CN106813253A - 一种智能声波除灰系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种智能声波除灰系统，包括：控制子系统包括：控制柜、输入电力电缆、控制电缆和测距传感器；气路子系统包括：主管路、主管路截止阀、主管路过滤阀、支管路截止阀、支管路过滤阀、支管路软管和支管路电磁阀；声波除灰器包括：声波发生器、压力表和声波扩散器，声波除灰器由气路子系统供气发生以清除锅炉内部的积灰，由控制子系统控制工作频次，以实现无人值守自动工作。本发明，对锅炉积灰状况进行实时监控，根据监控数据实现声波吹灰器的自动开启与关闭。
Description
技术领域
本发明涉及火力、电力技术领域，特别涉及一种智能声波除灰系统。
背景技术
目前国内火力大型发电机组锅炉广泛使用蒸汽吹灰系统，但吹灰枪在进退中的卡涩、断裂、进汽阀故障、吹灰系统管道故障等问题十分普遍，而且蒸汽吹灰会对锅炉造成吹损受热面、吹灰枪砸坏受热面管排、卡住空预器等危害。实际权威机构统计表明，进口机组蒸汽吹灰器投用率仅为59％，国内机组仅为29％，而200MW机组仅为22％，而且不存在锅炉吹灰系统整套正常投入使用的机组。
现阶段吹灰器大都采用开环控制，采用固定间隔吹扫频次，吹灰器的工作强度不能随锅炉载荷和积灰厚度等运行参数随时改变，造成气源浪费或吹灰强度不足。同时，锅炉上吹灰器故障后不能及时通知公司技术人员，导致设备不能及时维修，延误生产的情况也时有发生。
发明内容
本发明的目的旨在至少解决所述技术缺陷之一。
为此，本发明的目的在于提出一种智能声波控制系统。
为了实现上述目的，本发明的实施例提供一种智能声波除灰系统，包括：控制子系统、气路子系统和声波除灰器，其中，所述声波除灰器分别与所述控制子系统和所述气路子系统相连，
所述控制子系统包括：控制柜、输入电力电缆、控制电缆和测距传感器，其中，所述输入电力电缆和控制电缆从所述控制柜的底部引出，所述控制柜放置于电站锅炉运行层上；
所述气路子系统包括：主管路、主管路截止阀、主管路过滤阀、支管路截止阀、支管路过滤阀、支管路软管和支管路电磁阀，其中，所述支管路连接到所述电站锅炉气源上，气流通过所述主管路和支管路为所述声波除灰器供气；
所述声波除灰器包括：声波发生器、压力表和声波扩散器，所述声波除灰器由所述气路子系统供气发生以清除锅炉内部的积灰，由所述控制子系统控制工作频次，以实现无人值守自动工作。
进一步，所述控制柜内部安装有：PLC可编程控制器、SIM卡适配器和A/D转换模块。
进一步，所述测距传感器向所述锅炉内部结构采样点发射，以监测锅炉内部积灰厚度，当判断积灰厚度超标，则所述测距传感器向所述控制柜内PLC可编程控制器发送超标信号，由所述PLC可编程控制器控制所述声波除灰器加快频次工作。
进一步，所述锅炉的内部结构包括换热管束。
进一步，当所述PLC可编程控制器检测到设备出现故障时，向所述SIM卡适配器发送指令，以由所述SIM卡适配器以短信形式将故障信息发送至管理者的客户端。
进一步，所述PLC可编程控制器还用于控制所述声波除灰器的运行时间和运行顺序。
进一步，本发明实施例的智能声波除灰系统，还包括：摄像头，所述摄像头与所述控制子系统相连，用于在线监测换热面的积灰厚度和除灰过程，发送至控制子系统中的监视器，提供管理员查看。
进一步，所述监视器采用人机交互界面，实现远程遥控,通过运行数据的实时上传及运行指令的实时下载实现远程修改运行参数。
根据本发明实施例的智能声波除灰系统，将声波除灰控制系统整合为一套可自动智能运行的智能除灰系统，对锅炉积灰状况进行实时监控，根据监控数据实现声波吹灰器的自动开启与关闭，设备故障后，实时进行故障信息的传送，并可实现远程遥控，对控制系统来说是十分重要的功能。
本发明实施例的智能声波除灰系统，具有以下有益效果：
1.可实现声波吹灰器无人值守下自动运行，其运行间隔可预先设定，也可远程遥控修改。
2.可实现声波吹灰器发生频率调整，做到锅炉内声阻抗的最佳匹配，也可以远程遥控修改发声频率.
