CN111895421B - 一种用于垃圾分段式均匀给料系统的控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于垃圾分段式均匀给料系统的控制方法及装置，所述方法包括：获取给料装置的给料前进总行程和预设给料前进段数；将所述给料前进总行程除以所述预设给料前进段数，得到给料前进分段行程；获取所述给料装置的预设停留时间；控制给料装置每隔所述预设停留时间，进行一次给料，且每次给料的前进距离为所述给料前进分段行程；当给料装置前进的总距离等于给料前进总行程后，控制所述给料装置后退到初始位置，完成单次给料循环。本发明通过多次试验设定分段式均匀给料的方法，分多次将垃圾推进到焚烧炉中，并控制垃圾给料机的给料装置循环式度单次给料过程中的平均时间，达到均匀稳定给料的效果。

Description

一种用于垃圾分段式均匀给料系统的控制方法及装置

技术领域

本发明属于垃圾焚烧技术领域，涉及一种用于垃圾分段式均匀给料系统的控制方法及装置。

背景技术

在过去几十年中，几乎所有的工业化国家在城市生活垃圾处理问题上，都在由单纯的处理向综合治理方向转变，注重源头减量和综合利用，从而能够有效控制污染、回收资源，减少垃圾的处理量，从根本上改变了垃圾处理的内涵。大多数国家制定的治理生活垃圾战略目标，首先是避免产生垃圾，如果不可避免，则尽可能保障产生量最少；第二是最大可能地对垃圾进行回收和循环利用；第三是尽可能对生活垃圾中的可燃物进行焚烧处理；最后，是对不能进行其他处理的垃圾进行填埋处置。在生活垃圾无害化处理方式中，垃圾焚烧发电具有节约占地、减量化显著、无害化处理较彻底、可转化为能源等优点，受到越来越多国家的重视，垃圾焚烧发电所占比例逐年提高，未来将成为新能源发展的重要方向。

垃圾焚烧发电是将生活垃圾进行焚烧及处理后，驱动汽轮机等发电设备的新兴发电形式，垃圾焚烧发电以其降低城市垃圾污染，对废弃物重新利用并能承担一定的城市用电量而得到逐步推广。现有的垃圾焚烧发电厂多采用焚烧炉进行垃圾焚烧，并以给料装置供给垃圾料，完善合理的焚烧炉和垃圾给料装置及炉排的控制方法是实现高效垃圾焚烧发电的保障。

垃圾分段式均匀给料是保证垃圾顺利、均匀、稳定的进入焚烧炉，是垃圾充分燃烧的重要保证，垃圾分段式均匀给料主要是由DCS程序自动完成，将一次性给料分成等间距、等时间的给料模式，系统自动校正，确保每个循环周期给料均匀分段、时间均等。目前我国生活垃圾焚烧发电，实现了垃圾自动给料，其系统控制方法基本满足生产需要，但是大部分垃圾焚烧发电厂中垃圾焚烧炉的给料装置的液压缸只有长行程与短行程两种运行方式。长行程运行方式为给料装置一次性走完整个给料前进总行程，将垃圾一次性全部推进焚烧炉，短行程运行方式为操作员预选设置一个预设行程，预设行程只为总行程的一部分，并非全部的总行程，之后给料装置只走到预设行程就后退到原位，每次将一定量的垃圾推进焚烧炉。这样的给料方式在给料过程中存在垃圾容易成堆，给料不均匀等弊端，影响垃圾在焚烧炉内燃烧不完全，燃烧不连续，焚烧炉区间温度不均匀，导致炉膛温度波动，燃烧工况不稳定，甚至不利于环保参数的控制等。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于垃圾分段式均匀给料系统的控制方法及装置，以解决现有技术中给料装置现有控制方式存在垃圾容易成堆，给料不均匀的技术问题，该控制方法及装置通过设置给料装置前进距离，操作员根据炉况自行设置，通过获取给料装置停止时间来控制给料装置循环式地单次给料过程中的平均时间，确保垃圾充分燃烧。

