CN110566929A - 一种双炉排工业锅炉实时控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双炉排工业锅炉实时控制方法，包括以下步骤：S1、设定标准炉火重心位置(Xs，Ys)；S2、获取炉膛内火床火焰图像；S3、分析计算出实际的炉火重心位置的(Xt，Yt)坐标；S4、比较计算实际的炉火重心位置与标准炉火重心位置的差值；S5、根据炉火的重心位置中Y坐标的差值同时调整左右炉排输送电机的进给速度；S6、根据炉火的重心位置中X坐标的差值分别调整左右炉排输送电机的进给速度；S7、等待设定时间阈值，返回S2循环。本发明的双炉排工业锅炉实时控制方法实时分析计算炉火的重心，实时调节，控制频次高，精度高，可以将炉火精确的控制在最佳状态，大幅度提升燃煤的经济性。
Description
技术领域
本发明涉及工业炉控制领域，尤其涉及一种双炉排工业锅炉实时控制方法。
背景技术
近年来，工业锅炉的容量逐渐加大，陆续有厂家推出20t/h、40t/h级别的蒸汽锅炉，锅炉容量的不断提高，所需火床的面积、宽度也随之增大，为了更精准的控制火床上的燃烧情况，市面上诞生了双炉排工业炉，整个火床由两个并列运行的炉排组成，从而可以将炉内火床分为两份，以便更好的控制整个火床的燃烧情况。
现有双炉排工业锅炉的控制司炉工人主要是通过肉眼观察炉膛内火床的燃烧情况，根据工作经验，判断火床的均匀程度，然后人工调整左右炉排的进给速度，调节火床上的火焰情况。这种调控方法，劳动强度大，调整不及时会出现左右火床燃烧不均匀，造成锅炉效率降低，不能达到经济燃烧，浪费大量燃料。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：如何更精准调控双炉排工业锅炉的火床均匀程度。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种双炉排工业锅炉实时控制方法，包括以下步骤：
S1、设定标准炉火重心位置(Xs，Ys)；
S2、获取炉膛内火床火焰图像；
S3、采用机器视觉分析计算出实际的炉火重心位置的(Xt，Yt)坐标；
S4、比较计算实际的炉火重心位置与标准炉火重心位置的差值；
S5、根据炉火的重心位置中Y坐标的差值同时调整左右炉排输送电机的进给速度；
S6、根据炉火的重心位置中X坐标的差值分别调整左右炉排输送电机的进给速度；
S7、等待60s，返回S2循环。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
优选地，所述步骤S3采用机器视觉分析计算出炉火的重心位置的XY坐标，具体是指采用HALCON软件进行自动计算。
优选地，所述步骤S5根据炉火的重心位置中Y坐标的差值同时调整左右炉排输送电机的进给速度，具体步骤如下：
S51、计算第一增量D1，
D1＝K(Ys-Yt)，
式中D1为第一增量，单位Hz；K为根据锅炉负荷、风煤比、负压、氧量等确定的综合系数,(1/80)<K<(1/40)。
S52、调节左右炉排电机进给速度；
左侧炉排电机进给速度A＝A’+D1；
右侧炉排电机进给速度B＝B’+D1；
式中A为左侧炉排目标进给速度；B为右侧炉排目标进给速度；A’为左侧炉排当前进给速度；B’为右侧炉排当前进给速度。
优选地，所述步骤S6根据炉火的重心位置中X坐标的差值分别调整左右炉排输送电机的进给速度，具体步骤如下
S41、按照下式计算第二增量D2；
D2＝R((Xt-Xs)/C*50)
式中D2为第二增量，单位Hz；C为炉膛宽度，单位mm；R为修正参数，且-1≤R≤1，R≠0；50为工频50Hz。
S42、调节左侧炉排进给速度A或者右侧炉排进给速度B；
判断当前主控模式，所述主控模式为左侧主控或者右侧主控，
左侧主控，则左侧炉排的运行速度可由司炉工手动设置，右侧炉排的运行速度随动左侧炉排；
右侧主控，则右侧炉排的运行速度可由司炉工手动设置，左侧炉排的运行速度随动左侧炉排；
若当前为左侧主控时，右侧炉排进给速度B＝A+D2；