3.声波吹灰器配备测距仪，可实时监测积灰厚度，可根据积灰厚度情况自动改变吹灰频次。以保证声波除灰器在最节能工作状态下达到最佳除灰效果。
4.可实现运行数据的实时上传及公司本部运行指令的实时下载。这对设备的维护维修提供了极大方便。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为根据本发明实施例的智能声波除灰系统的结构图；
图2(a)至图2(b)为根据本发明实施例的基于实时测距的智能声波除灰控制系统的示意图；
图3为根据本发明实施例的基于实时测距的智能声波除灰控制系统的电路图。
附图标记：
1-锅炉换热面；2-炉墙；3-声波除灰器；4-控制柜；5-监视器；6-电缆；7-测距仪；8-摄像头；9-套筒；4.1-变频器；4.2-PLC控制器；4.3-A/D转换模块；4.4-SIM卡适配器。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，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，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
如图1所示，本发明实施例的智能声波除灰系统，包括：控制子系统10、气路子系统20和声波除灰器3。其中，声波除灰器3分别与控制子系统10和气路子系统20相连。
具体地，控制子系统包括：控制柜(3.1)，输入电力电缆(3.2)，控制电缆(3.3)和测距传感器(1.5)。具体地，输入电力电缆(3.2)，控制电缆(3.3)从控制柜(3.1)的底部引出。
在本发明的一个实施例中，控制柜放置于电站锅炉运行层上。具体的，控制柜内部安装有：PLC可编程控制器、SIM卡适配器和A/D转换模块，可控制声波除灰器的启停运行、气路的通断等动作。
参考图3，测距传感器向锅炉内部结构采样点发射，以监测锅炉内部积灰厚度，当判断积灰厚度超标，则测距传感器向控制柜内PLC可编程控制器发送超标信号，由PLC可编程控制器控制声波除灰器加快频次工作。其中，测距传感器采用激光测距传感器。
在本发明的一个实施例中，锅炉的内部结构包括换热管束。
气路子系统20主要包括主管路、支管路及其管路附件组成，管路系统负责为声波除灰器的供气，为声波除灰器的动力来源保障。声波除灰器发出大功率声波到锅炉内部，松散化锅炉换热面上的积灰，以达到除灰目的。
具体地，气路子系统20包括：气路系统主要包括主管路(2.1)，主管路截止阀(2.2)，主管路过滤阀(2.3)，支管路截止阀(2.4)，支管路过滤阀(2.5)，支管路软管(2.7)，支管路电磁阀(2.6)组成，主管路接到电站锅炉气源上，气流通过主管路和支管路为声波除灰器(1)供气。
具体地，声波除灰器3包括：声波发生器(1.2)、压力表(1.1)和声波扩放器(1.3)。其中，声波除灰器3由气路子系统20供气发生以清除锅炉内部的积灰。由控制子系统10控制工作频次，以实现无人值守自动工作。声波除灰器3发出大功率声波到锅炉内部，松散化锅炉换热面上的积灰，以达到除灰目的。
图2(a)至图2(b)为根据本发明实施例的基于实时测距的智能声波除灰控制系统的示意图。其中，套筒9嵌于锅炉炉壁上，测距仪和摄像头8位于套筒内部，受套筒保护。控制柜4与测距仪7相连，监视器与摄像头相连。
具体地，控制柜包括：PLC控制器、变频器、A/D转换模块和SIM卡适配器，其中，A/D转换模块通过电缆与测距仪相连，变频器的输出端通过电缆连接到被控声波除灰器上。
