CN112462597A - 一种采用sama图的给煤机煤量逻辑计算方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种采用SAMA图的给煤机煤量逻辑计算方法，本发明属于科学仪器制造领域，涉及SAMA图的给煤机煤量技术，用于解决现有技术给可靠性不高、故障原因难以分析判断以及备品备件贵的问题，采用本发明计算出的给煤机煤量精度高、逻辑直观，运行稳定可靠；完全替代就地的PLC或单片机，降低备品备件成本，减少给煤机的故障率；改造成本低；减少就地中间回路，控制回路简单可靠；实现对给煤机技术未来发展趋势的技术引领、技术先进。
Description
技术领域
本发明属于科学仪器制造领域，涉及SAMA图的给煤机煤量技术，具体是一种采用SAMA图的给煤机煤量逻辑计算方法。
背景技术
据统计，全国目前已在使用的给煤机种类较多，中小型机组普遍采用的给煤机有皮带式、圆盘式、振动式、刮板式等，控制简单计量精度低。随着机组容量的不断增大和自动化程度的不断提高，特别是直吹式中速磨煤机的迅速发展，电子称重式给煤机得到迅速的发展和广泛的应用。它采用微机控制，带有较精确的称重装置，可以根据燃烧的要求实时控制给煤量。目前，在我国大型火电机组中普遍采用电子称重式给煤机，其中美国施道克公司占有量最大。
电子称重式给煤机一般都是通过就地给煤机PLC或单片机实现煤量测量计算和PID控制，即将给煤机称重传感器信号送至给煤机控制器，由控制器算出煤量再通过4～20mA信号送到DCS。DCS输出的给煤量指令和启停信号也先要送到控制器，由控制器输出频率指令给变频器，从而控制给煤机转速。另外其它输入输出信号均通过就地控制器进行逻辑判断后再通过继电器中转，中间节点多。通过多年实际运行发现，给煤机故障率非常高。经过对给煤机大量缺陷疏理分析，发现存在的主要问题如下：
(1)、可靠性不高：给煤机控制柜内继电器、卡件众多(有电源板、CPU板、频率转换卡等)，由于产品质量原因经常发生给煤机跳闸或煤量跳变并影响机组煤水比的调节，从而发生燃料RB使机组迫降负荷，导致机组AGC考核，给机组运行带来很大安全隐患。
(2)、故障原因难以分析判断：由于就地控制器类似于“黑匣子”，记录有限，在出现故障后难以判断问题原因，只有靠更换各种板卡、继电器来试验性判断问题所在。跳闸原因往往成为“无头案”。
(3)、备品备件贵，维护费用高：由于厂家垄断，备品备件昂贵，维护费用高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种采用SAMA图的给煤机煤量逻辑计算方法，用于解决现有技术给可靠性不高、故障原因难以分析判断以及备品备件贵的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种采用SAMA图的给煤机煤量逻辑计算方法，所述方法包括如下步骤：
步骤一：将给煤机转速传感器信号、给煤机两侧称重传感器信号以及标定传感器开关信号传输至信号采集单元，所述信号采集单元将就地模拟量和开关量信号转换成对应的就地模拟量数字信号以及开关量数字信号；
步骤二：将称重数字信号传输至皮重计算单元，皮重计算单元通过空载模型计算出给煤机在空载时的皮带毛重值G0，其中皮带毛重值G0包括皮带的毛重、托辊的毛重以及支架的毛重；
步骤三：在给煤机两侧悬挂砝码后，接通给煤机电路，给煤机转速在1000转-1200转/每分钟时，通过砝码标定单元计算理论重量和实测重量之间的标定系数；
步骤四：步骤三结束时，在给煤机上放置链码，启动给煤机，通过链码实物校验单元，模拟实物走煤来验证标定系数的准确性；
步骤五：通过定度系数计算单元，得出给煤机电机转速和皮带速度之间的固有系数；
步骤六：通过煤量闭环PID控制单元在DCS上对煤量进行闭环PID控制，从而控制所需要煤量。
进一步地，所述就地模拟量具体为：转速传感器信号与称重传感器信号；所述就地模拟量数字信号具体为：转速数字信号、称重数字信号。
进一步地，所述空载模型包括提取层、转化层、修正层以及输出层；
所述提取层用于将两侧称重量数字信号进行提取；并将提取后的两侧称重数字信号发送至转化层；
所述转化层用于将两侧称重量数字信号转化为对应的皮带毛重G0，并将皮带毛重G0发送至修正层；
所述修正层用于将皮带毛重值G0进行计算，并和上一次标定毛重值进行比较，如符合条件如进行替换和存储，并保留皮带毛重值G0小数点数值；
所述输出层将皮带毛重值G0进行存储与输出。
进一步地，所述砝码标定单元计算理论重量和实测重量之间的系数，具体为称重传感器测量的皮带毛重值G0作为称重零点；并给煤机皮带悬挂标准砝码，运行皮带，得出理论标准砝码实际的累积值GS与称重传感器实际测量的称重显示累积值G，并通过公式
得出标定系数k，式α中为预设比例系数。
进一步地，所述通过链码实物校验单元，模拟实物走煤来验证标定系数的准确性具体为，获取称重传感器测量的皮带毛重值并将称重传感器测量的皮带毛重值作为称重零点，并给煤机皮带悬挂链码，运行皮带，得出理论链码实际的累积值GS1与称重传感器实际测量的称重显示累积值G2，并通过公式
得出标定系数k1，式α中为预设比例系数；当
时达到准确性要求。
进一步地，所述通过定度系数计算单元，得出给煤机电机转速和皮带速度之间的固有系数，具体为获取转速数字信号内电机转速D与皮带转速V，通过公式
得出固有系数B，式中β为预设比例系数。
进一步地，所述通过煤量闭环PID控制单元，用来在DCS上对煤量进行闭环PID控制，从而控制所需要煤量，具体为根据Q＝W×V计算出给煤机皮带所需要的转速指令，再通过电机转速与皮带转速之间的定度系数关系转换成电机转速指令后，从而实现对给煤机煤量的闭环控制；式中Q为给煤率，W为单位皮带煤量，V为皮带转速。
进一步地，所述当给煤机称重传感器信号或转速异常时，通过容积式煤量切换及计算单元，近似计算煤量即容积式煤量，并进行自动切换；再由煤量计算单元，来综合计算当前给煤机给煤量。
进一步地，Q＝W×V中W具体为
式中G1、G2分别为两侧称重测量值、G0为皮带毛重值、L为称重托辊之间间距。
进一步地，所述称重数字信号包括G1、G2、G0。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)采用本发明SAMA图计算出的给煤机煤量精度高、逻辑直观，运行稳定可靠；
(2)完全替代就地的PLC或单片机，降低备品备件成本，减少给煤机的故障率；
(3)改造成本低；
(4)减少就地中间回路，控制回路简单可靠；
(5)实现对给煤机技术未来发展趋势的技术引领、技术先进。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明原理框图；
图2是本发明SAMA逻辑功能图。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
因此，在下述附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。
如图1所示，本发明所述的一种采用SAMA图的给煤机煤量逻辑计算方法，包括：信号采集单元，皮重计算单元，砝码标定单元，链码实物校验单元，定度系数计算单元，容积式煤量切换及计算单元，煤量计算单元，煤量闭环PID控制单元，信号报警单元；
计算方法通过采集给煤机转速、给煤机两侧称重传感器信号、标定传感器开关信号，在DCS上利用SAMA图组态逻辑各计算模块单元，计算出给煤机煤量。
如图1所示，一种利用一种采用SAMA图的给煤机煤量逻辑计算方法，所述方法包括以下步骤：
步骤一：将给煤机转速、给煤机两侧称重传感器信号和标定传感器开关信号传输至信号采集单元，所述信号采集单元将就地模拟量和开关量信号转换成数字信号；
步骤二：将称重数字信号传输至皮重计算单元，皮重计算单元通过空载模型计算出给煤机在空载时的皮带毛重值G0，其中皮带毛重值G0包括皮带的毛重、托辊的毛重以及支架的毛重；
步骤三：在给煤机两侧悬挂砝码后，接通给煤机电路，给煤机转速在1000转-1200转/每分钟时，通过砝码标定单元计算理论重量和实测重量之间的标定系数；
步骤五：在给煤机上放置链码，通过链码实物校验单元，模拟实物走煤来验证标定的准确性；
步骤六：通过定度系数计算单元，得出给煤机电机转速和皮带速度之间的固有系数，以在正常运行时再根据电机转速和定度系数计算给煤机皮带转速；
步骤七:当给煤机称重传感器信号或转速异常时，通过容积式煤量切换及计算单元，近似计算煤量即容积式煤量，并进行自动切换。
步骤八：再由煤量计算单元，来综合计算当前给煤机给煤量。通过煤量闭环PID控制单元，用来在DCS上对煤量进行闭环PID控制，从而最终控制所需要煤量。
步骤九：通过报警单元，用来在DCS上对给煤机相关参数异常时发出声光报警信号，提醒运行人员及时采取措施。
其中：所述就地模拟量具体为：转速传感器信号与称重传感器信号；所述就地模拟量数字信号具体为：转速数字信号、称重数字信号；
所述空载模型包括提取层、转化层、修正层以及输出层；
所述提取层用于将两侧称重量数字信号进行提取；并将提取后的两侧称重数字信号发送至转化层；
所述转化层用于将两侧称重量数字信号转化为对应的皮带毛重G0，并将皮带毛重G0发送至修正层；
所述修正层用于将皮带毛重值G0进行计算，并和上一次标定毛重值进行比较，如符合条件如进行替换和存储，并保留皮带毛重值G0小数点数值；
所述输出层将皮带毛重值G0进行存储与输出。
所述砝码标定单元计算理论重量和实测重量之间的系数，具体为称重传感器测量的皮带毛重值G0作为称重零点；并给煤机皮带悬挂标准砝码，运行皮带，得出理论标准砝码实际的累积值GS与称重传感器实际测量的称重显示累积值G，并通过公式
得出标定系数k，式α中为预设比例系数；
所述通过链码实物校验单元，模拟实物走煤来验证标定系数的准确性具体为，获取称重传感器测量的皮带毛重值并将称重传感器测量的皮带毛重值作为称重零点，并给煤机皮带悬挂链码，运行皮带，得出理论链码实际的累积值GS1与称重传感器实际测量的称重显示累积值G2，并通过公式
得出标定系数k1，式α中为预设比例系数；当
时达到准确性要求；
所述通过定度系数计算单元，得出给煤机电机转速和皮带速度之间的固有系数，具体为获取转速数字信号内电机转速D与皮带转速V，通过公式
得出固有系数B，式中β为预设比例系数；
所述通过煤量闭环PID控制单元，用来在DCS上对煤量进行闭环PID控制，从而控制所需要煤量，具体为根据Q＝W×V计算出给煤机皮带所需要的转速指令，再通过电机转速与皮带转速之间的定度系数关系转换成电机转速指令后，从而实现对给煤机煤量的闭环控制；式中Q为给煤率，W为单位皮带煤量，V为皮带转速；
所述当给煤机称重传感器信号或转速异常时，通过容积式煤量切换及计算单元，近似计算煤量即容积式煤量，并进行自动切换；再由煤量计算单元，来综合计算当前给煤机给煤量；
Q＝W×V中W具体为
式中G1、G2分别为两侧称重测量值、G0为皮带毛重值、L为称重托辊之间间距；
所述称重数字信号包括G1、G2、皮带重量数字信号、称架重量数字信号以及托辊重量数字信号。
如图2所示，将称重传感器探测到的煤量毫伏信号转换为电流信号传输到相连的称重信号转换器，并在传输到相连的DCS内经过标度转换，计算出单位煤重，经过由标定功能计算的标定系数，得出实际单位煤重，它与给煤机煤量指令经过除法块，再经过定度系数，得出需要的电机转速指令，它与实际转速经PID运算块，计算出控制指令，最终完成一个煤量测量控制过程。
采用SAMA图的给煤机煤量标定：标定功能主要是通过砝码或链码来校正给煤机测量误差；标定可分为零点标定和量程标定；零点标定是指给煤机皮带空载时，称重传感器所测量的包括皮带、称架、称重托辊等在内的自重；为了提高零点标定的准确性，一般以皮带运行几整圈，称重传感器测量平均值作为称重零点；量程标定是指给煤机皮带悬挂标准砝码，一般以皮带运行几整圈，求出理论上标准砝码实际的累积值GS与称重传感器实际测量的称重显示累积值G的比值，即标定系数k；
基于DCS的给煤机煤量控制：根据Q＝W×V(Q:给煤率，W:单位皮带煤量，V：皮带转速),计算出给煤机皮带所需要的转速指令，再通过电机转速与皮带转速之间的定度系数关系转换成电机转速指令后，从而实现对给煤机煤量的闭环控制。
本发明在具体实施时：
采用SAMA图组态的皮重计算单元：主要是零点标定，零点标定是指给煤机皮带空载时，称重传感器所测量的包括皮带、称架、托辊等在内的自重。为了提高零点标定的准确性，一般以皮带运行几整圈，称重传感器测量平均值作为称重零点；
采用SAMA图组态的砝码标定单元：主要是量程标定，量程标定是指给煤机皮带悬挂标准砝码，一般以皮带运行几整圈，求出理论上标准砝码实际的累积值GS与称重传感器实际测量的称重显示累积值G的比值，即标定系数k。
采用SAMA图组态的煤量计算单元：基于SAMA图组态的给煤机煤量计算，主要是根据Q＝W×V(Q:给煤率，W:单位皮带煤量，V：皮带转速),计算出给煤机当前的煤量。
采用SAMA图组态的煤量闭环PID控制单元：它将当前煤量设定值与计算出的给煤量进行比较，从而实现对给煤机煤量的闭环控制。
通过SAMA图组态计算煤量，可准确测量给煤量煤量，进而控制给煤机转速，调节煤量。采用该方法组态直观，故障分析简单，可靠性和准确性高，大大提高了机组运行安全。
上述公式均是去量纲取其数值计算，公式是由采集大量数据进行软件模拟得到最近真实情况的一个公式，公式中的预设参数由本领域的技术人员根据实际情况进行设置。
在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的设备，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式；所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方法的目的。
另对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。
因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本发明内。不应将权利要求中的任何附关联图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。系统权利要求中陈述的多个单元或装置也可以由一个单元或装置通过软件或者硬件来实现。第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。
最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方法而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方法进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方法的精神和范围。
Claims (10)
1.一种采用SAMA图的给煤机煤量逻辑计算方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
步骤一：将给煤机转速传感器信号、给煤机两侧称重传感器信号以及标定传感器开关信号传输至信号采集单元，所述信号采集单元将就地模拟量和开关量信号转换成对应的就地模拟量数字信号以及开关量数字信号；
步骤二：将称重数字信号传输至皮重计算单元，皮重计算单元通过空载模型计算出给煤机在空载时的皮带毛重值G0，其中皮带毛重值G0包括皮带的毛重、托辊的毛重以及支架的毛重；
步骤三：在给煤机两侧悬挂砝码后，接通给煤机电路，给煤机转速在1000转-1200转/每分钟时，通过砝码标定单元计算理论重量和实测重量之间的标定系数；
步骤四：步骤三结束时，在给煤机上放置链码，启动给煤机，通过链码实物校验单元，模拟实物走煤来验证标定系数的准确性；
步骤五：通过定度系数计算单元，得出给煤机电机转速和皮带速度之间的固有系数；
步骤六：通过煤量闭环PID控制单元在DCS上对煤量进行闭环PID控制，从而控制所需要煤量。
2.根据权利要求1所述的一种采用SAMA图的给煤机煤量逻辑计算方法，其特征在于，所述就地模拟量具体为：转速传感器信号与称重传感器信号；所述就地模拟量数字信号具体为：转速数字信号、称重数字信号。
3.根据权利要求1所述的一种采用SAMA图的给煤机煤量逻辑计算方法，其特征在于，所述空载模型包括提取层、转化层、修正层以及输出层；
所述提取层用于将两侧称重量数字信号进行提取；并将提取后的两侧称重数字信号发送至转化层；
所述转化层用于将两侧称重量数字信号转化为对应的皮带毛重G0，并将皮带毛重G0发送至修正层；
所述修正层用于将皮带毛重值G0进行计算，并和上一次标定毛重值进行比较，如符合条件如进行替换和存储，并保留皮带毛重值G0小数点数值；
所述输出层将皮带毛重值G0进行存储与输出。
4.根据权利要求1所述的一种采用SAMA图的给煤机煤量逻辑计算方法，其特征在于，所述砝码标定单元计算理论重量和实测重量之间的系数，具体为称重传感器测量的皮带毛重值G0作为称重零点；并给煤机皮带悬挂标准砝码，运行皮带，得出理论标准砝码实际的累积值GS与称重传感器实际测量的称重显示累积值G，并通过公式
得出标定系数k，式α中为预设比例系数。
5.根据权利要求1所述的一种采用SAMA图的给煤机煤量逻辑计算方法，其特征在于，所述通过链码实物校验单元，模拟实物走煤来验证标定系数的准确性具体为，获取称重传感器测量的皮带毛重值并将称重传感器测量的皮带毛重值作为称重零点，并给煤机皮带悬挂链码，运行皮带，得出理论链码实际的累积值GS1与称重传感器实际测量的称重显示累积值G2，并通过公式
得出标定系数k1，式α中为预设比例系数；当
时达到准确性要求。
6.根据权利要求1所述的一种采用SAMA图的给煤机煤量逻辑计算方法，其特征在于，所述通过定度系数计算单元，得出给煤机电机转速和皮带速度之间的固有系数，具体为获取转速数字信号内电机转速D与皮带转速V，通过公式
得出固有系数B，式中β为预设比例系数。
7.根据权利要求1所述的一种采用SAMA图的给煤机煤量逻辑计算方法，其特征在于，所述通过煤量闭环PID控制单元，用来在DCS上对煤量进行闭环PID控制，从而控制所需要煤量，具体为根据Q＝W×V计算出给煤机皮带所需要的转速指令，再通过电机转速与皮带转速之间的定度系数关系转换成电机转速指令后，从而实现对给煤机煤量的闭环控制；式中Q为给煤率，W为单位皮带煤量，V为皮带转速。
8.根据权利要求1所述的一种采用SAMA图的给煤机煤量逻辑计算方法，其特征在于，所述给煤机称重传感器信号或转速异常时，通过容积式煤量切换及计算单元，近似计算煤量即容积式煤量，并进行自动切换；再由煤量计算单元，来综合计算当前给煤机给煤量。
9.根据权利要求1所述的一种采用SAMA图的给煤机煤量逻辑计算方法，其特征在于，Q＝W×V中W具体为
式中G1、G2分别为两侧称重测量值、G0为皮带毛重值、L为称重托辊之间间距。
10.根据权利要求1所述的一种采用SAMA图的给煤机煤量逻辑计算方法，其特征在于，所述称重数字信号包括G1、G2、G0。
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