若当前为右侧主控时，左侧炉排进给速度A＝B+D2；
与现有技术相比，本发明具有如下技术效果：
根据炉火重心坐标的Y坐标同时调节左右炉排，根据炉火重心的X坐标分别调整左右炉排，采用机器视觉实时分析计算炉火的重心，实时调节，相对于依靠司炉工人根据经验判断，手动调节的情况，控制频次高，精度高，可以极大的提高对炉火的控制精度，使得炉火始终处于最佳燃烧状态，大幅提升燃煤的经济性。
附图说明
图1为本发明的双炉排工业锅炉实时控制方法的流程图；
图2为本发明的实施例中炉膛结构示意图；
在附图中，部分标号所表示的部件或参数名称如下：
1、炉膛；2、炉火；3、炉火重心；4、炉膛高度；5、右侧炉排电机；6、右侧炉排；7、右侧炉排宽度；8、炉膛宽度；9、左侧炉排；10、左侧炉排电机；11、炉火重心高度；12、炉火重心宽度。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
请参照图1所示，其为本发明的双炉排工业锅炉实时控制方法的流程图。所述双炉排工业锅炉实时控制方法包括以下步骤：
S1、设定标准炉火重心位置(Xs，Ys)；
S2、获取炉膛内火床火焰图像。
S3、采用机器视觉分析计算出实际的炉火重心位置的(Xt，Yt)坐标；
具体是指将炉膛内火焰图像导入HALCON软件，由软件自动计算出火焰的重心位置，HALCON软件是德国MVtec公司开发的一套完善的标准的机器视觉算法包，内含大量功能模块，对于计算炉火重心位置，仅需使用HALCON软件现有的颜色处理模块和计算图像重心模块对炉膛内火焰图片进行①颜色处理，提取图片中红色区域，②计算重心处理，计算红色区域重心位置，即可获得图像中火焰的重心坐标。
S4、比较计算实际的炉火重心位置与标准炉火重心位置的差值；
S5、根据炉火的重心位置中Y坐标的差值同时调整左右炉排输送电机的进给速度；
具体步骤如下：
S51、计算第一增量D1＝K(Ys-Yt)，
式中D1为第一增量，单位Hz；K为根据锅炉负荷、风煤比、负压、氧量等确定的综合系数，(1/80)<K<(1/40)。
S52、调节左右炉排电机进给速度；
左侧炉排电机进给速度A＝A’+D1；
右侧炉排电机进给速度B＝B’+D1；
式中A为左侧炉排目标进给速度；B为右侧炉排目标进给速度；A’为左侧炉排当前进给速度；B’为右侧炉排当前进给速度。
S6、根据炉火的重心位置中X坐标的差值分别调整左右炉排输送电机的进给速度；
具体步骤如下
S41、按照下式计算第二增量D2；
D2＝R((Xt-Xs)/C*50)
式中D2为第二增量，单位Hz；C为炉膛宽度，单位mm；R为修正参数，且-1≤R≤1；50为工频50Hz。
S42、调节左侧炉排进给速度A或者右侧炉排进给速度B；
判断当前主控模式，所述主控模式为左侧主控或者右侧主控，
左侧主控，则左侧炉排的运行速度可由司炉工手动设置，右侧炉排的运行速度随动左侧炉排；
右侧主控，则右侧炉排的运行速度可由司炉工手动设置，左侧炉排的运行速度随动左侧炉排；
若当前为左侧主控时，右侧炉排进给速度B＝A+D2；
若当前为右侧主控时，左侧炉排进给速度A＝B+D2；
S7、等待60s，返回S2循环。
更具体的，请参照图2所示，其为工业炉内火焰布局示意图；
其中炉膛1内设有两个炉排，左侧炉排9、右侧炉排6，左侧炉排9由左侧炉排电机10带动；右侧炉排6由右侧炉排电机5带动；左侧炉排电机10和右侧炉排电机5均为变频电机，靠改变供电频率更改运行速度；炉膛宽度4000mm，左侧炉排宽度和右侧炉排宽度7均为2000mm；炉膛高度4为8000mm。
首先根据S1设定标准炉火重心位置：
以左侧炉排电机10的位置为原点，设定标准炉火重心位置为(2000,2600)；
S2、采用炉内摄像头拍摄获取炉膛内炉火2的图像。
S3、采用机器视觉分析计算出实际的炉火重心3位置的(Xt，Yt)坐标；
采用德国MVtec公司HALCON软件，导入步骤S2中获取的炉火2的图片，即可得到炉火当前的重心位置(1500,2200)，即当前炉火重心高度11为2200mm，当前炉火重心宽度12为1500mm；