其中，智能声波除灰控制系统用于控制和监测声波除灰器的工作状态，包括：
(1)普通工况：PLC控制器控制变频器定时开启和关闭，以形成固定时间的工作周期循环；
(2)智能工况：测距仪测量积灰厚度，当判断积灰厚度达到预设上限值时，由PLC控制器控制声波除灰器启动；当判断积灰厚度达到预设下限时，由PLC控制器控制声波除灰器关闭，以保证声波除灰器在最节能工作状态下达到最佳除灰效果。
在本发明的一个实施例中，当PLC控制器检测到发生故障后，发送故障代码至SIM卡适配器，并进一步由SIM卡适配器上的SIM卡将该故障代码以短消息方式，通过移动网络发送至客户端。
此外，当PLC可编程控制器检测到设备出现故障时，向SIM卡适配器发送指令，以由SIM卡适配器以短信形式将故障信息发送至管理者的客户端，以方便技术人员检测现场运行数据，及时作出运行程序调整。传感器配合PLC，根据锅炉积灰量的多少，可控制声波除灰器自动开启或关闭。
进一步，PLC可编程控制器还用于控制声波除灰器的运行时间和运行顺序。PLC可编程控制器为整套系统的控制中枢，负责吹灰系统的循环吹扫的控制、控制系统的数据的逻辑处理。控制柜负责声波吹灰器的吹灰频次，并上传现场运行数据，下载技术总部发到现场的临时指令。控制柜内SIM卡适配器为控制系统与通信系统的连接桥梁，数据通过SIM卡适配器发送到公网，以短信或其他数据形式通过移动运营商及卫星传输到公司接收端。技术人员可不在现场判断故障原因，并通过公司软件遥控现场PLC控制模块做出自我修复，若问题得不到解决再派技术人员到现场维修。
综上，控制子系统10可以实现如下功能：控制声波除灰器的工作频次、工作次序；接受来自传感器的信号，从而判断积灰厚度作出相应的除灰工作程序调整；判断系统工作是否正常，如出现异常情况，向SIM卡适配器发送指令，通知公司客服人员。另外，SIM卡适配器为控制系统与外界联系的桥梁，通过SIM卡适配器，公司本部技术人员可获取设备现场运行数据，知晓设备运行状态，若设备出现软件故障可通过远程重启、远程程序修改、远程手动运行检测等手段修复软件故障，查出硬件故障原因，为现场维修做好充分准备。测距仪探测积灰厚度，一旦积灰厚度达到预定值上限，控制系统将声波除灰器启动，积灰厚度达到预定值下限，控制系统将声波除灰器关闭，以保证声波除灰器在最节能工作状态下达到最佳除灰效果。
具体地，测距传感器分布于锅炉炉壁，检测积灰厚度，数据传输到控制柜，PLC可编程控制器根据积灰厚度作出相应除灰程序，控制声波除灰器以相应的频次及顺序工作除灰，频次及顺序会根据不同部位积灰厚度及积灰增长速度有所调整，以确保在最小能耗水平下积灰厚度不增长。另外设备出现故障时，PLC可编程控制器发送故障信号到SIM卡适配器，SIM卡适配器将故障信号以短信或GPRS网络信号发送到移动运营商，故障信号传至公司接收端后有技术人员作出处理。技术人员可在公司本部判断故障原因，可进行远程调试，若远程调试情况下问题得不到解决，再派技术人员到现场维护。可有效降低设备的维护成本。
此外，本发明实施例的智能声波除灰系统，还包括：摄像头(1.5)，摄像头(1.5)与控制子系统10相连，用于在线监测换热面的积灰厚度和除灰过程，发送至控制子系统中的监视器，提供管理员查看。其中，监视器采用人机交互界面,实现远程遥控,通过运行数据的实时上传及运行指令的实时下载实现远程修改运行参数。
