CN111680777A - 一种燃煤的智慧掺配管控系统及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种燃煤的智慧掺配管控系统及其方法，包括：操作单元、PLC/DCS控制单元和执行单元；所述操作单元，用于接收经PLC/DCS控制单元完成现场监测信息转换及数据处理后的信息，并将信息进行人机界面显示，同时对执行单元的运行指令进行确认下发；所述PLC/DCS控制单元，用于对执行单元传输来的信息进行接收、转换、处理和传递，并根据现场信息对执行单元发布运行指令；所述执行单元，用于对燃料设备监测信息进行数据采集，并将采集的数据传输至PLC/DCS控制单元。该燃煤掺配管控系统通过PLC/DCS控制单元实现了斗轮机的自动化运行以及煤场的数字化管理，解决了因设备控制分散、设备自动化程度低导致的燃煤掺配不均匀的问题，为经济性发电提供了技术支撑。
Description
技术领域
本发明涉及电厂智慧燃料技术领域，尤其涉及一种燃煤的智慧掺配管控系统及其方法。
背景技术
现阶段，我国燃煤电厂因新能源比例增加以及配售电市场开放导致了发电小时数减少、市场竞争压力增加，燃煤电厂为适应发电负荷长时间处于中等负荷的现状，同时满足系统对灵活性电源的要求，提高市场竞争力，多采用多种燃煤混合掺烧，以保证入炉煤质的经济性和稳定性。其中燃煤掺配方案可根据安全、环保、经济的约束条件得以精确计算，因此掺配方案的精确执行成为了保证入炉煤质稳定、设备正常运行以及发电成本经济的重要因素。
目前，燃煤掺配方式主要由炉内掺配和炉外掺配两种，其中炉内掺配对于煤质挥发分相差较大的体系易发生偏烧及炉内结焦现象；炉外掺配中的筒仓掺配所需设备多、流程长，存在设备投资以及检修维护费用大的缺陷；而炉外掺配中的煤场掺配方式多以手动运行、就地人员操作为主进行燃煤掺配的，该操作过程对运行人员的经验要求较高，且易因人工确认导致活动梁及卸料小车位置出现较大的波动性，进而造成燃煤掺配不均匀的问题。
因此，为避免炉内出现偏烧、锅炉结焦问题以及设备数量大、维护检修困难的问题，实现燃煤利用斗轮机于煤场的全自动掺配成为了现阶段燃煤掺配的关键，而燃煤的智慧掺配管控系统则通过实现火车来煤的自动接卸、输煤程控装置的自动运行以及斗轮机对燃煤的自动掺配，保证了燃煤由入厂到入炉的全流程管控，进而保证了燃煤掺配过程中的精确性，避免了信息独立以及人为干扰，同时燃料管控平台还可根据掺配燃料的燃烧评价对燃煤自动作出燃煤的经济性评价以及下一步燃煤采购建议。
发明内容
(一)发明目的
本发明的目的是提供一种燃煤的智慧掺配管控系统及其方法，以解决现阶段掺配技术中因设备分散控制、设备数量多、掺烧不稳定以及自动化程度低等导致的掺配不均匀、经济效益差的问题，进而实现燃煤由入厂到入炉的自动化监控及管理。
(二)技术方案
为解决上述问题，本发明的第一方面提供了一种燃煤的智慧掺配管控系统及其方法，包括：操作单元、PLC/DCS控制单元和执行单元；所述操作单元，用于接收经PLC/DCS控制单元完成现场监测信息转换及数据处理后的信息，并将信息进行人机界面显示，同时对执行单元的运行指令进行确认下发；所述PLC/DCS控制单元，用于对执行单元传输来的信息进行接收、转换、处理和传递，并根据现场信息对执行单元发布运行指令；所述执行单元，用于对燃料设备监测信息进行数据采集，并将采集的数据传输至PLC/DCS控制单元。
进一步地，所述操作单元包括：操作员站和工程师站；所述操作员站由计算机、键盘、CRT显示器和打印机组成，是用于接收所述PLC/DCS控制单元的信息并对PLC/DCS控制单元下发的运行指令进行确认下发至所述执行单元的平台；所述工程师站，用于组态过程控制软件，诊断监视过程控制站的运行情况，进行数据库的生成和生产流程画面的产生。