所述的一种用于垃圾分段式均匀给料系统的控制方法,包括下列步骤：

S100)获取给料装置的给料前进总行程和预设给料前进段数；

S200)将所述给料前进总行程除以所述预设给料前进段数，得到给料前进分段行程；

S300)获取所述给料装置的预设停留时间；

S400)控制给料装置每隔所述预设停留时间，进行一次给料，且每次给料的前进距离为所述给料前进分段行程；

S500)当给料装置前进的总距离等于给料前进总行程后，控制所述给料装置后退到初始位置，完成单次给料循环。

优选的，本方法在实施前经试验得到满足给料均匀性要求的情况，重复若干次试验，所述步骤S300获取所述给料装置的预设停留时间的步骤具体包括：

S310)获取给料装置单次循环中的给料前进总时间；

S320)获取给料装置单次循环中的给料后退总时间；

S330)计算给所述料前进总时间和所述给料后退总时间的累加值；

S340)获取给料装置单次给料循环所用的平均循环时间；

S350)计算单次给料循环所用的平均循环时间与累加值之间的差值，除以预设给料前进段数，得到预设停留时间。

优选的，所述步骤S310具体包括：

S311)累计在重复试验中，给料装置在每段给料前进分段行程中仅用于前进的时间；

S312)在给料装置走完若干次给料循环后，根据前一步获得的用于前进的累计时间计算出完成每段给料前进分段行程所用的平均时间；

S313)获取给料装置的给料前进总时间。

优选的，设定m为预设给料前进段数，L_m为给料前进分段行程，T_m为给料装置完成每段给料前进分段行程所用的平均时间，T_M为单次循环中给料前进总时间；由此求得T_M＝mT_m。

优选的，所述步骤S320具体包括：

S321)计算给料装置从给料机最后端位置开始执行给料后退动作直到给料装置运行到给料机最前端位置时的时间差值，得到给料装置的给料后退时间；

S322)将各次循环的给料后退时间累计后求取平均值得到单次循环中的给料后退总时间。

优选的，所述步骤S300中先获取给料装置单位时间内循环次数其中，N_t为给料装置单位时间内循环次数，单位时间T_t以分钟为单位，L_t为单位时间内给料装置累计前进的距离，L为给料装置的给料前进总行程；

所述步骤S340具体为：计算给料装置的单次给料循环所用的平均时间，其中，T为给料装置的单次给料循环所用的平均循环时间，单位为秒。

优选的，所述步骤S100，给料前进总行程L根据实际给料所需向前移动的总距离设定，所述预设给料前进段数m通过试验确定，具体包括：

S110)控制给料装置完成前进总行程并记录所用的前进总时间T_M；

S120)控制给料装置以第二模式同距离进行给料试验，当达到给料不再出现堆积情况时记录此时消耗的时间,多次试验后记录满足要求并且给料较多的若干次耗时T_i,i＝1,2,3,…

S130)求得符合要求的给料前进段数m：由于给料装置的前进总时间T_M＝mT_m，T_m为给料装置完成每段给料前进分段行程所用的平均时间，而前进分段中预设停留时间均相等，因此选择比值n＝T/T_i最接近整数的T_i，并将n最接近的整数作为给料前进段数m。

优选的，所述第二模式的给料控制方法包括：

S100’)设定给料装置的给料前进总行程；

S200’)设定给料装置的预设停留时间；

S300’)控制给料装置每隔预设停留时间，进行一次给料，且每次给料的前进距离为给料前进总行程，给料后给料装置后退到给料前的初始位置。

本发明还提供了一种用于垃圾分段式均匀给料系统的控制装置，包括处理器和存储器，所述存储器用于存储计算机程序；所述处理器用于执行所述计算机程序，以使所述控制装置实现如上所述的用于垃圾分段式均匀给料系统的控制方法，所述控制装置与给料装置上的位移传感器信号连接，并连接控制所述给料装置的液压系统。

本发明的优点在于：通过DCS控制系统采集给料装置现场位移传感器信号的变化，同时通过现场电磁阀控制油量大小，对位移传感器全行程需要时间及常用行程需要时间进行合理测量记录，全行程是定值不可改变，常用行程可以根据操作员需要在DCS画面进行参数合理设置，同时操作员可在DCS画面进行给料装置停止时间的设置。通过控制垃圾给料机每隔预设停留时间，进行一次给料，且每次给料的前进距离为给料前程子行程，将垃圾给料机的给料前进总行程分成多段，控制给料机分多次将垃圾推进到焚烧炉中，并通过两次给料之间的预设停留时间来控制垃圾给料机给料装置循环式度单次给料过程中的平均时间，达到均匀稳定给料，避免垃圾在炉排干燥段堆积，提高了焚烧过程的稳定性，从而提高了焚烧炉燃烧效率并改善了焚烧炉的运行安全性，且由于避免了垃圾在炉排干燥段堆积，因此改善了污染排放超标的情况，减少污染物的排放。

