CN201040260Y - 磨煤机自适应控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种磨煤机自适应控制系统，它包括控制器以及与控制器输入端相连的磨音传感变送器、出口温度变送器、磨煤机差压变送器和磨煤机电流变送器，控制器的输出端通过变频器与给煤设备驱动电机相连并对其进行控制，所述磨音传感变送器安装于磨煤机一侧用于采集磨音信号，出口温度变送器装设于磨煤机的出口端用于采集出口处的温度信号，磨煤机差压变送器装设于磨煤机的出入口处用于采集磨煤机的出入口压差信号，磨煤机电流变送器用于采集磨煤机的实时电流信号。本实用新型是一种结构简单、安装简便、能提高磨煤机的工作效率、提高煤粉质量、降低工作人员劳动强度的磨煤机自适应控制系统。
Description
技术领域
本实用新型主要涉及到磨煤机领域，特指一种磨煤机自适应控制系统。
背景技术
我国火力发电厂中，磨煤机还在大量的使用，大多数磨煤机还处于人工手动控制的状态，造成磨机内存煤量变化大，制粉效率低，吨煤耗电量大，钢球和衬板损耗大，另外，由于制粉状态变化大，煤粉细度与均匀度也难以保证，不利于锅炉燃烧且使得飞灰可燃物增加，无形中也增加了能源消耗。磨煤机内煤块、钢球和衬板相互碰撞产生噪音，该噪音随着磨煤机内装煤量的变化而变化。装煤较少时，钢球、衬板碰撞的几率大、能量大，产生的噪音大；随着装煤量增多时，因为煤块的不断填充，钢球、衬板碰撞的几率减小、能量变小，产生的噪音也减小。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构简单、安装简便、能提高磨煤机的工作效率、提高煤粉质量、降低工作人员劳动强度的磨煤机自适应控制系统。
为解决上述技术问题，本实用新型提出的解决方案为：一种磨煤机自适应控制系统，其特征在于：它包括控制器以及与控制器输入端相连的磨音传感变送器、出口温度变送器、磨煤机差压变送器和磨煤机电流变送器，控制器的输出端通过变频器与给煤设备驱动电机相连并对其进行控制，所述磨音传感变送器安装于磨煤机一侧用于采集磨音信号，出口温度变送器装设于磨煤机的出口端用于采集出口处的温度信号，磨煤机差压变送器装设于磨煤机的出入口处用于采集磨煤机的出入口压差信号，磨煤机电流变送器用于采集磨煤机的实时电流信号。
所述控制器通过工业以太网与一监控主机相连。
所述控制器的输出端通过执行机构与磨煤机的热风门和循环风门相连并对其进行控制。
与现有技术相比，本实用新型的优点就在于：
1、本实用新型的磨煤机自适应控制系统，在磨煤机上使用后，可使磨煤机制粉细度均匀，煤粉质量得到提高，为锅炉系统的优质燃烧提供了有效保证，并可显著降低炉渣含炭量，减少飞灰可燃物，使粉尘污染和噪音污染得到明显改善；
2、本实用新型的磨煤机自适应控制系统能够有效降低磨体震动，防止磨煤机满罐及断料等情况的发生，减少运行时间，延长检修周期，减轻操作人员及维护人员的劳动强度，降低维护费用，改善工人工作环境，提高整个机组的自动化水平和管理水平，确保了机组的安全、经济运行；
3、本实用新型的磨煤机自适应控制系统结构简单、安装简便，整个安装过程无需停机，不影响正常生产，安装该系统时不会对原有设备或系统产生任何破坏或改动；
4、本实用新型的磨煤机自适应控制系统自动化程度高，使用简单，人机界面友好，所有操作均可实现界面显示，操作人员即可很快掌握该系统的使用方法，且该系统具有自检功能，日常维修十分简单，维护费用极少。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是本实用新型的安装位置主视示意图；
图3是本实用新型的安装位置侧视示意图；
图4是本实用新型工作时流程框架示意图；
图5是本实用新型中磨音传感变送器的结构示意图；
图6是本实用新型的控制器中PI控制系统示意图。
图例说明
1、控制器 2、磨音传感变送器
3、出口温度变送器 4、磨煤机差压变送器
5、磨煤机电流变送器 6、变频器
7、磨煤机 8、执行机构
9、热风门 10、循环风门
11、给煤设备驱动电机 12、工业以太网
13、监控主机 14、打印机
15、报警输出模块 21、磨音传感器
22、变送处理单元 23、支架
具体实施方式
以下将结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明。
如图1、图2、图3和图4所示，本实用新型的磨煤机自适应控制系统，它包括控制器1以及与控制器1输入端相连的磨音传感变送器2、出口温度变送器3、磨煤机差压变送器4和磨煤机电流变送器5，控制器1的输出端通过变频器6与给煤设备驱动电机11相连并对其进行控制，所述磨音传感变送器2通过支架23安装于磨煤机7一侧用于采集磨音信号，出口温度变送器3装设于磨煤机7的出口端用于采集出口处的温度信号，磨煤机差压变送器4装设于磨煤机7的出入口处用于采集磨煤机7的出入口压差信号，磨煤机电流变送器5用于采集磨煤机7的实时电流信号。各种信号送入到控制器1中的控制模型中进行分析处理。控制器1(或工业PLC)通过工业以太网12与一监控主机13相连，通过监控主机13可对磨煤机7的工况进行实时监控，并可通过与监控主机13相连的打印机14将各数据及时纪录下来。控制器1的输出端分别通过执行机构8与磨煤机7的热风门9和循环风门10相连并对其进行控制。在较佳实施例中，控制器1的输出端进一步通过报警输出模块15实施及时预警。
如图5所示，磨音传感变送器2包括磨音传感器21和变送处理单元22，变送处理单元22的处理核心采用DSP处理器，可实现音频信号的频段选择、数字滤波、能量积分、有效值变换等功能，其作用是在磨煤机7运行噪音中检出与装煤量相对应的频段，滤除机械噪音，并对相关频段进行能量累计和有效值变换，从而间接得到磨煤机7内的存煤量，其结果可以用4～20mA模拟量输出，也可通过Profibus-DP现场总线来传输。其中，DSP处理器中包括了噪声特征频谱识别系统和信号处理与分析系统，从磨音传感器21采集到的声音信号经电荷放大电路后输入给DSP处理器，DSP处理器中噪声特征频谱识别系统和信号处理与分析系统对其进行分析处理后，可依次由D/A转换电路、可编程放大电路、V/I变换电路变成4～20mA模拟量输出，或者可直接由Profibus-DP总线收发器和Profibus-DP现场总线输出。
工作时，欲使制粉系统在最经济工况下运行，不仅要维持磨煤出力最大，同时还要保证最佳的通风出力和干燥出力。就磨煤机7而言，满足煤粉细度要求的制粉出力取决于两方面的因素：一是磨煤机7的磨制能力，它不仅取决于磨煤出力，而且还受干燥出力的影响，显然，提高磨煤机7入口温度可以改善磨煤条件，即增加干燥出力可使磨煤出力提高；二是通风的携带煤粉的能力，主要由风量决定。一般来说，使磨煤出力最大时的通风量都不是最佳通风量，因为这时通风电耗过大甚至会超过磨煤电耗的节省。所以，只要达到磨煤和通风电耗之为最小之通风量，才称之为最佳通风量。此时，虽不能达到最大的磨煤出力，但确可使磨煤机7在最经济方式下运行。这就需要对制粉系统的磨煤出力、干燥出力和通风出力进行综合协调控制。欲使磨煤机7运行于最经济工况下的基本控制策略是：在维持最佳通风量和出口温度均在正常范围之内时(而不是在某一点)，尽量加大给煤量，寻找最佳经济工作点。为此需组成以磨机负荷、出入口差压、出口温度、入口负压和磨机电流为输入的检测量，分别控制热风门、循环风门和给煤量的三变量输入、三变量输出系统。为实现三者的协调控制，控制中引入了专家系统的思想，形成了专家PI控制系统，从而保证了磨煤机7在最佳工作状态下的安全可靠运行。
本实用新型利用磨音传感变送器2就可以检测到磨煤机装煤变化的多少，同时利用出口温度变送器3、磨煤机差压变送器4和磨煤机电流变送器5分别采集所需要的实时信号，并借助测量学、电子学、声学等多学科知识，进一步通过音频变送器对代表装煤量的信号进行放大、滤波和噪音特征谱识别，输出符合DDZIII型仪表标准、正比于磨煤机7装煤量的直流电流信号。该传感变送器还具有Profibus现场总线接口，可方便地与现场总线系统对接。磨煤机7是一个大惯性、纯滞后、动态特性复杂的对象，数学模型难以建立，而且其数学模型随着时间变化也在缓慢变化着。针对磨煤机7运行的这一特点，其基本控制策略适于采用模糊PI。模糊PI是近几年发展起来的一种PID改进算法，这种控制方法不需要知道被控对象的数学模型，可以根据运行人员的实际经验总结模糊控制规律，并在被控量接近给定值时，采用PI控制，以保证被控量快速，稳定地运行在给定值上。经过研究表明，该模糊PI控制器能够获得良好的动、静态控制性能，可以保证磨煤机7内的存煤量快速准确地稳定在设定值。如图6所示，针对磨煤机7大惯性、纯滞后及参数时变的特点，本实用新型采用自适应——模糊PI相结合的控制策略及双层控制结构，图中自适应控制器的作用是给出一个适当的设定值R；而模糊PI控制器则保证了被控对象的输出可以跟随该设定值。自适应的引入，使控制系统能够实时跟踪最大出力点，保证磨煤机始终运行在最佳工况，从而真正起到节能降耗的效果。自适应-模糊PI相结合的控制策略，不仅可以保证磨煤机始终运行在最佳状态下，而且能达到安全节能、提高产品质量和产量的目的。磨煤机7负荷控制系统硬件结构的模块化：针对火电厂不同磨煤机类型推出了直接数字控制(DDC)、小规模现场总线控制系统(FCS)和与现有大型DCS系统相融合等实现方式，使系统更具有适应性和通用性。采用DDC系统实现磨煤机的负荷控制，适用于磨煤机数量较少(如只有1-2台)的情况，此时，磨煤机7负荷控制系统既可以自成体系，也可以方便地连入已有控制网络，具有结构紧凑和操作方便的特点。对拥有多台磨煤机的发电厂，可采用两级分布式集散控制系统结构，可以保证系统具有较高的可靠性，某个单回路调节器出现故障只会影响该磨机系统，不会对邻近的磨机控制系统造成不良影响。此外，由于每个磨煤机7系统都可以采用一台调节器或PLC系统进行控制，因此控制算法的编写、调试和修改都很方便，易于取得良好的控制效果。小规模的现场总线控制系统(FCS)不仅可实现磨机负荷的控制，也极易扩展到整个制粉系统的控制和监视，代替原有的仪表控制系统，提高整个工厂的自动化水平，该方案尤其适合于未进行FCS系统改造的中小型发电厂。
Claims (3)
1.一种磨煤机自适应控制系统，其特征在于：它包括控制器(1)以及与控制器(1)输入端相连的磨音传感变送器(2)、出口温度变送器(3)、磨煤机差压变送器(4)和磨煤机电流变送器(5)，控制器(1)的输出端通过变频器(6)与给煤设备驱动电机(11)相连并对其进行控制，所述磨音传感变送器(2)安装于磨煤机(7)一侧用于采集磨音信号，出口温度变送器(3)装设于磨煤机(7)的出口端用于采集出口处的温度信号，磨煤机差压变送器(4)装设于磨煤机(7)的出入口处用于采集磨煤机(7)的出入口压差信号，磨煤机电流变送器(5)用于采集磨煤机(7)的实时电流信号。
2.根据权利要求1所述的磨煤机自适应控制系统，其特征在于：所述控制器(1)通过工业以太网(12)与一监控主机(13)相连。
3.根据权利要求1或2所述的磨煤机自适应控制系统，其特征在于：所述控制器(1)的输出端通过执行机构(8)与磨煤机(7)的热风门(9)和循环风门(10)相连并对其进行控制。
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