进一步地，所述PLC/DCS控制单元包括：控制器和I/O模块；所述控制器，用于接收I/O总线传输来的信号，并把信号输送至网络上与人机界面相连，同时用来存贮完成各种运算功能的控制算法；所述I/O模块用于作为传感器与执行器的信号输入与输出通道。
进一步地，所述执行单元包括：翻车机、给煤机、输煤程控和斗轮机；所述翻车机，用于对火车来煤自动完成接卸；所述给煤机，用于将燃煤给料于输煤程控装置；所述输煤程控，用于对燃煤进行自动化输送；所述斗轮机，用于根据计算机软件系统制定的燃煤掺配方案将输送来的燃煤于煤场进行自动化分层堆叠掺配；上述执行装置通过接收并执行由所述操作单元传输来的指令，完成燃煤的自动接卸、输送以及堆取。
所述斗轮机上包括：流量监测装置、料位监测装置、激光扫描装置、激光盘煤装置、视频监控装置和变频装置；所述流量监测装置，用于利用流量计监测皮带上燃煤流的瞬时流量；所述料位监测装置，用于利用雷达料位计监测落下皮带燃煤的料堆厚度，其监测到的瞬时流量和料位数据信息通过变送器传输至所述I/O模块，再经I/O模块输送至所述控制器，最后经所述控制器传输至所述操作单元进行显示；所述激光扫描装置，用于利用激光扫描仪扫描监测燃煤料堆形状；所述激光盘煤装置，用于利用激光盘煤仪对煤场进行无死角扫描，获取的煤堆形状信息和煤场信息通过以太网光纤实时上传至所述PLC/DCS控制单元，控制单元对采集到的数据信息进行匹配、过滤等处理，建立煤垛的三维模型，并将三维模型传输至所述操作单元进行显示；所述视频监控装置，用于利用摄像装置监测煤场内斗轮机堆煤过程中设备状态以及相关煤场区域状态，并将监测到的图像视频信息通过以太网光纤传输至所述控制器，所述控制器传输的控制信号经解码器解码后再控制摄像机和云台运行；所述变频装置，用于根据皮带上燃煤瞬时流量信息的传递，接收并执行由所述操作单元传输来的指令，实时调整斗轮机行走速度、卸料小车行走速度来保证燃煤的恒流量堆料。
进一步地，所述斗轮机上还包括：活动梁防撞装置和大车行走防撞装置；所述活动梁防撞装置，用于利用激光扫描仪测量活动梁与固体物质间的距离，其中活动梁属于门式斗轮机上的设备；所述大车行走防撞装置，用于利用超声波测距仪测量斗轮机与固体物质间的距离，其采集测量的数据均通过以太网光纤传送至所述PLC/DCS控制单元，经数据处理后传输至所述操作单元进行显示。
进一步地，所述斗轮机上还包括：定位装置、定位校正装置和活动梁平衡块偏移监测装置；所述定位装置，用于利用定位系统和编码器对斗轮机及各附属设备的位置、运行距离及方向进行精准定位，并将定位信息传输至控制器，处理成统一的三维坐标，供所述操作单元显示判断并将所述PLC/DCS控制单元下发的运行指令确认输送至斗轮机，实现对定位装置的精确控制；所述定位校正装置，用于利用安装于大机上的无线射频识别(RFID)解读器对斗轮机行走过程进行偏差校正，校正过程通过安装的RFID解读器对射频标签进行解读，同时读取标签绝对位置的坐标数据，并对编码器定位数据进行校正；所述活动梁平衡块偏移监测装置，用于监测活动梁平衡轮是否处于平衡位置，若平衡轮发生偏移则由所述PLC/DCS控制单元发布运行指令，由所述操作单元将指令确认传输至斗轮机，使设备自动反应并进行纠偏处理。
进一步地，所述定位装置中的编码器包括：斗轮机行走定位编码器、卸料小车定位编码器、活动梁定位编码器和轮斗定位编码器；所述斗轮机行走定位编码器，用于将斗轮机行走的距离与角度数据进行编制转换为脉冲信号；所述卸料小车定位编码器，用于将卸料小车行走的距离数据进行编制转换为脉冲信号；所述活动梁定位编码器，用于将活动梁升降高度数据进行编制转换为脉冲信号；所述轮斗定位编码器，用于将轮斗旋转角度数据进行编制转换为脉冲信号，上述各脉冲信号通过以太网传输至所述PLC/DCS单元，同时接收并执行由所述PLC/DCS控制单元发布，由所述操作单元确认传输的指令，指导控制斗轮机、卸料小车、活动梁和轮斗的运行。