为了保证多次给料过程产生的误差对给料均匀性的影响最小，本发明通过预先进行的多次试验获得参数实现对给料前进分段行程、预设停留时间的设定和修正，从而采用本方法确保垃圾充分燃烧。本方法还包含两种模式，分别应用于预设给料前进段数和预设停留时间的试验，以更加准确地实现二者的设定或修正。

附图说明

图1为本发明中控制方法的普通模式的流程示意图。

图2为本发明步骤S300中具体步骤的流程示意图。

图3为本发明步骤S310中具体步骤的流程示意图。

图4为本发明步骤S320中具体步骤的流程示意图。

图5为本发明步骤S100中具体步骤的流程示意图。

图6为本发明中控制方法的第二模式具体步骤的流程示意图。

图7为本发明中控制方法的逻辑示意图。

图8本发明中控制方法的普通模式的仿真示意图。

图9本发明中控制方法的第二模式的仿真示意图。

图10本发明中控制装置的模块图。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明具体实施方式作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。

现有的给料控制系统分为常用及全行程控制方式，假设此次用的给料装置行程是0到1.5m，设置0.08m是给料装置的最前端位置，即需要推送到给的给料位置，1.5m就是给料装置的最后端位置。传统的全行程控制方式，就是给料装置，从最后端位置运动到最前端位置，再返回到最后端位置的过程，即液压系统驱动给料装置从1.5m位置运动到0.08m位置，然后再返回1.5m位置，根据DCS通过获取的停止计时器，进行倒计时，当倒计时结束再次进行动作，如此反复，全行程位移变化较大，每次给料量较多，容易造成垃圾成堆，影响炉内燃烧，正常生产过程中基本不适用。

如图1-9所示，本发明提供了一种用于垃圾分段式均匀给料系统的控制方法。该控制方法中采用DCS控制系统对给料装置进行控制，采用位移传感器获取给料装置当前行程，位移传感器用于实时测量给料装置前进及后退变化；采用液压系统控制给料装置前进或者后退。该控制方法中还可以采用到停止时间计时器，用于给料装置退回端后进行倒计时的计时器；分段计时器，用于给料装置退回端后进行分段倒计时的计时器。给料装置的位移传感器根据给料装置实际变化，将测量数据记为监测值输出到DCS控制系统中。

本方法包括下列步骤：

S100)获取给料装置的给料前进总行程和预设给料前进段数。

给料前进总行程L根据实际给料所需向前移动的总距离设定，所述预设给料前进段数m通过试验确定，上述步骤具体包括：

S110)控制给料装置完成前进总行程并记录所用的前进总时间T_M；

S120)控制给料装置以第二模式同距离进行给料试验，当达到给料不再出现堆积情况时记录此时消耗的时间,多次试验后记录满足要求并且给料较多的若干次耗时T_i,i＝1,2,3,…；

S130)求得符合要求的给料前进段数m：由于给料装置的前进总时间T_M＝mT_m，T_m为给料装置完成每段给料前进分段行程所用的平均时间，而前进分段中预设停留时间均相等，因此选择比值n＝T/T_i最接近整数的T_i，并将n最接近的整数作为给料前进段数m。

其中，所述第二模式的给料控制方法包括：

S100’)设定给料装置的给料前进总行程；

S200’)设定给料装置的预设停留时间；

S300’)控制给料装置每隔预设停留时间，进行一次给料，且每次给料的前进距离为给料前进总行程，给料后给料装置后退到给料前的初始位置。

S200)将所述给料前进总行程除以所述预设给料前进段数，得到给料前进分段行程。

S300)获取所述给料装置的预设停留时间。

S400)控制给料装置每隔所述预设停留时间，进行一次给料，且每次给料的前进距离为所述给料前进分段行程。

S500)当给料装置前进的总距离等于给料前进总行程后，控制所述给料装置后退到初始位置，完成单次给料循环。

重复步骤S400和S500，本方法就能实现多次给料循环。

其中，本方法在实施前经试验得到满足给料均匀性要求的情况，重复若干次试验，以获得满足给料均匀性要求的情况，并采集此过程参数用于计算和设定实际生产时所用的给料参数。

经多次试验后，所述步骤S300中先获取给料装置单位时间内循环次数其中，N_t为给料装置单位时间内循环次数，单位时间T_t以分钟为单位，L_t为单位时间内给料装置累计前进的距离，L为给料装置的给料前进总行程。所述步骤S300获取所述给料装置的预设停留时间的步骤具体包括：

