CN113834074B - 水冷炉排滑动炉排控制方法、控制系统及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明属于发电技术领域,具体涉及一种水冷炉排滑动炉排控制方法、控制系统及设备,其中水冷炉排滑动炉排控制方法包括:通过获取炉排往复运动的参数;以及根据参数对炉排的往复运动进行控制,实现了只需设置少量参数,对炉排片的运动周期控制,两侧液压缸同步控制,以最少的参数实现更灵活的调节,满足设备运动平稳、快速、精度高的要求。
Description
技术领域
本发明属于发电技术领域,用于对发电用水冷炉排的控制,具体涉及一种水冷炉排滑动炉排控制方法、控制系统及设备。
背景技术
一般工业固废,是指从工业生产、交通运输、邮电通信等行业的生产生活中产生的没有危险性的固体废物。全国工业固废年产量在30~40亿吨左右,近些年,大中型城市工业固废综合利用量比率由61.79%下降至42.5%,处置率由29.86%下降至17.1%。
国内焚烧处理一般工业固废项目采用循环流化床焚烧处理一般工业固废,但该技术缺点很多。存在飞灰产生量巨大、物料预处理工序复杂、年运行小时数低等的缺点。
如图1所示,多级往复式顺推水冷式机械炉排用于焚烧一般工业固废用于发电,按物料移动方向及炉底风室分为5个单元,整体机械炉排由水冷滑动、水冷固定炉排组成。排列顺序滑-固-滑-固......共计30级。滑动炉排在液压缸和曲轴的驱动下滑动炉排片产生往复运动,推动垃圾向排渣口移动;固定炉排片固定在支架上支撑滑动炉排片。
水冷焚烧炉排纵向由滑动与固定炉排片交叉梯级叠放,滑动15级,固定15级,共计30级。每级滑动炉排和固定炉排分别由5个独立炉排片组成,在每片侧边用螺栓连接成一个整体。5个滑动炉排片组成的整体的两侧分别连1个接液压缸推杆,2侧液压缸同时前进或后退使滑动炉排动作,推动物料前进。
由于固定炉排不动,所以滑动炉排必须按照一定的速度与时序做往复运动,才能保证物料匀速前进、稳定燃烧。即滑动炉排动作速度,影响推料效果及液压系统设计。
速度快:物料有翻动效果、松散容易燃烧,液压系统流量大;
速度慢:料翻动效果小,不利于燃烧,液压系统流量小。
由于滑动炉排是往复运动,物料在炉内整体是间歇性运动,这样既保证物料在焚烧炉内有足够的停留时间又能让液压缸动作不频繁,延长使用寿命,所以需要滑动炉排按照一定的时序运动。由于滑动炉排片是螺栓连接,设备结构简单,设备重量轻、节约材料,没有驱动轴连接,这就要求两侧液压缸在运动时要保持位移一致,即误差要在允许范围内,否则的话两侧偏差过大,炉排片扭曲,容易造成卡死、损坏,即要求液压缸同步性要好。为此液压系统设计了比例调速阀、截止阀、位置反馈传感器。
因此,基于上述技术问题需要设计一种新的水冷炉排滑动炉排控制方法、控制系统及设备。
发明内容
本发明的目的是提供一种水冷炉排滑动炉排控制方法、控制系统及设备。
为了解决上述技术问题,本发明提供了一种水冷炉排滑动炉排控制方法,包括:
获取炉排往复运动的参数;以及
根据参数对炉排的往复运动进行控制。
进一步,所述获取炉排往复运动的参数的方法包括:
设置炉排运动的基准速度和分布系数,获取炉排向前或后退的速度:
炉排设定一个基准速度V base ,每级滑动炉排设置一个分布系数K1,K2,……,Kn,其中n为炉排的级数;
炉排的基准速度也为液压缸的基准速度;
首先获取液压缸实际运行速度,液压缸实际运行速度为3倍每级滑动炉排液压缸基准速度V n ;
V n = V base ×Kn;
V nact =V n ×3;
其中,V nact 为第n级炉排实际运行速度;
其次获取各炉排中单个滑动炉排片动作周期时间:T nc =S/V nact ;
其中,T nc 为第n级炉排中单个滑动炉排片动作周期时间;S为滑动炉排片行程;
然后获取各级炉排后退到位停留时间:T ndead =T nc -T nf -T nb ;
其中,T ndead 为第n级炉排后退到位停留时间;T nf 为前进时记录运行时间;T nb 为后退时记录运行时间。
进一步,所述获取炉排往复运动的参数的方法包括:
获取前进时PID的设定值:
其中,SP为PID设定值;K vf 为前进速度因子;K tf 为前进追踪因子;PV为液压缸实际行程值;S base 为每个运算周期增加值;Sp为计算设定值;Ka为设定值与过程值允许偏差;Max为左右两侧液压缸实际行程值取大值;Kb为左右两侧液压缸实际过程值允许偏差。
进一步,所述获取炉排往复运动的参数的方法包括:
获取后退时PID的设定值:
其中,K vb 为后退速度因子;K tb 为后退追踪因子;Min为左右两侧液压缸实际行程值取小值;。
进一步,所述根据参数对炉排的往复运动进行控制的方法包括:
进一步,所述根据参数对炉排的往复运动进行控制的方法包括:
第二方面,本发明还提供一种采用上述水冷炉排滑动炉排控制方法的控制系统,包括:
设置模块,获取炉排往复运动的参数;以及
运动模块,根据参数对炉排的往复运动进行控制。
第三方面,本发明还提供一种采用上述水冷炉排滑动炉排控制方法的水冷炉排设备,包括:
控制模块,由所述控制模块控制的多级炉排;
所述控制模块适于控制多级炉排运动。
本发明的有益效果是,本发明通过获取炉排往复运动的参数;以及根据参数对炉排的往复运动进行控制,实现了只需设置少量参数,对炉排片的运动周期控制,两侧液压缸同步控制,以最少的参数实现更灵活的调节,满足设备运动平稳、快速、精度高的要求。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂,下文特举较佳实施例,并配合所附附图,作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式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,下面描述中的附图是本发明的一些实施方式,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是水冷焚烧炉排的结构示意图;
图2是本发明所涉及的水冷炉排滑动炉排控制方法的流程图;
图3是本发明所涉及的液压缸实际运行速度流程图;
图4是本发明所涉及的两侧反馈值流程图。
图中:
1为给料料斗、2为给料溜槽、3为给料炉排、4为焚烧炉、5为布风孔、6为出渣机、7为漏灰输送机、8为1单元炉排底部左右风室、9为2单元炉排底部左右风室、10为3单元炉排底部左右风室、11为4单元炉排底部左右风室、12为5单元炉排底部左右风室。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,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。
实施例1
如图1-图2所示,本实施例1提供了一种水冷炉排滑动炉排控制方法,包括:获取水冷焚烧炉排往复运动的参数;以及根据参数对炉排的往复运动进行控制,实现了只需设置少量参数,对炉排片的运动周期控制,两侧液压缸同步控制,以最少的参数实现更灵活的调节,满足设备运动平稳、快速、精度高的要求。
在本实施例中,水冷炉排可以按物料移动方向及炉底风室分为5个单元,其具体结构可以如图1所示,包括:给料料斗1、给料溜槽2、给料炉排3、焚烧炉4、布风孔5、出渣机6、漏灰输送机7、1单元炉排底部左右风室8、2单元炉排底部左右风室9、3单元炉排底部左右风室10、4单元炉排底部左右风室11、1 5单元炉排底部左右风室12。
在本实施例中,水冷焚烧炉排最大处理量可以是480t/d,物料密度0.4~0.5t/m 3,合理料层厚度700~1000mm,炉排横向宽度8587mm,炉排纵向长度为10500mm,滑动炉排片行程为260mm。按设计工况物料在焚烧炉排上计算移动速度为,物料停留时间为;按最不利情况计算,料层厚度为550mm,密度0.4t/m 3,计算速度为v=2.94mm/s,t=60min;料层厚度为1000mm,密度0.5t/m 3,计算速度为v=1.29mm/s,t=135min。由此可见,物料停留时间在60~135min,物料前进速度的范围为v=1.29~2.94mm/s。