进一步地，还包括：评价建议单元，用于根据反馈的掺配燃料的燃烧情况以及燃烧后有关环保数据，利用计算机软件对燃煤掺配的经济性进行评价，同时根据煤种信息、煤价以及运费等参数提出采购建议。
进一步地，一种燃煤的智慧掺配管控方法，其特征在于：
S1：先根据燃煤煤质煤量、锅炉运行负荷、磨煤设备及斗轮机运行参数和环保要求参数为基本参数，以安全、环保、经济为约束条件，通过计算机系统内的燃煤掺配软件对数据进行分析计算，并制定出适合于煤场掺配的燃煤掺配方案，再根据燃煤掺配方案、来煤计划和煤场存煤信息制定燃煤堆料方案，然后根据堆料方案进行计算机模拟堆料，最终操作单元以模拟堆料过程中形成的斗轮机、卸料小车以及活动梁运行数据为参数下发运行指令，运行指令通过PLC/DCS控制单元进行信号接收转换后传递至执行单元，并开始燃煤输送与掺配；
S2：燃煤在输送与分层堆叠掺配的过程中，执行单元中各设备进行信息测量，并将测量信息传输至PLC/DCS控制单元；
S3:PLC/DCS控制单元对现场测量数据进行处理后，将其传输至操作单元，并将现场测量数据以文字、图像、视频的形式在人机界面上进行显示；
S4：PLC/DCS控制单元对接收的现场测量数据信息分析后发布运行指令，并将运行指令传输至操作单元，运行人员对操作单元的运行指令确认后传输至执行单元；
S5：执行单元中的翻车机、给煤机、输煤程控装置、斗轮机、卸料小车、活动梁以及轮斗等设备接收指令并完成相应动作；
S6：燃煤接卸、输送以及堆取过程中由流量、料位传感器以及安全防撞装置对设备运行以及燃煤信息进行实时监测，进而保证燃煤分层堆叠掺配的安全稳定运行；
S7：根据混煤的掺烧数据，计算机软件系统自动完成燃煤掺配方案的经济性评价以及购煤意见的制定，进而通过管控平台实现燃料管理。
(三)有益效果
本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：
本发明燃料智慧掺配管控系统通过对实现燃煤接卸、输煤以及掺配过程的全自动运行以及动态实时监测，保证了燃煤由入厂到入炉的全流程管控，解决了因人为因素导致的斗轮机运行不精确的问题，保证了燃煤掺配的均匀性，同时为燃煤燃烧经济评价以及购煤建议提供了技术平台。
附图说明
图1是本发明第一实施例的燃煤智慧管控系统的结构框图；
图2是本发明实施例一种可选的燃煤智慧管控系统的结构框图；
图3是本发明实施例一种可选的不同特性燃煤的分层堆料图；
图4是本发明实施例另一种可选的不同特性燃煤的分层堆料图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
在本发明实施例的第一方面，提供了一种燃煤的智慧掺配管控系统及其方法，包括：操作单元、PLC/DCS控制单元和执行单元；所述操作单元，用于接收经PLC/DCS控制单元完成现场监测信息转换及数据处理后的信息，并将信息进行人机界面显示，同时对执行单元的运行指令进行确认下发；所述PLC/DCS控制单元，用于对执行单元传输来的信息进行接收、转换、处理和传递，并根据现场信息对执行单元发布运行指令；所述执行单元，用于对燃料设备监测信息进行数据采集，并将采集的数据传输至PLC/DCS控制单元。
可选的，操作单元包括：操作员站和工程师站；所述操作员站由计算机、键盘、CRT显示器和打印机组成，是用于接收所述PLC/DCS控制单元的信息并对PLC/DCS控制单元下发的运行指令进行确认下发至所述执行单元的平台；所述工程师站，用于组态过程控制软件，诊断监视过程控制站的运行情况，进行数据库的生成和生产流程画面的产生。