S310)获取给料装置单次循环中的给料前进总时间。具体包括：

S311)累计在重复试验中，给料装置在每段给料前进分段行程中仅用于前进的时间；

S312)在给料装置走完若干次给料循环后，根据前一步获得的用于前进的累计时间计算出完成每段给料前进分段行程所用的平均时间；

S313)获取给料装置的给料前进总时间。

S320)获取给料装置单次循环中的给料后退总时间。具体包括：

S321)计算给料装置从给料机最后端位置开始执行给料后退动作直到给料装置运行到给料机最前端位置时的时间差值，得到给料装置的给料后退时间；

S322)将各次循环的给料后退时间累计后求取平均值得到单次循环中的给料后退总时间。

S330)计算给所述料前进总时间和所述给料后退总时间的累加值。

S340)获取给料装置单次给料循环所用的平均循环时间。其具体过程为：计算给料装置的单次给料循环所用的平均时间，其中，T为给料装置的单次给料循环所用的平均循环时间，单位为秒。

S350)计算单次给料循环所用的平均循环时间与累加值之间的差值，除以预设给料前进段数，得到预设停留时间。

请参阅图7和图9，该控制方法中的第二种模式，是根据操作员经验，选择一定动作范围，获取给料装置的给料前进总行程，预设给料前进总行程选择是0.58m，0.58m即为此模式下的最后端位置，最前端位置还是0.08m，因为给料装置的给料位置是不变的。那么给料装置是0.58m到0.08m进行动作，即液压系统驱动给料装置从0.58m位置运动到0.08m位置，然后再返回0.58m位置，根据DCS通过获取的停止计时器，进行倒计时，当倒计时结束再次进行动作，如此反复。该模式适用于给料量小更容易进行锅炉燃烧情况调整，无需对给料过程分段均匀就能避免物料堆积的控制模式。该模式简单，但适用范围有限，一次循环给料的总量稍大，该模式就容易导致物料堆积，但用作获取预设给料前进段数时，由于工作过程简单，用时较短，便于调整时间，因此效果较好。

请参阅图7和图8，考虑到采用第二种模式时，和传统模式一样稍微控制不好就会造成给料不均匀，给料成堆，根据实际情况选用该控制方法中的普通模式，操作员可在DCS画面进行给料装置预设停留时间，在本实施例中，预设停止时间也可以通过普通模式中S300得出。

普通模式的工作原理是基于等行程分段式给料方法，假设得到的给料装置预设停止时间是N s，如不进行分段给料设置，则给料装置每次退回后，软件进行倒计时N s后，给料装置再次进行前进推料，如此往复，若操作员设置分M段进行给料，常用距离为V mm，在分段停止时间是N/M s，在给料装置退回最后端后，先进行N/M s倒计时，倒计时结束后，进行第一次前进V/M mm后，给料装置停止运动，同时进行第二次N/M s倒计时，直至分段结束及倒计时结束如此往复。

本方法中为了更加准确地确定给料前进段数和预设停留时间，采用不同的方法实现多次循环测量；然后对计算预设停留时间采用求取取多次试验的平均值进行计算的方法，这样计算出的预设停留时间接近均值要求，能较好地满足给料均匀性要求；而对确定给料前进段数，则通过多次试验记录相应耗时，然后通过从满足要求的多个数值中基于段数为整数，且各段行程相等的前提下进行选择和设定，从而保证符合实际需要。如果给料装置和相应感应器的准确度和可靠性本身很高，也可以通过少数试验和人为预估，求得相应参数，继而手动输入DCS控制系统。

本发明提供了一种用于垃圾分段式均匀给料系统的控制装置，包括处理器和存储器，所述存储器用于存储计算机程序；所述处理器用于执行所述计算机程序，以使所述控制装置实现如前所述的用于垃圾分段式均匀给料系统的控制方法。该控制系统通过计时器各部分工作过程的时间、通过位移感应器采集给料装置的移动方向和位移量，以及通过液压缸实现给料装置位移量的控制。该控制装置应用的系统为DCS控制系统，其与位移传感器、进行人机交互的现场按钮盒以及给料装置液压系统的信息传递过程如图10所示。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的发明构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于垃圾分段式均匀给料系统的控制方法，其特征在于，包括下列步骤：