综上，为克服声波除灰器工作时程序单一，除灰时不能根据锅炉负载情况自动调整除灰频次及声波频率等缺点，本发明的目的是提供一种智能声波除灰系统，该系统根据锅炉负荷及积灰情况自动调整声波除灰器的工作频次、发生频率等工况，可根据不同部位的积灰严重程度采取不同的工作次序除灰，能通过测距传感器监测锅炉内部积灰厚度。设备故障后控制系统实现自动发送故障信息到公司本部，公司本部技术人员根据故障信息可遥控系统自动恢复，如故障不能遥控解决，维修人员也能及时赶赴现场维修，将因吹灰故障造成的电厂生产损失降至最低水平。
根据本发明实施例的智能声波除灰系统，将声波除灰控制系统整合为一套可自动智能运行的智能除灰系统，对锅炉积灰状况进行实时监控，根据监控数据实现声波吹灰器的自动开启与关闭，设备故障后，实时进行故障信息的传送，并可实现远程遥控，对控制系统来说是十分重要的功能。
本发明实施例的智能声波除灰系统，具有以下有益效果：
1.可实现声波吹灰器无人值守下自动运行，其运行间隔可预先设定，也可远程遥控修改。
2.可实现声波吹灰器发生频率调整，做到锅炉内声阻抗的最佳匹配，也可以远程遥控修改发声频率.
3.声波吹灰器配备测距仪，可实时监测积灰厚度，可根据积灰厚度情况自动改变吹灰频次。以保证声波除灰器在最节能工作状态下达到最佳除灰效果。
4.可实现运行数据的实时上传及公司本部运行指令的实时下载。这对设备的维护维修提供了极大方便。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。
Claims (8)
1.一种智能声波除灰系统，其特征在于，包括：控制子系统、气路子系统和声波除灰器，其中，所述声波除灰器分别与所述控制子系统和所述气路子系统相连，
所述控制子系统包括：控制柜、输入电力电缆、控制电缆和测距传感器，其中，所述输入电力电缆和控制电缆从所述控制柜的底部引出，所述控制柜放置于电站锅炉运行层上；
所述气路子系统包括：主管路、主管路截止阀、主管路过滤阀、支管路截止阀、支管路过滤阀、支管路软管和支管路电磁阀，其中，所述支管路连接到所述电站锅炉气源上，气流通过所述主管路和支管路为所述声波除灰器供气；
所述声波除灰器包括：声波发生器、压力表和声波扩散器，所述声波除灰器由所述气路子系统供气发生以清除锅炉内部的积灰，由所述控制子系统控制工作频次，以实现无人值守自动工作。
2.如权利要求1所述的智能声波除灰系统，其特征在于，所述控制柜内部安装有：PLC可编程控制器、SIM卡适配器和A/D转换模块。
3.如权利要求1所述的智能声波除灰系统，其特征在于，所述测距传感器向所述锅炉内部结构采样点发射，以监测锅炉内部积灰厚度，当判断积灰厚度超标，则所述测距传感器向所述控制柜内PLC可编程控制器发送超标信号，由所述PLC可编程控制器控制所述声波除灰器加快频次工作。
4.如权利要求3所述的智能声波除灰系统，其特征在于，所述锅炉的内部结构包括换热管束。
5.如权利要求1所述的智能声波除灰系统，其特征在于，当所述PLC可编程控制器检测到设备出现故障时，向所述SIM卡适配器发送指令，以由所述SIM卡适配器以短信形式将故障信息发送至管理者的客户端。
6.如权利要求1所述的智能声波除灰系统，其特征在于，所述PLC可编程控制器还用于控制所述声波除灰器的运行时间和运行顺序。
7.如权利要求1所述的智能声波除灰系统，其特征在于，还包括：摄像头，所述摄像头与所述控制子系统相连，用于在线监测换热面的积灰厚度和除灰过程，发送至控制子系统中的监视器，提供管理员查看。
8.如权利要求7所述的智能声波除灰系统，其特征在于，所述监视器采用人机交互界面,实现远程遥控,通过运行数据的实时上传及运行指令的实时下载实现远程修改运行参数。
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