S4、比较计算实际的炉火重心位置与标准炉火重心位置的差值；
X方向差值为2000-1500＝500；Y方向差值为2600-2200＝400；
S5、根据炉火的重心位置中Y坐标的差值同时调整左右炉排输送电机的进给速度；
具体步骤如下：
S51、判断当前主控模式，计算第一增量D1，设此时为左侧主控，左侧炉排电机的当前工作频率A’为30Hz，右侧炉排输送电机的当前工作频率B’为30Hz，综合系数K取1/50；则第一增量D1＝K(Ys-Yt)，即D1＝1/50(2600-2200)＝8Hz；
S52、调节左右炉排电机进给速度；
左侧炉排电机进给速度A＝A’+D1；即A＝30Hz+8Hz＝38Hz；
右侧炉排电机进给速度B＝B’+D1；即B＝30Hz+8Hz＝38Hz；
左右两侧炉排电机同时提高工作频率，提升整个炉排内的供煤量，以便提高火焰的高度。
S6、根据炉火的重心位置中X坐标的差值分别调整左右炉排输送电机的进给速度；
具体步骤如下
S41、判断当前主控模式，假设当前为左侧主控，修正参数为-0.8
S42、按照下式计算第二增量D2；
D2＝R((Xt-Xs)/C*50)，即D2＝-0.8((1500-2000)/4000*50)＝5Hz；
式中D2为第二增量，单位Hz；C为炉膛宽度，单位mm；R＝-0.8为修正参数；50为工频50Hz。
S43、调节左侧炉排进给速度A或者右侧炉排进给速度B；
由于当前为左侧主控，故保持左侧炉排电机工作频率不变，调整右侧炉排进给速度B＝A+D2＝38+5＝43Hz；即提高右侧炉排的进给速度，使火焰由当前的偏左，向中间靠拢。
S7、等待60s，返回S2循环。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种双炉排工业锅炉实时控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、设定标准炉火重心位置(Xs，Ys)；
S2、获取炉膛内火床火焰图像；
S3、采用机器视觉分析计算出实际的炉火重心位置的(Xt，Yt)坐标；
S4、比较计算实际的炉火重心位置与标准炉火重心位置的差值；
S5、根据炉火的重心位置中Y坐标的差值同时调整左右炉排输送电机的进给速度；
S6、根据炉火的重心位置中X坐标的差值分别调整左右炉排输送电机的进给速度；
S7、等待设定时间阈值，返回S2循环。
2.根据权利要求1所述的双炉排工业锅炉实时控制方法，其特征在于，所述步骤S3采用机器视觉分析计算出炉火的重心位置的XY坐标，具体是指采用HALCON机器视觉软件自动计算炉火重心位置。
3.根据权利要求1或2所述的双炉排工业锅炉实时控制方法，其特征在于，所述步骤S5根据炉火的重心位置中Y坐标的差值同时调整左右炉排输送电机的进给速度，具体步骤如下：
S51、计算第一增量D1，
D1＝K(Ys-Yt)，
式中D1为第一增量，单位Hz；K为根据锅炉负荷、风煤比、负压、氧量等确定的综合系数,(1/80)<K<(1/40)；
S52、调节左右炉排电机进给速度；
左侧炉排电机进给速度A＝A’+D1；
右侧炉排电机进给速度B＝B’+D1；
式中A为左侧炉排目标进给速度；B为右侧炉排目标进给速度；A’为左侧炉排当前进给速度；B’为右侧炉排当前进给速度。
4.根据权利要求1或2所述的双炉排工业锅炉实时控制方法，其特征在于，所述步骤S6根据炉火的重心位置中X坐标的差值分别调整左右炉排输送电机的进给速度，具体步骤如下：
S41、按照下式计算第二增量D2；
D2＝R((Xt-Xs)/C*50)；
式中D2为第二增量，单位Hz；C为炉膛宽度，单位mm；R为修正参数，且-1≤R≤1；50为工频50Hz；
S42、调节左侧炉排目标进给速度A或者右侧炉排目标进给速度B；
判断当前主控模式，所述主控模式为左侧主控或者右侧主控，
若当前为左侧主控时，右侧炉排目标进给速度B＝A+D2；
若当前为右侧主控时，左侧炉排目标进给速度A＝B+D2。
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