可选的，PLC/DCS控制单元包括：控制器和I/O模块；所述控制器，用于接收I/O总线传输来的信号，并把信号输送至网络上与人机界面相连，同时用来存贮完成各种运算功能的控制算法；所述I/O模块用于作为传感器与执行器的信号输入与输出通道。
可选的，执行单元包括：翻车机、给煤机、输煤程控和斗轮机；所述翻车机，用于对火车来煤自动完成接卸；所述给煤机，用于将燃煤给料于输煤程控装置；所述输煤程控，用于对燃煤进行自动化输送；所述斗轮机，用于根据计算机软件系统制定的燃煤掺配方案将输送来的燃煤于煤场进行自动化分层堆叠掺配；上述执行装置通过接收并执行由操作单元传输来的指令，完成燃煤的自动接卸、输送以及堆取。
可选的，斗轮机上包括：流量监测装置、料位监测装置、激光扫描装置、激光盘煤装置、视频监控装置和变频装置；所述流量监测装置，用于利用流量计监测皮带上燃煤流的瞬时流量；所述料位监测装置，用于利用雷达料位计监测落下皮带燃煤的料堆厚度，其监测到的瞬时流量和料位数据信息通过变送器传输至I/O模块，再经I/O模块输送至控制器，最后经控制器传输至操作单元进行显示；所述激光扫描装置，用于利用激光扫描仪扫描监测燃煤料堆形状；所述激光盘煤装置，用于利用激光盘煤仪对煤场进行无死角扫描，获取的煤堆形状和煤场信息通过以太网光纤实时上传至PLC/DCS控制单元，控制单元软件对采集到的数据信息进行匹配、过滤等处理，建立煤垛的三维模型，并将三维模型传输至操作单元进行显示；所述视频监控装置，用于利用摄像装置监测煤场内斗轮机堆煤过程中设备状态以及相关煤场区域状态，并将监测到的图像视频信息通过以太网光纤传输至控制器，控制器传输的控制信号经解码器解码后再控制摄像机和云台运行；所述变频装置，用于根据皮带上燃煤瞬时流量信息的传递，接收并执行由操作单元传输来的指令，实时调整斗轮机行走速度、卸料小车行走速度来保证燃煤的恒流量堆料。
可选的，斗轮机上还包括：活动梁防撞装置和大车行走防撞装置；所述活动梁防撞装置，用于利用激光扫描仪测量活动梁与固体物质间的距离，其中活动梁属于门式斗轮机上的设备；所述大车行走防撞装置，用于利用超声波测距仪测量斗轮机与固体物质间的距离，其采集测量的数据均通过以太网光纤传送至PLC/DCS控制单元，经数据处理后传输至操作单元进行显示。
可选的，斗轮机上还包括：定位装置、定位校正装置和活动梁平衡块偏移监测装置；所述定位装置，用于利用定位系统和编码器对斗轮机及各附属设备的位置、运行距离及方向进行精准定位，并将定位信息传输至控制器，处理成统一的三维坐标，供操作单元显示判断并将PLC/DCS控制单元下发的运行指令确认输送至斗轮机，实现对定位装置的精确控制；所述定位校正装置，用于利用安装于大机上的无线射频识别(RFID)解读器对斗轮机行走过程进行偏差校正，校正过程通过安装的RFID解读器对射频标签进行解读，同时读取标签绝对位置的坐标数据，并对编码器定位数据进行校正；所述活动梁平衡块偏移监测装置，用于监测活动梁平衡轮是否处于平衡位置，若平衡轮发生偏移则信号传输后接收并执行由PLC/DCS控制单元发布运行指令，由操作单元将指令确认传输至斗轮机，使设备自动反应并进行纠偏处理。
上述实施例的燃料的智慧掺配管控系统，首先燃煤来厂后将燃煤矿点信息、燃煤煤质、煤量和煤价等信息录入计算机动态数据库模块中，以保证数据得以存储与快速查询；再利用翻车机将火车煤进行自动接卸，同时利用给煤机和输煤程控装置将燃煤进行输送至煤场，而后根据燃煤煤质煤量、锅炉运行负荷、磨煤设备及斗轮机运行参数和环保要求参数为基本参数，以安全、环保、经济为约束条件，通过计算机系统内的燃煤掺配软件对数据进行分析计算以及燃煤掺配方案的制定；燃煤掺配方案确定后，根据电厂已有机组计划、历年机组的负荷变化和燃煤煤质对煤场进行优化分区，保证各煤种燃煤的有序堆放，而后利用斗轮机对燃煤于煤场进行分层堆叠，其堆