在本实施例中,所述获取炉排往复运动的参数的方法包括:设置炉排运动的基准速度和分布系数,获取炉排向前或后退的速度:炉排设定一个基准速度V base (可以由操作员设定),基准速度可以被限制在1~3mm/s,每级滑动炉排设置一个分布系数,K1,K2,……,Kn(本实施例中的水冷焚烧炉排可以是15级),其中n为炉排的级数,分别与基准速度的乘积即为每级滑动炉排液压缸的基准速度,(n=1,2,……,15);
液压缸行程为260mm,假设物料前进速度为液压缸的速度,设定前进后退速度一样且到位不停留,计算单个滑动炉排片动作周期时间为,所以液压缸速度慢,则前进、后退过程时间长,液压缸到位停留时间短,液压缸往复动作频次多,液压系统流量小;速度快,则前进、后退过程时间短,液压缸到位停留时间长,液压缸往复动作频次少,但液压系统流量大。由于滑动炉排(即炉排)是往复运动,只有液压缸前进时物料才向前运动,所以液压缸前进或后退的实际速度为2~5倍基准速度才合理。为了保护焚烧炉排(即炉排),所以要求炉排片物料覆盖一定的厚度,物料在炉内燃烧厚度在逐渐减少,所以越到后面焚烧炉排运行速度越慢。所以选取第一阶梯最快的滑动炉排片做计算。炉排的基准速度也为液压缸的基准速度;首先获取液压缸实际运行速度,液压缸实际运行速度为3倍每级滑动炉排液压缸基准速度V n ;
V nact =V base ×Kn×3;
其中,V nact 为第n级炉排实际运行速度;液压缸实际运行速度范围可以为V act =(1.29~2.94mm/s)×3=3.87~8.82mm/s;
其次获取各炉排中单个滑动炉排片动作周期时间:T nc =S/V nact ;
其中,T nc 为第n级炉排中单个滑动炉排片动作周期时间;S为滑动炉排片行程;
然后获取各级炉排后退到位停留时间:T ndead =T nc -T nf -T nb ;液压缸前进或后退动作时间范围为,后退到位停止时间范围为t=30~68,理论计算周期时间为:88~202s,液压缸是往复运动,按实际速度计算前进和后退单行程所需时间都为29~67s,往返共计58~134s,所以液压缸停止等待时间为(80~202)s —(58~134)s=(30~68)s。
其中,T ndead 为第n级炉排后退到位停留时间;T nf 为前进时记录运行时间;T nb 为后退时记录运行时间。
如图3和图4所示的PID周期运算的方法和流程,在本实施例中,所述获取炉排往复运动的参数的方法包括:两个参数决定滑动炉排控制,即滑动炉排向前或后退的速度(液压缸推杆的速度,基准速度乘以分布系数)及液压缸行程,行程是个在0-260mm内变化的参数,而液压缸的速度则由位置控制回路来控制,该位置控制回路按以下方式运行:从要求的速度开始,位置设定值通过速度与时间积分后计算而定:
SP=∑(Speed*△t),其中:SP表示位置设定值,Speed表示要求的速度值;每个液压缸的实际位置由位置传感器连续测量,通过比例-积分-微分(PID)调节后,控制回路输出控制液压缸阀位(调节阀位开度)以使液压推杆的实际位置与位置设定值一致。滑动炉排控制按周期进行,每个周期开始时,控制回路开始对其速度进行控制,控制炉排慢慢持续向前运动,直到规定的给料行程(260mm)后,以同样速度回到后退位置(0mm),然后等待(对于单级滑动炉排时间为,对于多级滑动炉排各级炉排对应的时间为T ndead =T nc -T nf -T nb )开始下一个周期,这样做是为了持续使炉排上的物料向下运动。
液压系统采用比例调速阀、截止阀和位置反馈传感器组成,正常工作时打开截止阀,油缸位移传感器实时反馈油缸位置的反馈值PV,由PID控制器根据设定值SP与反馈值PV之差来运算,输出信号控制比例调速阀的开度,进而控制液压缸的运行速度。PID是周期运算,一般为100ms计算一次,这样PID设定值一直是变动的,每100ms累加一次基础增量S base =V 1act /b,其中b为对应的换算系数(匀速运动,折算每个PID运算周期需要增加的位置量,例如,S base =V 1act /10,此时PID运算周期是100ms一次,速度单位是mm/s,1s=1000ms,所以要除以10折算为100ms的增加量。要求液压缸运行速度为V 1act mm/s),PID控制器根据反馈过程值PV,来计算调速阀开度。虽然调速阀是同一个厂家同一批产品,但阀性能不是完全一致、油路、液压缸、机械设备、载荷等因素影响,两侧液压缸调同步PID参数很难调整,滑动炉排数量多,每个都要调整,工作繁琐。两侧液压缸偏差过大,用关闭截止阀来控制速度过快的液压缸,动作频繁,影响使用寿命。
为了改善以上情况,以左右两侧反馈值PV(在理想状态下左右两侧反馈值相同),基础增量S base ,计算设定值Sp,设定值与过程值允许偏差Ka(工程上过程值与反馈值PV含义相同。过程值就是液压缸传感器的反馈值),左右两侧液压缸实际过程值允许偏差Kb,综合判断计算PID的设定值。这样设定值是由多重因数影响,大大减少了PID参数的调节难度。
获取前进时PID的设定值:
其中,SP为PID设定值;K vf 为前进速度因子;K tf 为前进追踪因子;PV为液压缸实际行程值;S base 为每个运算周期增加值;Sp为计算设定值;Ka为设定值与过程值允许偏差(0<Ka≤Kamax,一般取0.2~0.5Kamax);Kamax为设定值与过程值最大允许偏差;Max为左右两侧液压缸实际行程值取大值; Kb为左右两侧液压缸实际过程值允许偏差(0<Kb≤Kbmax,一般取0.2~0.5Kbmax);Kbmax为左右两侧液压缸实际过程值最大允许偏差。
获取后退时PID的设定值:
其中,K vb 为后退速度因子;K tb 为后退追踪因子;Min为左右两侧液压缸实际行程值取小值;Ka,Kb取值越小精度越高,但调节效果越小,实际PID参数越难调。Ka,取值越小,则炉排运行速度、时序越准。Kb,取值越小,则两侧炉排同步性越好。根据实际需求选取相应的系数。根据设计机械裕度,取Kamax=0~20mm,Kbmax:=0~20mm,例如Ka=10,Kb=10。只需要设定二个参数(基准速度及分布系数)即可,简单、方便、直观对两侧液压缸同步控制,液压缸运动速度和精度可通过参数调节;缸的运动速度是变化的,液压缸前后位置是变化的;以最平稳的速度到达设定目标值。
在本实施例中,所述根据参数对炉排的往复运动进行控制的方法包括:液压缸传感器量程为0~300mm,实际行程为0~260mm。前进是为正增长,后退时为负增长。即前进时,值越大,离前进到位越近,位置越靠前。后退时,值越小,离退到位越近。
在本实施例中,所述根据参数对炉排的往复运动进行控制的方法包括:
实施例2
在实施例1的基础上,本实施例2还提供一种采用实施例1中水冷炉排滑动炉排控制方法的控制系统,包括:设置模块,获取炉排往复运动的参数;以及运动模块,根据参数对炉排的往复运动进行控制。
在本实施例中,各模块的具体功能在实施例1中已经详细描述,在本实施例中不再赘述。
实施例3
在实施例1的基础上,本实施例3还提供一种采用实施例1中水冷炉排滑动炉排控制方法的水冷炉排设备,包括:控制模块,由所述控制模块控制的多级炉排;所述控制模块适于控制多级炉排运动。
在本实施例中,所述控制模块适于采用实施例1中水冷炉排滑动炉排控制方法控制多级炉排运动。
综上所述,本发明通过获取炉排往复运动的参数;以及根据参数对炉排的往复运动进行控制,实现了只需设置少量参数,对炉排片的运动周期控制,两侧液压缸同步控制,以最少的参数实现更灵活的调节,满足设备运动平稳、快速、精度高的要求。
在本申请所提供的几个实施例中,应该理解到,所揭露的装置和方法,也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,例如,附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上,流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分,所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意,在有些作为替换的实现方式中,方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如,两个连续的方框实际上可以基本并行地执行,它们有时也可以按相反的顺序执行,这依所涉及的功能而定。也要注意的是,框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合,可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现,或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