S100)获取给料装置的给料前进总行程和预设给料前进段数；

S200)将所述给料前进总行程除以所述预设给料前进段数，得到给料前进分段行程；

S300)获取所述给料装置的预设停留时间；

S400)控制给料装置每隔所述预设停留时间，进行一次给料，且每次给料的前进距离为所述给料前进分段行程；

S500)当给料装置前进的总距离等于给料前进总行程后，控制所述给料装置后退到初始位置，完成单次给料循环；

所述步骤S100，给料前进总行程L根据实际给料所需向前移动的总距离设定，所述预设给料前进段数m通过试验确定，具体包括：

S110)控制给料装置完成前进总行程并记录所用的前进总时间T_M；

S120)控制给料装置以第二模式同距离进行给料试验，当达到给料不再出现堆积情况时记录此时消耗的时间，多次试验后记录满足要求并且给料较多的若干次耗时T_i，i＝1，2，3，...；

S130)求得符合要求的给料前进段数m：由于给料装置的前进总时间T_M＝mT_m，T_m为给料装置完成每段给料前进分段行程所用的平均时间，而前进分段中预设停留时间均相等，因此选择比值n＝T/T_i最接近整数的T_i，并将n最接近的整数作为给料前进段数m，T为给料装置的单次给料循环所用的平均循环时间；

所述第二模式的给料控制方法包括：

S100’)设定给料装置的给料前进总行程；

S200’)设定给料装置的预设停留时间；

S300’)控制给料装置每隔预设停留时间，进行一次给料，且每次给料的前进距离为给料前进总行程，给料后给料装置后退到给料前的初始位置；

第二模式预设给料前进总行程、最前端位置和最后端位置，液压系统驱动给料装置从最后端位置运动到最前端位置，然后再返回最后端位置，根据DCS通过获取的停止计时器，进行倒计时，当倒计时结束再次进行动作，如此反复；

对确定给料前进段数，则通过多次试验记录相应耗时，然后通过从满足要求的多个数值中基于段数为整数，且各段行程相等的前提下进行选择和设定，从而保证符合实际需要。

2.根据权利要求1所述的一种用于垃圾分段式均匀给料系统的控制方法，其特征在于，本方法在实施前经试验得到满足给料均匀性要求的情况，重复若干次试验，所述步骤S300获取所述给料装置的预设停留时间的步骤具体包括：

S310)获取给料装置单次循环中的给料前进总时间；

S320)获取给料装置单次循环中的给料后退总时间；

S330)计算给所述料前进总时间和所述给料后退总时间的累加值；

S340)获取给料装置单次给料循环所用的平均循环时间；

S350)计算单次给料循环所用的平均循环时间与累加值之间的差值，除以预设给料前进段数，得到预设停留时间。

3.根据权利要求2所述的一种用于垃圾分段式均匀给料系统的控制方法，其特征在于，所述步骤S310具体包括：

S311)累计在重复试验中，给料装置在每段给料前进分段行程中仅用于前进的时间；

S312)在给料装置走完若干次给料循环后，根据前一步获得的用于前进的累计时间计算出完成每段给料前进分段行程所用的平均时间；

S313)获取给料装置的给料前进总时间。

4.根据权利要求3所述的一种用于垃圾分段式均匀给料系统的控制方法，其特征在于，设定m为预设给料前进段数，L_m为给料前进分段行程，T_m为给料装置完成每段给料前进分段行程所用的平均时间，T_M为单次循环中给料前进总时间；由此求得T_M＝mT_m。

5.根据权利要求3所述的一种用于垃圾分段式均匀给料系统的控制方法，其特征在于，所述步骤S320具体包括：

S321)计算给料装置从给料机最后端位置开始执行给料后退动作直到给料装置运行到给料机最前端位置时的时间差值，得到给料装置的给料后退时间；

S322)将各次循环的给料后退时间累计后求取平均值得到单次循环中的给料后退总时间。

6.根据权利要求3所述的一种用于垃圾分段式均匀给料系统的控制方法，其特征在于，所述步骤S300中先获取给料装置单位时间内循环次数其中，N_t为给料装置单位时间内循环次数，单位时间T_t以分钟为单位，L_t为单位时间内给料装置累计前进的距离，L为给料装置的给料前进总行程；

所述步骤S340具体为：计算给料装置的单次给料循环所用的平均时间，其中，T为给料装置的单次给料循环所用的平均循环时间，单位为秒。

7.一种用于垃圾分段式均匀给料系统的控制装置，其特征在于：包括处理器和存储器，所述存储器用于存储计算机程序；所述处理器用于执行所述计算机程序，以使所述控制装置实现如权利要求1-6中任一项所述的用于垃圾分段式均匀给料系统的控制方法，所述控制装置与给料装置上的位移传感器信号连接，并连接控制所述给料装置的液压系统。