叠过程先由斗轮机定位系统完成斗轮机相对于煤场的定位，定位完成后斗轮机确认识别堆料位置，并开始向堆料位置行走移动，其行走距离与方向的数据参数通过斗轮机行走定位编码器转换成脉冲信号并传输至PLC/DCS控制单元，控制单元将数据进行处理后并发布指令于操作单元，操作单元将指令信号传输至斗轮机，进而控制斗轮机的精确行走，其中斗轮机行走过程由校正装置实时对斗轮机的位置进行校正，该校正系统由RFID射频解读器、标签和天线组成，其中标签每10米设置一个，由耦合元件及芯片组成，内含用于和射频天线进行通讯的内置天线；解读器通过发射天线发送一定的射频信号，当标签内射频卡进入发射天线工作区域时则产生感应电流，射频卡被激活并将自身编码信息通过卡内内置天线发送至解读器，并对斗轮机的位置进行校正，斗轮机通过精确控制到达料堆位置时自动完成与料堆的相对对位，同时开始燃煤的堆料；燃煤堆料过程中由流量监测装置实时检测流经斗轮机皮带上的燃煤量，料位监测装置实时检测落下皮带的燃煤料堆厚度，由激光扫描装置实时监控料堆外形轮廓，监测的数据通过以太网传输至PLC/DCS控制单元进行处理，并以文字或图像的形式显示于操作单元，若监测数据有异常则控制单元进行指令发布，操作单元进行指令确认，此时斗轮机和卸料小车的运行参数得以调整，进而保证燃煤堆料的精确性和均匀性，同时运行数据得以优化，并为下一次斗轮机模拟运行数据的计算提供依据；由视频监控装置实时对斗轮机的运行状态以及斗轮机周边环境进行监控，由防撞装置实时监测斗轮机周边固体物质、煤堆以及斗轮机之间的距离，由激光盘煤装置对煤场进行无死角扫描，其监测的数据通过以太网传输至PLC/DCS控制系统进行处理，并以视频的形式显示于操作单元，以避免斗轮机发生碰撞、偏移等危险。
可选的，定位装置中的编码器包括：斗轮机行走定位编码器、卸料小车定位编码器、活动梁定位编码器和轮斗定位编码器；所述斗轮机行走定位编码器，用于将斗轮机行走的距离与角度数据进行编制转换为脉冲信号；所述卸料小车定位编码器，用于将卸料小车行走的距离数据进行编制转换为脉冲信号；所述活动梁定位编码器，用于将活动梁升降高度数据进行编制转换为脉冲信号；所述轮斗定位编码器，用于将轮斗旋转角度数据进行编制转换为脉冲信号，上述各脉冲信号通过以太网传输至PLC/DCS单元，同时接收并执行由PLC/DCS控制单元发布，由操作单元确认传输的指令，指导控制斗轮机、卸料小车、活动梁和轮斗的运行。
具体的，燃煤通过斗轮机进行“3D打印”式分层堆叠掺配，该掺配过程根据燃煤堆料面积S(长L，宽H)以及各煤种燃煤的堆料厚度得出斗轮机和卸料小车运行速度和运行距离以及活动梁的起升高度等设备运行参数，其中卸料小车根据预定运行参数以X-Y轴组成的平面为运动框架，完成第一燃煤层A于X轴方向的第一横截面的平铺，第一横截面完成平铺后，斗轮机由PLC/DCS控制单元控制按照预定运行参数向Y轴方向后退一段距离，并利用卸料小车开始第一燃煤层A于X轴方向的第二横截面的平铺，直至完成第一燃煤层X-Y轴整个平面的燃煤平铺；第一燃煤层A平铺完成后，由PLC/DCS控制单元控制活动梁按照预定起升高度做垂直于X-Y轴平面的Z轴方向的运动，以将活动梁及卸料小车提升一定高度，并开始第二燃煤层B于X轴方向的平铺；第二燃煤层B平铺结束后，则利用PLC/DCS控制单元控制活动梁在垂直于X-Y轴平面的Z轴方向再次提升一定高度，并开始第三燃煤层C于X轴方向的平铺，若掺配方案中只包含A、B、C三种燃煤，则A-B-C作为燃煤分层堆叠的一个“三明治”基本层，如图3所示，之后便反复进行A-B-C-A-B-C的分层堆叠，如图4所示，直至若干个完整基本层的堆叠高度达到煤场内允许的最大堆煤高度，其中燃煤的堆料顺序可根据燃煤量的多少进行调整，即可形成A-B-C-B-C-A堆叠形式的燃煤掺配层，该掺配过程中通过对燃煤流量以及料堆形状的平整度信息进行实时监测，当煤流量发生变化或煤堆出现凹凸不平现象时，通过控制单元对变频装置实时发布运行指令，进而实时调整卸料小车的运行速度，以保证燃煤恒流量，进而保证燃煤堆料的精确性。
