CN113790458A - 一种蒸汽吹灰器控制终端 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种蒸汽吹灰器控制终端。该蒸汽吹灰器控制终端包括：控制电路板和传感单元，传感单元安装在吹灰器上，且传感单元与控制电路板连接；控制电路板还分别与吹灰器的进到位限位开关和退到位限位开关连接，具有结构简单的特点。并且，控制电路板用于根据传感器采集的数据信号、进到位限位开关信号和退到位开关信号控制吹灰器的开闭，能够有效解决现有技术中存在的设备缺陷发现较晚、吹灰器的电机故障率增加、使用寿命降低等问题。

Description

一种蒸汽吹灰器控制终端

技术领域

本发明涉及锅炉吹灰器件领域，特别是涉及一种蒸汽吹灰器控制终端。

背景技术

蒸汽吹灰器是利用具有一定压力和温度的水蒸汽，通过旋转的喷头，使蒸汽高速喷射，清扫锅炉受热面上的积灰和结焦，从而有效提高锅炉受热面传热效率，达到节约能源，减低汽耗的目的。

目前的蒸汽吹灰器，通常由吹灰器阀门、导气管、喷头、驱动电动机及减速机、壳体支架等部分组成。凡是推进式吹灰器都设置了进到位限位信号和退到位限位信号，用以判断吹灰器的位置状态，从而控制吹灰器动作，防止吹灰器在没有蒸汽冷切的情况下在炉内长时间停留。吹灰器的外旋转管套在内固定管的外面，电机通过减速机、齿轮、链条带动吹灰器滑座向前移动并带动外旋转管一边旋转一边推进。外旋转管端部是喷头，喷头上有两个方向相反的喷嘴，可以减小蒸汽喷出时引起的振动。吹灰器喷头进入炉内以后，减速机本体上的传动机构动作，阀门的弹簧被压缩从而打开进汽阀。吹灰器变速箱上设有手动操作吹灰器进退的方口螺杆，允许用户手动操作其进退，方便设备停电检修和电动驱动装置发生故障时退出吹灰器。

吹灰器吹扫流程为电机带动减速机、由齿形轨道、齿轮链条带动吹灰器滑座向前移动并带动外旋转管同时旋转和推进。吹灰器喷头进入炉内以后，减速机体上的传动机构动作，阀门的弹簧被压缩从而打开进汽阀，开始吹扫。当吹灰器的外旋转管深入到炉内一定距离时，PLC收到进到位限位开关动作信号，控制电机反转，驱动吹灰器向后移动和旋转，当吹管在炉外退到距离炉墙适当距离时，减速机体上的传动机构反向动作，阀门弹簧松弛并将进汽阀关闭，吹灰器继续退到退到位限位开关，PLC收到退到位限位开关动作信号，控制电机停止，完成一个吹扫过程。

传统吹灰器的控制方式为集中控制，即每台机组采用的所有吹灰器信号和电源线缆接入到一个公用控制系统中，通常为PLC控制。这个公用控制系统一旦出现问题所有吹灰器均无法远程控制，只能现场手动控制。传统吹灰器的进到位限位开关和退到位限位开关是物理开关，在开关正常的情况下，具有状态信息准确无误的优点，但是限位开关一旦发生故障，PLC收不到吹灰器状态，吹灰器会继续移动，直到电机的过电流保护动作跳闸或PLC超时判断才能退出电机。这种情况下，设备缺陷发现较晚，吹灰器的电机故障率增加，使用寿命降低，甚至吹灰器在炉内停留时间过长会造成锅炉管吹损泄漏事故。

发明内容

为解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种蒸汽吹灰器控制终端。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种蒸汽吹灰器控制终端，包括：控制电路板和传感单元；

所述传感单元安装在吹灰器上，且所述传感单元与所述控制电路板连接；所述控制电路板还分别与吹灰器的进到位限位开关和退到位限位开关连接；

所述控制电路板用于根据所述传感器采集的数据信号、进到位限位开关信号和退到位开关信号控制吹灰器的开闭。

优选地，所述控制电路板包括：单片机、电源电路、驱动电路和信号输入电路；

所述电源电路、所述驱动电路、所述信号输入电路和所述通讯电路均与所述单片机连接；所述驱动电路还与所述吹灰器连接；所述信号输入电路分别与所述传感单元、所述进到位限位开关和所述退到位限位开关连接。