另外,在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分,也可以是各个模块单独存在,也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解,本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM,Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM,RandomAccessMemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上述依据本发明的理想实施例为启示,通过上述的说明内容,相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内,进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容,必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (3)
1.一种水冷炉排滑动炉排控制方法,其特征在于,包括:
获取炉排往复运动的参数;以及
根据参数对炉排的往复运动进行控制;
所述获取炉排往复运动的参数的方法包括:
设置炉排运动的基准速度和分布系数,获取炉排向前或后退的速度:
炉排设定一个基准速度V base ,每级滑动炉排设置一个分布系数K1,K2,……,Kn,其中n为炉排的级数;
炉排的基准速度也为液压缸的基准速度;
首先获取液压缸实际运行速度,液压缸实际运行速度为3倍每级滑动炉排液压缸基准速度V n ;V n = V base ×Kn;
V nact =V n ×3;
其中,V nact 为第n级炉排实际运行速度;
其次获取各炉排中单个滑动炉排片动作周期时间:T nc =S/V nact ;
其中,T nc 为第n级炉排中单个滑动炉排片动作周期时间;S为滑动炉排片行程;
然后获取各级炉排后退到位停留时间:T ndead =T nc -T nf -T nb ;
其中,T ndead 为第n级炉排后退到位停留时间;T nf 为前进时记录运行时间;T nb 为后退时记录运行时间;
所述获取炉排往复运动的参数的方法包括:
获取前进时PID的设定值:
其中,SP为PID设定值;K vf 为前进速度因子;K tf 为前进追踪因子;PV为液压缸实际行程值;S base 为每个运算周期增加值;Sp为计算设定值;Ka为设定值与过程值允许偏差;Max为左右两侧液压缸实际行程值取大值,Kb为左右两侧液压缸实际过程值允许偏差;
所述获取炉排往复运动的参数的方法包括:
获取后退时PID的设定值:
其中,K vb 为后退速度因子;K tb 为后退追踪因子;Min为左右两侧液压缸实际行程值取小值;
所述根据参数对炉排的往复运动进行控制的方法包括:
所述根据参数对炉排的往复运动进行控制的方法包括:
2.一种采用如权利要求1所述水冷炉排滑动炉排控制方法的控制系统,其特征在于,包括:
设置模块,获取炉排往复运动的参数;以及
运动模块,根据参数对炉排的往复运动进行控制。
3.一种采用如权利要求1所述水冷炉排滑动炉排控制方法的水冷炉排设备,其特征在于,包括:
控制模块,由所述控制模块控制的多级炉排;
所述控制模块适于控制多级炉排运动。
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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