具体的，轮斗编码器在燃煤取料的过程中使用，其中轮斗运行时通过对斗轮机电流和燃煤流量的实时监测反馈至PLC/DCS控制单元，而后通过控制单元的数据处理至操作单元显示，其监测数据在斗轮机运行过程中一旦发生变化，控制单元则会进行指令下发，以防止斗轮机皮带发生过载或闷斗现象；同时轮斗取料过程还需根据轮斗的切料位置实时调整轮斗的旋转频率，尤其是轮斗对边界燃煤进行取料时，需精确控制轮斗的运行速度，以保证取料流量的精确性。
可选的，还包括：评价建议单元，用于根据反馈的掺配燃料的燃烧情况以及燃烧后有关环保数据，利用计算机软件对燃煤掺配的经济性进行评价，同时根据煤种信息、煤价以及运费等参数提出采购意见。
可选的，一种燃煤的智慧掺配管控方法，其特征在于：
S1：先根据燃煤煤质煤量、锅炉运行负荷、磨煤设备及斗轮机运行参数和环保要求参数为基本参数，以安全、环保、经济为约束条件，通过计算机系统内的燃煤掺配软件对数据进行分析计算，并制定出适合于煤场掺配的燃煤掺配方案，再根据燃煤掺配方案、来煤计划和煤场存煤信息制定燃煤堆料方案，然后根据堆料方案进行计算机模拟堆料，最终操作单元以模拟堆料过程中形成的斗轮机、卸料小车以及活动梁运行数据为参数下发运行指令，运行指令通过PLC/DCS控制单元进行信号接收转换后传递至执行单元，并开始燃煤输送与掺配；
S2：燃煤在输送与分层堆叠掺配的过程中，执行单元中各设备进行信息测量，并将测量信息传输至PLC/DCS控制单元；
S3:PLC/DCS控制单元对现场测量数据进行处理后，将其传输至操作单元，并将现场测量数据以文字、图像、视频的形式在人机界面上进行显示；
S4：PLC/DCS控制单元对接收的现场测量数据信息分析后发布运行指令，并将运行指令传输至操作单元，运行人员对操作单元的运行指令确认后传输至执行单元；
S5：执行单元中的翻车机、给煤机、输煤程控装置、斗轮机、卸料小车、活动梁以及轮斗等设备接收指令并完成相应动作；
S6：燃煤接卸、输送以及堆取过程中由流量、料位传感器以及安全防撞装置对设备运行以及燃煤信息进行实时监测，进而保证燃煤分层堆叠掺配的安全稳定运行；
S7：根据混煤的掺烧数据，计算机软件系统自动完成燃煤掺配方案的经济性评价以及购煤意见的制定，进而通过管控平台实现燃料管理。
本发明旨在保护一种燃煤的智慧掺配管控系统及其方法，包括：操作单元、PLC/DCS控制单元和执行单元；所述操作单元，用于接收经PLC/DCS控制单元完成现场监测信息转换及数据处理后的信息，并将信息进行人机界面显示，同时对执行单元的运行指令进行确认下发；所述PLC/DCS控制单元，用于对执行单元传输来的信息进行接收、转换、处理和传递，并根据现场信息对执行单元发布运行指令；所述执行单元，用于对燃料设备监测信息进行数据采集，并将采集的数据传输至PLC/DCS控制单元。该系统通过对燃煤入厂信息录入、燃煤自动接卸、燃煤输送、煤场分区、煤场自动化掺配以及混煤掺烧经济性评价与购煤计划的制定，实现了燃煤由入厂到入炉的全流程跟踪，为燃煤掺配的精确性提供了保障，同时为发电成本的经济性提供了技术支持。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。
Claims (10)
1.一种燃煤的智慧掺配管控系统及其方法，其特征在于，包括：操作单元、PLC/DCS控制单元和执行单元；
所述操作单元，用于接收经PLC/DCS控制单元完成现场监测信息转换及数据处理后的信息，并将信息进行人机界面显示，同时对执行单元的运行指令进行确认下发；