优选地，所述传感单元包括温度传感器、距离传感器和转速传感器；

所述温度传感器、所述距离传感器和所述转速传感器均与所述控制电路板连接；所述温度传感器用于采集吹灰器的外壁温度；所述距离传感器用于采集吹灰器中变速箱和法兰间的距离；所述转速传感器用于采集吹灰器电机的转速。

优选地，还包括：壳体、按键单元和显示屏；

所述按键单元与所述控制电路板连接；所述显示屏与所述控制电路板连接；所述显示屏和所述按键单元均设置在所述壳体上；所述控制电路板设置在所述壳体的内部；所述按键单元用于切换所述显示屏上的显示界面，还用于输入配置参数。

优选地，所述显示屏中植入有人机交互界面。

优选地，所述控制电路板还包括通信电路；

所述通讯电路与所述单片机连接；所述通讯电路用于与外围设备进行信号交互。

优选地，所述壳体上设置有安装孔。

优选地，所述按键单元为薄膜按键。

优选地，所述显示屏为LCD液晶显示屏。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明提供的蒸汽吹灰器控制终端包括：控制电路板和传感单元，具有结构简单的特点，并且，控制电路板用于根据传感器采集的数据信号、进到位限位开关信号和退到位开关信号控制吹灰器的开闭，能够有效解决现有技术中存在的设备缺陷发现较晚、吹灰器的电机故障率增加、使用寿命降低等问题。

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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的蒸汽吹灰器控制终端的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的蒸汽吹灰器控制终端与蒸汽吹灰器的连接结构示意图；

图3为现有吹灰机的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的蒸汽吹灰器控制终端的外观图；

图5为本发明实施例提供的蒸汽吹灰器控制终端的安装位置示意图。

符号说明：

1-1吹灰器阀门，1-2传动机构，1-3接线盒，1-4齿形轨道，1-5第一法兰，1-6炉墙，1-7喷头，1-8第二法兰，1-9外旋转管，1-10内固定管，1-11齿轮链条，1-12齿轮箱，1-13后支撑，1-14大梁，1-15前支吊，1-16行程开关，1-17行走箱，1-18退到位限位开关，1-19进到位限位开关，1-20开阀机构，2-1传感单元，2-2单片机，2-3电源电路，2-4驱动电路，2-5信号输入电路，2-6按键单元，2-7显示屏，2-8通讯电路，2-9锅炉DCS系统，2-10电源，2-11转速传感器，2-12距离传感器，2-13温度传感器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

本发明的目的是提供一种蒸汽吹灰器控制终端，以解决现有技术中存在的设备缺陷发现较晚、吹灰器的电机故障率增加、使用寿命降低等问题。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明提供的蒸汽吹灰器控制终端，包括：控制电路板和传感单元2-1。

传感单元2-1安装在吹灰器上，且传感单元2-1与控制电路板连接。控制电路板还分别与吹灰器的进到位限位开关1-19和退到位限位开关1-18连接。

控制电路板用于根据传感器采集的数据信号、进到位限位开关1-19信号和退到位开关信号控制吹灰器的开闭。

其中，如图1和图2所示，本发明采用的控制电路板包括：单片机2-2、电源电路2-3、驱动电路2-4和信号输入电路2-5。

电源电路2-3、驱动电路2-4、信号输入电路2-5和通讯电路2-8均与单片机2-2连接。驱动电路2-4还与吹灰器连接。信号输入电路2-5分别与传感单元2-1、进到位限位开关1-19和退到位限位开关1-18连接。

为了提高对吹灰机的控制精度，避免吹灰机出现缺陷发现较晚的问题，本发明所使用的传感单元2-1包括温度传感器2-13、距离传感器2-12和转速传感器2-11。

温度传感器2-13、距离传感器2-12和转速传感器2-11均与控制电路板连接。温度传感器2-13用于采集吹灰器的外壁温度。距离传感器2-12用于采集吹灰器中变速箱和法兰间的距离。转速传感器2-11用于采集吹灰器电机的转速。

为了提高蒸汽吹灰器控制终端的操作性能，还进一步在蒸汽吹灰器控制终端中设置了壳体、按键单元2-6和显示屏2-7。

按键单元2-6与控制电路板连接。显示屏2-7与控制电路板连接。显示屏2-7和按键单元2-6均设置在壳体上。控制电路板设置在壳体的内部。按键单元2-6用于切换显示屏2-7上的显示界面，还用于输入配置参数。其中，显示屏2-7中植入有人机交互界面，以便用户对蒸汽吹灰器控制终端的各个参数进行控制和显示，并且有助于提高用户的操作便捷性。优选地，按键单元2-6为薄膜按键，显示屏2-7为LCD液晶显示屏。

为了能够实时与外围系统进行数据交互，本发明上述采用的控制电路板还包括通信电路。

通讯电路2-8与单片机2-2连接。通讯电路2-8用于与外围设备(例如锅炉DCS系统2-9)进行信号交互。

进一步，为了提高蒸汽吹灰器控制终端的安装便捷性，在壳体上设置有安装孔，在本发明中安装孔的具体位置依据实际需要进行设置。其中，蒸汽吹灰器控制终端的安装位置如图5所示。

蒸汽吹灰器控制终端的整体外观如图4所示。

下面基于具体的实施例，对本发明上述提供的蒸汽吹灰器控制终端的优点和结构进行说明。

如图4、图1所示，壳体正面设置有一个LCD液晶显示屏、一个薄膜按键阵列，侧面设置四个防水接头(图4中只显示了一种防水接头的设置方式，但不限于此，防水接头的具体位置可以依据实际需要进行设置)。蒸汽吹灰器控制终端所使用的电源2-10线缆、驱动线缆、通讯线缆、信号线缆通过壳体侧边安装的防水接头引出。壳体后部设置有加厚设计安装孔，使用螺栓固定在蒸汽吹灰器的壳体上。LCD液晶显示屏用于显示信息和进行人机交互，所显示的信息包括蒸汽吹灰器控制终端采集的信号量和信号状态以及吹灰器吹扫过程所需的设置参数。薄膜按键阵列用于查看切换LCD液晶显示屏中的显示界面以及输入配置参数。

如图2所示，蒸汽吹灰器控制终端内部的控制电路板包含单片机2-2、电源电路2-3、驱动电路2-4、信号输入电路2-5和通讯电路2-8。蒸汽吹灰器控制终端的核心部分，采用标准化通用电路。蒸汽吹灰器控制终端的通讯电路2-8与锅炉DCS系统2-9连接，接受DCS的访问和控制，例如，DCS与蒸汽吹灰器控制终端通过通讯的方式向蒸汽吹灰器控制终端发送和读取控制指令，蒸汽吹灰器控制终端向DCS返回受控结果。蒸汽吹灰器控制终端的供电由外部电源2-10提供，经过电源电路2-3把外部电源2-10变换为符合控制电路板供电要求的电能。蒸汽吹灰器控制终端控制驱动电路2-4，控制外部电源2-10与吹灰器电机的连接，实现控制电机启停和正反转。

如图1所示，蒸汽吹灰器控制终端内部的电路板的信号输入电路2-5连接的传感器包括温度传感器2-13、距离传感器2-12和转速传感器2-11。同时相连的还有进到位限位开关1-19和退到位限位开关1-18。进到位限位开关1-19信号和退到位限位开关1-18信号是吹灰器原有的开关量信号设备。温度传感器2-13安装在吹灰器阀门1-1后的内固定管1-10上，用于测量外壁温度。的距离传感器2-12安装在变速箱上，用于测量变速箱与第一法兰1-5和第二法兰1-8之间的距离，转速传感器2-11安装在电机上，用于检测电机转速。其中，如图3所示，传统蒸汽吹灰器包括：吹灰器阀门1-1、传动机构1-2、接线盒1-3、齿形轨道1-4、第一法兰1-5、炉墙1-6、喷头1-7、第二法兰1-8、外旋转管1-9、内固定管1-10、齿轮链条1-11、齿轮箱1-12、后支撑1-13、大梁1-14、前支吊1-15、行程开关1-16、行走箱1-17、退到位限位开关1-18、进到位限位开关1-19和开阀机构1-20。

由于本实例采集了吹灰器电机的转速，只要通过变速箱传动机构1-2的转速比和就可以推算出吹灰器外旋转管1-9的转速以及喷头1-7前进速度和喷头1-7深度。在锅炉运行中需要吹灰时，吹灰器经过多次推进和退出操作，蒸汽吹灰器控制终端把传感器采集到的数据作为样本进行统计分析，获得电动机运行时长、转速、喷头1-7深度与进退限位开关的动作关系，找到吹灰器正常进退到位的的状态参数，从而在不使用进退限位信号运算的情况下，同样能做出吹灰器返航和紧急退回的决策。

由于本实例采集了吹灰器阀门1-1后的温度数据，当吹灰器阀门1-1关闭后存在内漏时，测点的温度水平与正常不同，蒸汽吹灰器控制终端内通过嵌入到单片机2-2的运算程序利用内置的方差运算等统计学算法计算出温度差别(该技术为现有技术，故在此不再进行详细说明)。当温度偏差超过阈值时，通过LCD液晶显示屏显示报警，且把报警结果发送给DCS，不论是现场监护人员还是DCS运行监盘人员都能快速掌握吹灰器阀门1-1的缺陷状况，从而做出及时正确的应对措施。

如图5所示，本实例将蒸汽吹灰器控制终端安装在传统吹灰器的接线盒1-3附近，便于接线。蒸汽吹灰器的壳体厚度通常不超过3mm，打孔安装非常方便。

本实施例还进行了实地应用：在某电厂1号锅炉吹灰器上分别安装了蒸汽吹灰器控制终端和原有集中控制系统，以实时监控蒸汽吹灰器的工作状态。监控的工作状态包括吹灰器的进退速度、进退深度以及监督了吹灰器阀门1-1的内漏情况。蒸汽吹灰器控制终端具有远程和就地控制自动切换的功能，当发生进退位限位器故障，能够在原有的集中控制系统发现之前，及时做出智能分析判断并决策是继续吹扫还是紧急退出吹灰器，在应用中效果良好。

本发明通过监测蒸汽吹灰器阀后温度、电机转速、吹灰器位置等信息，掌握了吹灰器的状态，从而对吹灰器的故障进行逻辑判断，避免了吹灰器电机的过载损坏、减少吹灰器阀门内漏和吹灰器故障造成的锅炉管吹损事故的发生。

本说明书中各个实例采用递进的方式描述，每个实例重点说明的都是与其他实例的不同之处，各个实例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种蒸汽吹灰器控制终端，其特征在于，包括：控制电路板和传感单元；

所述传感单元安装在吹灰器上，且所述传感单元与所述控制电路板连接；所述控制电路板还分别与吹灰器的进到位限位开关和退到位限位开关连接；

所述控制电路板用于根据所述传感器采集的数据信号、进到位限位开关信号和退到位开关信号控制吹灰器的开闭。

2.根据权利要求1所述的蒸汽吹灰器控制终端，其特征在于，所述控制电路板包括：单片机、电源电路、驱动电路和信号输入电路；

所述电源电路、所述驱动电路、所述信号输入电路和所述通讯电路均与所述单片机连接；所述驱动电路还与所述吹灰器连接；所述信号输入电路分别与所述传感单元、所述进到位限位开关和所述退到位限位开关连接。

3.根据权利要求1所述的蒸汽吹灰器控制终端，其特征在于，所述传感单元包括温度传感器、距离传感器和转速传感器；

所述温度传感器、所述距离传感器和所述转速传感器均与所述控制电路板连接；所述温度传感器用于采集吹灰器的外壁温度；所述距离传感器用于采集吹灰器中变速箱和法兰间的距离；所述转速传感器用于采集吹灰器电机的转速。

4.根据权利要求2所述的蒸汽吹灰器控制终端，其特征在于，还包括：壳体、按键单元和显示屏；

所述按键单元与所述控制电路板连接；所述显示屏与所述控制电路板连接；所述显示屏和所述按键单元均设置在所述壳体上；所述控制电路板设置在所述壳体的内部；所述按键单元用于切换所述显示屏上的显示界面，还用于输入配置参数。

5.根据权利要求4所述的蒸汽吹灰器控制终端，其特征在于，所述显示屏中植入有人机交互界面。

6.根据权利要求4所述的蒸汽吹灰器控制终端，其特征在于，所述控制电路板还包括通信电路；

所述通讯电路与所述单片机连接；所述通讯电路用于与外围设备进行信号交互。

7.根据权利要求4所述的蒸汽吹灰器控制终端，其特征在于，所述壳体上设置有安装孔。

8.根据权利要求4所述的蒸汽吹灰器控制终端，其特征在于，所述按键单元为薄膜按键。

9.根据权利要求4所述的蒸汽吹灰器控制终端，其特征在于，所述显示屏为LCD液晶显示屏。

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