测量装置、第二流量测量装置和压力测量装置信号通过电气信号与信号采集与控制装置连接，所述装置及方法可同时实现工况的自动识别与料位的自动测量。

Description

一种磨煤机料位工况识别方法

技术领域

本发明涉及自动化检测技术领域，尤其涉及一种磨煤机料位工况识别装置与方法。

背景技术

双进双出磨煤机是火电厂单元机组直吹式制粉系统广为采用的一种制粉设备，对机组安全、经济运行极为重要，是运行人员严密监测的主要对象。磨煤机运行过程中需要密切监控的参数主要包括给煤量、一次风压、料位、出口风温、进出口压差、主电机电流、轴振等。由于这些参数构成复杂多变量对象，使得运行人员对工况的监视非常不易，需要一种自动化的工况监测系统。

有一种火电厂磨煤机制粉系统运行工况划分方法，采用粒子群优化算法，根据磨煤机历史数据进行聚类分析，获得磨煤机工况的多个分类，进而根据当前运行数据与多个历史工况类别的欧氏距离，判断出当前运行工况属于哪一种类型。这种类型的工况分类方法需要使用料位信号，但是对磨煤机的安全、经济运行极为关键的料位信号却难以直接检测。有一种基于数据融合的磨煤机最佳负荷工作点的判断方法，该方法将工况分为4种类型：不经济工况、最佳工况、堵磨工况和不确定工况，并采用D-S证据理论对当前工况数据进行推理，判断当前工况属于四种工况中的哪一种，这些方法也需要料位信号。有一种基于钢球动能的磨煤机存煤量控制方法，采用X射线对磨内钢球分布进行测量，避免了对料位的连续直接测量问题，转而监测料位的最优状态，只需要监测一种工况，即最佳工况，属于一种最佳料位工况的监测方法。还有一种通过测量磨内上下部压差的方法对料位进行测量，但这类方法只能对料位进行测量，而无法对工况进行判断。

可见，现有的料位测量装置只提供连续的料位信号而不提供工况信号，运行人员无法根据料位信号识别料位工况。当采用包括料位信号在内的多个测量信号时，可识别出若干个或4个不同的料位工况，但这类方法需要使用独立于现有控制系统的计算机，并采用专门设计的算法，并且当测量信号尤其是料位信号不准确时，这类方法就会失效。对于一些间接测量出最佳料位信号的装置，由于只提供了一种料位工况，工况信号不连续，当料位跳出最佳工况区间时，容易导致运行人员操作失误，或者使得控制系统不稳定，引起料位工况迅速恶化，导致堵磨或缺粉事故。特别的，当磨煤机进行钢球、衬板的节能改造，磨内工况发生了很大变化，使得现有的料位测量装置和工况识别方法都不能使用。总之，当前技术领域缺乏一种磨煤机料位工况识别装置与相应的料位工况识别方法。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决或者减缓上述问题的磨煤机料位工况识别装置与方法，能够自动识别高料位工况、低料位工况、正常料位工况、不确定工况，为运行人员监测制粉系统工况提供客观有效的依据。

本发明提供了一种磨煤机料位工况识别装置，该装置包括：气源调节装置、气源母管、第一流量测量装置、第二流量测量装置、压力测量装置以及信号采集与控制装置；

所述气源调节装置通过仪表管分别与仪表气源的输出端和所述气源母管的输入端连接，所述第一流量测量装置通过仪表管分别与所述气源母管的第一输出端和磨煤机的第一输入端连接，所述第二流量测量装置通过仪表管分别与所述气源母管的第二输出端和所述磨煤机的第二输入端连接，所述压力测量装置通过仪表管与气源母管相连，所述气源调节装置、第一流量测量装置、第二流量测量装置以及压力测量装置信号均通过电气信号与所述信号采集与控制装置连接。

其中，所述第一流量测量装置与所述第二流量测量装置相同。

其中，所述气源调节装置、第一流量测量装置、第二流量测量装置以及压力测量装置通过无线信号或电缆与所述信号采集与控制装置连接。

此外，本发明还提供了一种基于上述任一所述磨煤机料位工况识别装置的磨煤机料位工况识别方法，该方法包括:

通过所述气源调节装置控制第一流量测量装置所在管道的流量测量值维持在预设范围内，根据所述压力测量装置的当前压力测量值判断磨煤机负荷工况，根据所述磨煤机负荷工况以及所述第二流量测量装置的流量测量值确定磨煤机料位工况。

其中，所述根据所述压力测量装置的当前压力测量值判断磨煤机负荷工况，具体包括：

当压力测量值大于磨内工作压力规定值的下限不足第一预设值且至少维持第一预设时长以上时，则确定磨煤机负荷工况为低负荷工况；

当压力测量值大于磨内工作压力规定值的上限第二预设值以上且至少维持第一预设时长以上时，则确定磨煤机负荷工况为高负荷工况；

当压力测量值大于磨内工作压力规定值的下限第一预设值以上且小于磨内工作压力规定值的上限第二预设值时，则确定磨煤机负荷工况为正常负荷工况；

除低负荷工况、高负荷工况以及正常负荷工况以外的情况，磨煤机负荷工况均为不确定负荷工况。

其中，所述根据所述磨煤机负荷工况以及所述第二流量测量装置的流量测量值确定磨煤机料位工况，具体包括：

磨煤机负荷工况为正常负荷工况时，当所述第二流量测量装置的流量测量值持续小于第三预设值的时间大于第二预设时长以上时，确定磨煤机料位工况为高料位工况，当所述第二流量测量装置的流量测量值持续大于第四预设值的时间大于第二预设时长以上时，确定磨煤机料位工况为低料位工况，当所述第二流量测量装置的流量测量值在第三预设值与第四预设值之间时，确定磨煤机料位工况为正常料位工况，其它情形确定磨煤机料位工况为不确定料位工况；

磨煤机负荷工况为高负荷工况时，当所述第二流量测量装置的流量测量值持续小于第五预设值的时间大于第二预设时长以上时，确定磨煤机料位工况为高料位工况，当所述第二流量测量装置的流量测量值持续大于第六预设值的时间大于第二预设时长以上时，确定磨煤机料位工况为低料位工况，当所述第二流量测量装置的流量测量值在第五预设值与第六预设值之间时，确定磨煤机料位工况为正常料位工况，其它情形确定磨煤机料位工况为不确定料位工况；

磨煤机负荷工况为低负荷工况时，当所述第二流量测量装置的流量测量值持续小于第七预设值的时间大于第二预设时长以上时，确定磨煤机料位工况为高料位工况，当所述第二流量测量装置的流量测量值持续大于第八预设值的时间大于第二预设时长以上时，磨煤机料位工况为低料位工况，当所述第二流量测量装置的流量测量值在第七预设值与第八预设值之间时，确定磨煤机料位工况为正常料位工况，其它情形确定磨煤机料位工况为不确定工况；

磨煤机负荷工况为不确定负荷工况时，确定磨煤机料位工况为其不确定工况。

本发明的有益效果为：

本发明提供的一种磨煤机料位工况识别装置与方法，无需使用控制装置历史数据和其它信号，也无需使用专门的计算机，同时实现了料位的连续测量和高料位工况、低料位工况、正常料位工况、不确定料位工况的自动识别，为运行人员监测制粉系统工况提供客观有效的技术手段，为节能改造提供可靠的技术依据，具有显著的节能效果。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明实施例的一种磨煤机料位工况识别装置的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

图1示出了本发明实施例的一种磨煤机料位工况识别装置的结构示意图。如图1所示，本发明实施例提出的磨煤机料位工况识别装置包括：气源调节装置10、气源母管20、第一流量测量装置30、第二流量测量装置40、压力测量装置50以及信号采集与控制装置 60；

所述气源调节装置10通过仪表管分别与仪表气源的输出端和所述气源母管20的输入端连接，所述第一流量测量装置30通过仪表管分别与所述气源母管20的第一输出端和磨煤机的第一输入端连接，所述第二流量测量40装置通过仪表管分别与所述气源母管20的第二输出端和所述磨煤机的第二输入端连接，所述压力测量装置 50通过仪表管与气源母管20相连，所述气源调节装置10、第一流量测量装置30、第二流量测量装置40以及压力测量装置50均通过电气信号与所述信号采集与控制装置60连接。其中，从气源母管连接到磨煤机的第一端口和第二端口在气源母管上呈中心对称布置。

进一步的，所述气源调节装置10、第一流量测量装置30、第二流量测量装置40以及压力测量装置50通过无线信号或电缆与所述信号采集与控制装置60连接。

进一步的，所述第一流量测量装置30与所述第二流量测量装置 40相同。本发明实施例中，气源母管与磨煤机同一端相连的上部管道和下部管道上均安装有相同的流量测量装置。进一步的，所述信号采集与控制装置60通过无线信号或电缆与料位控制系统连接。

进一步的，所述装置还包括：

设置在所述压力测量装置50与所述气源母管20之间的控制阀 70。本发明实施例中，气源调节装置和压力检测装置分别与气源母管两端相连，从气源母管连接到磨煤机的管道在气源母管上呈中心对称布置。

本发明实施例提出的磨煤机料位工况识别装置，包括气源母管 20、通过仪表管与气源母管20相连的压力测量装置PT、通过仪表管与气源母管20相连的气源调节装置MO、通过仪表管分别与气源母管20和磨煤机相连的流量测量装置FT、与上述PT\MO\FT经电气信号相连的信号采集与控制装置PAC。厂供仪表气源经MO输送至气源母管，再经FT后输送至磨煤机，磨煤机同一端的上下两侧各引出一根仪表管，经流FT后共同连接到气源母管。PT、FT经无线信号或电缆将信号送至PAC装置，PAC装置经无线信号或电缆将信号发送至MO。本发明利用PAC装置运行料位工况自动识别算法，并将识别后的信号作为料位工况信号发送给用户使用。

本发明实施例提出的磨煤机料位工况识别装置，无需使用控制装置历史数据和其它信号，也无需使用专门的计算机，同时实现了料位的连续测量和高料位工况、低料位工况、正常料位工况、不确定料位工况的自动识别，为运行人员监测制粉装置工况提供客观有效的技术手段，为节能改造提供可靠的技术依据，具有显著的节能效果。

本发明实施例提出的磨煤机料位工况识别装置的工作原理具体如下：

磨煤机内部工况主要包括磨内压力工况和磨内料位工况，并且压力工况会影响料位工况。当磨内压力工况发生变化时，将首先引起上部仪表管的流量变化，进而引发气源母管压力变化，PAC装置随即检测到流量变化后，通过MO调节进气量以维持流量稳定，此时PT监测到的气源母管压力值反应了磨内压力工况的变化。同时，由于磨内压力工况发生变化，通常伴随磨内料位工况的变化，由于料位工况的变化将引起下部仪表管的流量变化，而磨内压力工况的变化同时作用在上部和下部仪表管上，因此上、下部仪表管测量到的流量信号的差，则反应了下部料位工况的变化。PAC装置对上述压力和流量信号进行采集，根据运行规程规定的磨内压力工况典型值对磨内工况进行自动识别，并将反映工况特征的料位信号发送给工厂控制系统，供控制和运行使用。

维持上部仪表管道的流量不变，气源母管的压力表示磨内压力工况。反映工况特征的料位计算方法如下：设上部流量与下部流量的差为L0，设工作条件下磨内最低压力为P0，最高压力为P1，设气源母管压力为P2，P2减去P0的差的开方为SDP，则料位L＝L0+k×SDP，其中，当(P2-P0)/(P1-P0)>0.75时，k＝0.5；当(P2-P0)/(P1-P0)<0.25时， k＝-0.5；否则k＝0。

本发明另一实施例提供了一种基于上述磨煤机料位工况识别装置的磨煤机料位工况识别方法，该方法包括:

通过所述气源调节装置控制第一流量测量装置所在管道的流量测量值维持在预设范围内，根据所述压力测量装置的当前压力测量值判断磨煤机负荷工况，根据所述磨煤机负荷工况以及所述第二流量测量装置的流量测量值确定磨煤机料位工况。

进一步地，所述根据所述压力测量装置的当前压力测量值判断磨煤机负荷工况，具体包括：当压力测量值大于磨内工作压力规定值的下限不足第一预设值且至少维持第一预设时长以上时，则确定磨煤机负荷工况为低负荷工况；当压力测量值大于磨内工作压力规定值的上限第二预设值以上且至少维持第一预设时长以上时，则确定磨煤机负荷工况为高负荷工况；当压力测量值大于磨内工作压力规定值的下限第一预设值以上且小于磨内工作压力规定值的上限第二预设值时，则确定磨煤机负荷工况为正常负荷工况；除低负荷工况、高负荷工况以及正常负荷工况以外的情况，磨煤机负荷工况均为不确定负荷工况。

本发明实施例中，通过气源调节装置控制第一流量测量装置所在管道的流量维持稳定，根据压力测量装置的测量值判断磨煤机负荷工况，当压力测量值大于磨内工作压力规定值的下限不足300Pa 且至少维持15秒时长以上时，磨煤机负荷工况为低负荷工况；当压力测量值大于磨内工作压力规定值的上限800Pa以上且至少维持15 秒时长以上时，磨煤机负荷工况为高负荷工况；当压力测量值大于磨内工作压力规定值的下限300Pa以上且小于磨内工作压力规定值的上限800Pa，磨煤机负荷工况为正常负荷工况；其它情形为不确定工况。

更进一步地，所述根据所述磨煤机负荷工况以及所述第二流量测量装置的流量测量值确定磨煤机料位工况，具体包括：

磨煤机负荷工况为正常负荷工况时，当所述第二流量测量装置的流量测量值持续小于第三预设值的时间大于第二预设时长以上时，确定磨煤机料位工况为高料位工况，当所述第二流量测量装置的流量测量值持续大于第四预设值的时间大于第二预设时长以上时，确定磨煤机料位工况为低料位工况，当所述第二流量测量装置的流量测量值在第三预设值与第四预设值之间时，确定磨煤机料位工况为正常料位工况，其它情形确定磨煤机料位工况为不确定料位工况；

磨煤机负荷工况为高负荷工况时，当所述第二流量测量装置的流量测量值持续小于第五预设值的时间大于第二预设时长以上时，确定磨煤机料位工况为高料位工况，当所述第二流量测量装置的流量测量值持续大于第六预设值的时间大于第二预设时长以上时，确定磨煤机料位工况为低料位工况，当所述第二流量测量装置的流量测量值在第五预设值与第六预设值之间时，确定磨煤机料位工况为正常料位工况，其它情形确定磨煤机料位工况为不确定料位工况；

磨煤机负荷工况为低负荷工况时，当所述第二流量测量装置的流量测量值持续小于第七预设值的时间大于第二预设时长以上时，确定磨煤机料位工况为高料位工况，当所述第二流量测量装置的流量测量值持续大于第八预设值的时间大于第二预设时长以上时，磨煤机料位工况为低料位工况，当所述第二流量测量装置的流量测量值在第七预设值与第八预设值之间时，确定磨煤机料位工况为正常料位工况，其它情形确定磨煤机料位工况为不确定工况；

磨煤机负荷工况为不确定负荷工况时，确定磨煤机料位工况为其不确定工况。

本发明实施例中，磨煤机料位工况识别主要包括如下4种情形：

1)当磨煤机处于正常负荷工况时，第二流量测量装置的测量值持续小于某一规定值Fa的时间大于8秒以上时，磨煤机料位工况为高料位工况，持续大于某一规定值Fb的时间大于8秒以上时，磨煤机料位工况为低料位工况，测量值在Fa与Fb之间时为正常料位工况，其它情形为不确定工况；2)当磨煤机处于高负荷工况时，第二流量测量装置的测量值持续小于某一规定值Fc的时间大于8秒以上时，磨煤机料位工况为高料位工况，持续大于某一规定值Fd的时间大于 8秒以上时，磨煤机料位工况为低料位工况，测量值在Fc与Fd之间时为正常料位工况，其它情形为不确定工况；3)当磨煤机处于低负荷工况时，第二流量测量装置的测量值持续小于运行人员某一规定值 Fe的时间大于8秒以上时，磨煤机料位工况为高料位工况，持续大于运行人员某一规定值Ff的时间大于8秒以上时，磨煤机料位工况为低料位工况，测量值在Fe与Ff之间时为正常料位工况，其它情形为不确定工况；4)其它情形为不确定工况。

本发明实施例的一种磨煤机料位工况识别装置与方法，无需使用控制装置历史数据和其它信号，也无需使用专门的计算机，同时实现了料位的连续测量和高料位工况、低料位工况、正常料位工况、不确定料位工况的自动识别，为运行人员监测制粉系统工况提供客观有效的技术手段，为节能改造提供可靠的技术依据，而且使用简单方便，具有较高的实用价值，为磨煤机节能改造提供技术保障，具有显著的节能效果。

以上所述仅是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种磨煤机料位工况识别方法，采用磨煤机料位工况识别装置，所述装置包括：气源调节装置、气源母管、第一流量测量装置、第二流量测量装置、压力测量装置以及信号采集与控制装置；

所述气源调节装置通过仪表管分别与仪表气源的输出端和所述气源母管的输入端连接，所述第一流量测量装置通过仪表管分别与所述气源母管的第一输出端和磨煤机的第一输入端连接，所述第二流量测量装置通过仪表管分别与所述气源母管的第二输出端和所述磨煤机的第二输入端连接，所述压力测量装置通过仪表管与气源母管相连，所述气源调节装置、第一流量测量装置、第二流量测量装置以及压力测量装置信号均通过电气信号与所述信号采集与控制装置连接，其特征在于：该方法包括:

通过所述气源调节装置控制第一流量测量装置所在管道的流量在预设范围内，根据所述压力测量装置的当前压力测量值判断磨煤机负荷工况，根据所述磨煤机负荷工况以及所述第二流量测量装置的流量测量值确定磨煤机料位工况。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述压力测量装置的当前压力测量值判断磨煤机负荷工况，具体包括：

当压力测量值大于磨内工作压力规定值的下限不足第一预设值且至少维持第一预设时长以上时，则确定磨煤机负荷工况为低负荷工况；

当压力测量值大于磨内工作压力规定值的上限第二预设值以上且至少维持第一预设时长以上时，则确定磨煤机负荷工况为高负荷工况；

当压力测量值大于磨内工作压力规定值的下限第一预设值以上且小于磨内工作压力规定值的上限第二预设值时，则确定磨煤机负荷工况为正常负荷工况；

除低负荷工况、高负荷工况以及正常负荷工况以外的情况，磨煤机负荷工况均为不确定负荷工况。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述磨煤机负荷工况以及所述第二流量测量装置的流量测量值确定磨煤机料位工况，具体包括：

磨煤机负荷工况为正常负荷工况时，当所述第二流量测量装置的流量测量值持续小于第三预设值的时间大于第二预设时长以上时，确定磨煤机料位工况为高料位工况，当所述第二流量测量装置的流量测量值持续大于第四预设值的时间大于第二预设时长以上时，确定磨煤机料位工况为低料位工况，当所述第二流量测量装置的流量测量值在第三预设值与第四预设值之间时，确定磨煤机料位工况为正常料位工况，其它情形确定磨煤机料位工况为不确定料位工况；

磨煤机负荷工况为高负荷工况时，当所述第二流量测量装置的流量测量值持续小于第五预设值的时间大于第二预设时长以上时，确定磨煤机料位工况为高料位工况，当所述第二流量测量装置的流量测量值持续大于第六预设值的时间大于第二预设时长以上时，确定磨煤机料位工况为低料位工况，当所述第二流量测量装置的流量测量值在第五预设值与第六预设值之间时，确定磨煤机料位工况为正常料位工况，其它情形确定磨煤机料位工况为不确定料位工况；

磨煤机负荷工况为低负荷工况时，当所述第二流量测量装置的流量测量值持续小于第七预设值的时间大于第二预设时长以上时，确定磨煤机料位工况为高料位工况，当所述第二流量测量装置的流量测量值持续大于第八预设值的时间大于第二预设时长以上时，磨煤机料位工况为低料位工况，当所述第二流量测量装置的流量测量值在第七预设值与第八预设值之间时，确定磨煤机料位工况为正常料位工况，其它情形确定磨煤机料位工况为不确定工况；

磨煤机负荷工况为不确定负荷工况时，确定磨煤机料位工况为其不确定工况。