所述PLC/DCS控制单元，用于对执行单元传输来的信息进行接收、转换、处理和传递，并根据现场信息对执行单元发布运行指令；
所述执行单元，用于对燃料设备监测信息进行数据采集，并将采集的数据传输至PLC/DCS控制单元。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述操作单元包括：操作员站和工程师站；
所述操作员站由计算机、键盘、CRT显示器和打印机组成，是用于接收所述PLC/DCS控制单元的信息并对PLC/DCS控制单元下发的运行指令进行确认下发至所述执行单元的平台；
所述工程师站，用于组态过程控制软件，诊断监视过程控制站的运行情况，进行数据库的生成和生产流程画面的产生。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述PLC/DCS控制单元包括：控制器及I/O模块；
所述控制器，用于接收I/O总线传输来的信号，并把信号输送至网络上与人机界面相连，同时用来存贮完成各种运算功能的控制算法；
所述I/O模块，用于作为传感器与执行器的信号输入与输出通道。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述执行单元包括：翻车机、给煤机、输煤程控和斗轮机；
所述翻车机，用于对火车来煤自动完成接卸；所述给煤机，用于将燃煤给料于输煤程控装置；所述输煤程控，用于对燃煤进行自动化输送；所述斗轮机，用于根据计算机软件系统制定的燃煤掺配方案将输送来的燃煤于煤场进行自动化分层堆叠掺配；上述执行装置通过接收并执行由所述操作单元传输来的指令，完成燃煤的自动接卸、输送以及堆取。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述斗轮机上包括：流量监测装置、料位监测装置、激光扫描装置、激光盘煤装置、视频监控装置和变频装置；
所述流量监测装置，用于利用流量计监测皮带上燃煤流的瞬时流量；所述料位监测装置，用于利用雷达料位计监测落下皮带燃煤的料堆厚度，其监测到的瞬时流量和料位数据信息通过变送器传输至所述I/O模块，再经I/O模块输送至所述控制器，最后经所述控制器传输至所述操作单元进行显示；
所述激光扫描装置，用于利用激光扫描仪扫描监测燃煤料堆形状；所述激光盘煤装置，用于利用激光盘煤仪对煤场进行无死角扫描，获取的煤堆形状信息和煤场信息通过以太网光纤实时上传至所述PLC/DCS控制单元，控制单元软件对采集到的数据信息进行匹配、过滤等处理，建立煤垛的三维模型，并将三维模型传输至所述操作单元进行显示；
所述视频监控装置，用于利用摄像装置监测煤场内斗轮机堆煤过程中设备状态以及相关煤场区域状态，并将监测到的图像视频信息通过以太网光纤传输至所述控制器，所述控制器传输的控制信号经解码器解码后再控制摄像机和云台运行；
所述变频装置，用于根据皮带上燃煤瞬时流量信息的传递，接收并执行由所述操作单元传输来的指令，实时调整斗轮机行走速度、卸料小车行走速度来保证燃煤的恒流量堆料。
6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述斗轮机上还包括：活动梁防撞装置和大车行走防撞装置；
所述活动梁防撞装置，用于利用激光扫描仪测量活动梁与固体物质间的距离，其中活动梁属于门式斗轮机上的设备；所述大车行走防撞装置，用于利用超声波测距仪测量斗轮机与固体物质间的距离，其采集测量的数据均通过以太网光纤传送至所述PLC/DCS控制单元，经数据处理后传输至所述操作单元进行显示。
7.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述斗轮机上还包括：定位装置、定位校正装置和活动梁平衡块偏移监测装置；
所述定位装置，用于利用定位系统和编码器对斗轮机及各附属设备的位置、运行距离及方向进行精准定位，并将定位信息传输至控制器，处理成统一的三维坐标，供所述操作单元显示判断并将所述PLC/DCS控制单元下发的运行指令确认输送至斗轮机，实现对定位装置的精确控制；
所述定位校正装置，用于利用安装于大机上的无线射频识别(RFID)解读器对斗轮机行走过程进行偏差校正，校正过程通过安装的RFID解读器对射频标签进行解读，同时读取标签绝对位置的坐标数据，并对编码器定位数据进行校正；
所述活动梁平衡块偏移监测装置，用于监测活动梁平衡轮是否处于平衡位置，若平衡轮发生偏移则由所述PLC/DCS控制单元发布运行指令，由所述操作单元将指令确认传输至斗轮机，使设备自动反应并进行纠偏处理。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述定位装置中的编码器包括：斗轮机行走定位编码器、卸料小车定位编码器、活动梁定位编码器和轮斗定位编码器；
所述斗轮机行走定位编码器，用于将斗轮机行走的距离与角度数据进行编制转换为脉冲信号；所述卸料小车定位编码器，用于将卸料小车行走的距离数据进行编制转换为脉冲信号；所述活动梁定位编码器，用于将活动梁升降高度数据进行编制转换为脉冲信号；所述轮斗定位编码器，用于将轮斗旋转角度数据进行编制转换为脉冲信号，上述各脉冲信号通过以太网传输至所述PLC/DCS控制单元，同时接收并执行由所述PLC/DCS控制单元发布，由所述操作单元确认传输的指令，指导控制斗轮机、卸料小车、活动梁和轮斗的运行。
9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：评价建议单元，用于根据反馈的掺配燃料的燃烧情况以及燃烧后有关环保数据，利用计算机软件对燃料掺配的经济性进行评价，同时根据煤种信息、煤价以及运费等参数提出采购建议。
10.一种燃煤智慧掺配管控方法，其特征在于：
S1：先根据燃煤煤质煤量、锅炉运行负荷、磨煤设备及斗轮机运行参数和环保要求参数为基本参数，以安全、环保、经济为约束条件，通过计算机系统内的燃煤掺配软件对数据进行分析计算，并制定出适合于煤场掺配的燃煤掺配方案，再根据燃煤掺配方案、来煤计划和煤场存煤信息制定燃煤堆料方案，然后根据堆料方案进行计算机模拟堆料，最终操作单元以模拟堆料过程中形成的斗轮机、卸料小车以及活动梁运行数据为参数下发运行指令，运行指令通过PLC/DCS控制单元进行信号接收转换后传递至执行单元，并开始燃煤输送与掺配；
S2：燃煤在输送与分层堆叠掺配的过程中，执行单元中各设备进行信息测量，并将测量信息传输至PLC/DCS控制单元；
S3:PLC/DCS控制单元对现场测量数据进行处理后，将其传输至操作单元，并将现场测量数据以文字、图像、视频的形式在人机界面上进行显示；
S4：PLC/DCS控制单元对接收的现场测量数据信息分析后发布运行指令，并将运行指令传输至操作单元，运行人员对操作单元的运行指令确认后传输至执行单元；
S5：执行单元中的翻车机、给煤机、输煤程控装置、斗轮机、卸料小车、活动梁以及轮斗等设备接收指令并完成相应动作；
S6：燃煤接卸、输送以及堆取过程中由流量、料位传感器以及安全防撞装置对设备运行以及燃煤信息进行实时监测，进而保证燃煤分层堆叠掺配的安全稳定运行；
S7：根据混煤的掺烧数据，计算机软件系统自动完成燃煤掺配方案的经济性评价以及购煤意见的制定，进而通过管控平台实现燃料管理。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20200918 |
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |