CN206385098U - 一种粉煤给料控制装置 - Google Patents

Abstract

一种粉煤给料控制装置，包括给料装置本体和控制系统两部分，由煤斗、粉煤锁斗、粉煤给料斗、中央控制器及相关阀门、传感器组成。中央控制器由顺序控制单元、模拟量和开关量输入/出单元、人机交互单元和现场通信单元构成，其内部预设粉煤给料控制方法，并据此判断现场反馈信号，产生相应的时序动作指令，操纵阀门按预设的程序启闭，自动完成粉煤的给料过程。本实用新型还通过设置双泄压阀、阀位反馈装置和阀门动作计时器，大幅降低了给料过程的安全风险和故障率，并在粉煤给料控制方法中设置了锁斗抽吸控制过程和锁斗卸料循环控制过程，解决了交变压力下粉煤架桥和下料不畅等问题。

Description

一种粉煤给料控制装置

技术领域

本实用新型涉及能源化工领域固体粉料的给料装置，具体涉及一种粉煤给料控制装置。

背景技术

煤粉加压进料及输送是粉煤气化及热解技术的关键，是维持工艺系统稳定长周期运转的核心。目前，煤粉加压进料主要有两种技术方案：一种是干煤粉交变压力气力输送技术；另一种是水煤浆输送技术。在我国粉煤加压进料技术领域，交变压力输送技术长期以来占据主导地位。

交变压力输送技术多采用锁斗系统来实现粉煤的加压输送过程，由于粉煤的特殊性质，往往会在加压的过程中在锁斗中形成架桥、挂料，导致下料不畅。现有技术为解决上述问题，多采用两种方案：一、上出料发送罐系统。在发送罐的底部有流化板及搅拌器，输煤管从罐顶部引出。这种方案能够较好的解决架桥问题，但是安装空间大，系统复杂，稳定性不好；二、下出料发送罐系统。从发料罐顶部加压，物料的排出主要依靠重力落入底部输送管道。这种方案安装空间小，系统简约，维护成本小，但是不能很好的解决架桥问题，往往需要人为干预，生产效率低，操作强度大，可靠性也不理想。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决现有技术在粉煤交变压力给料过程中出现的架桥、挂料、输送精度低、输送不稳定和操作强度大等问题。提供一种粉煤给料控制装置，从而实现了给料过程的连续长周期运转和自动化控制，执行效率高，大大降低了操作强度，避免了人为操作存在的失误，保证了粉煤自动、连续、稳定、安全的加压给料。

为达到上述目的，本实用新型的粉煤给料控制装置包括给料装置本体和控制系统；

所述的给料装置本体包括依次相连的煤斗、粉煤锁斗和粉煤给料斗；

所述的控制系统包括中央控制器以及与中央控制器相连的自控阀和传感器；

所述的自控阀包括安装在煤斗与粉煤锁斗之间的锁斗进料阀，安装在粉煤锁斗与粉煤给料斗之间的锁斗卸料阀，安装在气源与粉煤锁斗之间的锁斗充压阀，安装在气源与粉煤给料斗之间的给料斗稳压阀，在煤斗与粉煤锁斗之间连接有带锁斗泄压阀的泄压管线，在粉煤锁斗与粉煤给料斗之间连接有带压力平衡阀的平衡管线；

所述的传感器包括安装在粉煤锁斗本体上的锁斗远传压力计和锁斗远传料位计，安装在粉煤给料斗本体上的给料斗远传压力计和给料斗远传料位计，安装在锁斗远传压力计和给料斗远传压力计之间的远传压差计。

所述的泄压管线上安装有第一锁斗泄压阀和第二锁斗泄压阀。

所述的锁斗进料阀、锁斗卸料阀、锁斗充压阀、第一锁斗泄压阀、第二锁斗泄压阀、压力平衡阀和给料斗稳压阀为安装有执行机构的自控阀，其反馈的模拟量或开关量信号接入中央控制器。

所述的中央控制器包括顺序控制单元、模拟量和开关量输入/出单元、人机交互单元和现场通信单元；

所述的顺序控制单元包括顺控表模块、逻辑图模块、三位置开关型SFC模块、计时器模块，此四组模块构建了给料控制方法、锁斗抽吸控制过程和锁斗卸料循环控制过程。

所述的顺序控制单元经由现场通信单元接收锁斗远传压力计、锁斗远传料位计、给料斗远传压力计、给料斗远传料位计、远传压差计的反馈信号，经顺序控制单元内置的给料控制方法分析后产生相应的时序动作指令，由现场通信单元转化为向自控阀下发的开关量信号，操纵相关阀门按指令启闭。

所述的顺控表模块包括顺控功能块自动运行模块、顺控故障送SIS模块、顺控启动动作模块、顺控复位动作模块、顺控停止动作模块和循环计时器时间到动作模块；

逻辑图模块包括顺控启动前条件判断模块、顺控阀门互锁模块、粉煤锁斗压力低判断模块、粉煤锁斗料位高判断模块、粉煤锁斗料位低判断模块、粉煤给料斗料位低判断模块、压差计高判断模块和顺控画面按钮动作模块；

三位置开关型SFC模块包括顺控主程序模块；

计时器模块包括循环计时器模块、放料计时器模块、阀门动作计时器模块和延时计时器模块。

所述的人机交互单元实时显示顺序控制的步骤和状态，工艺参数通过操作员站下发到模拟量和开关量输入/出单元，经人机交互单元转化后下发到顺序控制单元。

所述的锁斗远传压力计、给料斗远传压力计采用扩散硅压力传感器或隔膜式压力计。

所述的锁斗远传料位计、给料斗远传料位计采用射频导纳料位计、雷达料位计或音叉料位计。

本实用新型的粉煤给料控制过程包括以下步骤：

(1)初始化条件检查：锁斗进料阀、锁斗卸料阀、锁斗充压阀、第一锁斗泄压阀、第二锁斗泄压阀和压力平衡阀关闭；

(2)中央控制器中的阀门动作计时器启动，循环计时器启动；

(3)依次开启第二锁斗泄压阀和第一锁斗泄压阀，为粉煤锁斗泄压，当锁斗远传压力计达到预设的报警值，中央控制器发出信号开启锁斗进料阀，由煤斗向粉煤锁斗进料；

(4)当锁斗远传料位计达到预设的高报警值，关闭锁斗进料阀，接着依次关闭第一锁斗泄压阀和第二锁斗泄压阀；

(5)开启锁斗充压阀开始为粉煤锁斗充压，当远传压差计达到预设的报警值，关闭锁斗充压阀；

(6)执行锁斗抽吸控制过程(25)：打开锁斗卸料阀，接着依次开启第二锁斗泄压阀和第一锁斗泄压阀，启动延时计时器，达到预设时间后，依次关闭第一锁斗泄压阀和第二锁斗泄压阀；

(7)执行锁斗卸料循环控制过程(26)：打开压力平衡阀，阀开后启动放料计时器，放料计时器达到预设值后，判断锁斗远传料位计是否达到预设的低报警值：若锁斗远传料位计达到预设的低报警值，启动延时计时器，达到设定时间后，依次关闭锁斗卸料阀和压力平衡阀，接着依次执行步骤(8)、(9)；若锁斗远传料位计未达到预设的低报警值，则依次关闭锁斗卸料阀和压力平衡阀，返回步骤(5)；

(8)判断循环计时器是否超过预设值，若超时，程序结束；若未超时，循环计时器复位；

(9)判断给料斗远传料位计是否达到预设的报警值：若给料斗远传料位计未达到预设的报警值，则等待；若给料斗远传料位计达到预设的报警值，则返回步骤(1)开始下一轮给料循环。

本实用新型的有益效果在于：

先进的粉煤给料控制方法。创造性的在给煤控制方法中设置锁斗抽吸控制过程和锁斗卸料循环控制过程，有效的提高了锁斗下料效率，成功的实现粉煤自动、连续、稳定、安全的加压给料，解决了长久以来困扰煤化工行业的交变压力下粉煤架桥和下料不畅等问题；可靠的控制系统。该系统的时序控制精度高、抗干扰能力强、执行效率高、失误率小，大大降低了操作强度，提升了工艺流程的可靠性，实现了粉煤自动、连续、稳定、安全的加压给料。

进一步的通过设置锁斗双泄压阀、阀位反馈装置、双电磁阀和阀门动作计时器，大幅降低了由阀门故障带来的安全风险和系统故障。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图。

图中：1、煤斗；2、粉煤锁斗；3、粉煤给料斗；4、锁斗进料阀；5、锁斗卸料阀；6、锁斗充压阀；7、第一锁斗泄压阀；8、第二锁斗泄压阀；9、压力平衡阀；10、给料斗稳压阀；11、锁斗远传压力计；12、给料斗远传压力计；13、远传压差计；14、锁斗远传料位计；15、给料斗远传料位计；16、泄压管线；17、平衡管线；18、气源；19、中央控制器；20、顺序控制单元；21、模拟量和开关量输入/出单元；22、人机交互单元；23、现场通信单元；24、给料控制方法；25、锁斗抽吸控制过程；26、锁斗卸料循环控制过程；27、顺控表模块；28、逻辑图模块；29、三位置开关型SFC模块；30、计时器模块。

图2为本实用新型中中央控制器19的原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细描述。

参见图1，本实用新型的粉煤给料控制装置包括给料装置本体和控制系统；

所述的给料装置本体包括依次相连的煤斗1、粉煤锁斗2和粉煤给料斗3；

所述的控制系统包括中央控制器19以及与中央控制器19相连的自控阀和传感器；

所述的自控阀包括安装在煤斗1与粉煤锁斗2之间的锁斗进料阀4，安装在粉煤锁斗2与粉煤给料斗3之间的锁斗卸料阀5，安装在气源18与粉煤锁斗2之间的锁斗充压阀6，安装在气源18与粉煤给料斗3之间的给料斗稳压阀10，在煤斗1与粉煤锁斗2之间连接有带第一锁斗泄压阀7和第二锁斗泄压阀8的泄压管线16，在粉煤锁斗2与粉煤给料斗3之间连接有带压力平衡阀9的平衡管线17；

所述的传感器包括安装在粉煤锁斗2本体上的锁斗远传压力计11和锁斗远传料位计14，安装在粉煤给料斗3本体上的给料斗远传压力计12和给料斗远传料位计15，安装在锁斗远传压力计11和给料斗远传压力计12之间的远传压差计13。

本实用新型的煤斗1为常压设备，储存足量的来自制粉系统的合格煤粉，确保在装置运行期间持续向粉煤锁斗2供料。

粉煤锁斗2是交变压力设备。上部通过锁斗进料阀4与煤斗1相连，下部通过锁斗卸料阀5与粉煤给料斗3相连。中央控制器19通过分析粉煤锁斗2上安装的锁斗远传压力计11和锁斗远传料位计14传回的模拟量信号，控制第一锁斗泄压阀7、第二锁斗泄压阀8、锁斗充压阀6、锁斗进料阀4和锁斗卸料阀5的启闭，完成粉煤锁斗2常压收料和带压卸料的工艺过程。

粉煤锁斗2的泄压管线16上安装有第一锁斗泄压阀7、第二锁斗泄压阀8，当煤粉堵塞、卡死其中一个泄压阀时，另一个泄压阀很大几率上能够正常关闭。同时，本实用新型还通过设置阀位反馈装置和阀门动作计时器，与上述设计联合作用，大大降低了阀门故障带来的安全风险。

粉煤给料斗3是带压设备，其上安装有给料斗稳压阀10、给料斗远传压力计12和给料斗远传料位计15。压力控制方面：给料斗稳压阀10和给料斗远传压力计12构成控制回路，中央控制器19通过分析给料斗远传压力计12反馈的模拟量信号，相应改变给料斗稳压阀10的开度，维持粉煤给料斗3的压力稳定。料位控制方面：当放料计时器时间到后，即向中央控制器19发出联锁信号，关闭锁斗卸料阀5，从而控制粉煤给料斗3的料位符合工艺要求。

锁斗进料阀4和锁斗卸料阀5均为耐磨盘阀，能有效避免煤粉卡死阀门情况的发生。锁斗远传压力计11和给料斗远传压力计12采用间接取压式压力计，可有效防止粉煤堵塞取压管线。锁斗远传料位计14和给料斗远传料位计15采用的检测技术不易挂料，避免了假料位的产生。

中央控制器19的顺序控制单元20中设置了锁斗抽吸控制过程25和锁斗卸料循环控制过程26。锁斗抽吸控制过程25是指开启第一锁斗泄压阀7和第二锁斗泄压阀8，通过泄压抽吸过程增强粉煤流动性，促使粉煤锁斗2顺利卸料。锁斗卸料循环控制过程26是在粉煤锁斗2放料计时时间到后，判断锁斗远传料位计14是否达到低报警值，否则重新执行粉煤锁斗2下料程序的过程。交变压力给煤过程中，粉煤架桥导致的下料困难经常出现，通过设置锁斗卸料循环控制过程26，可在粉煤锁斗2下料不畅时重复松动和下料过程，大大降低了人为操作强度，避免了重复操作中失误的产生。

本实用新型的粉煤给料控制方法，包括以下步骤：

(1)初始化条件检查：

锁斗进料阀4、锁斗卸料阀5、锁斗充压阀6、第一锁斗泄压阀7、第二锁斗泄压阀8和压力平衡阀9均处于关闭状态；

(2)中央控制器19中的阀门动作计时器启动，循环计时器启动；

(3)依次开启第二锁斗泄压阀8和第一锁斗泄压阀7，为粉煤锁斗2泄压。当锁斗远传压力计11达到预设的报警值0～1000KPa时，中央控制器19发出信号开启锁斗进料阀4，由煤斗1向粉煤锁斗(2)进料；

(4)当锁斗远传料位计14达到预设的高报警值0～90％，关闭锁斗进料阀4，接着依次关闭第一锁斗泄压阀7和第二锁斗泄压阀8；

(5)开启锁斗充压阀6开始为粉煤锁斗2充压，当远传压差计13达到预设的报警值0～1000KPa时，关闭锁斗充压阀6；

(6)执行锁斗抽吸控制过程25：打开锁斗卸料阀5，接着依次开启第二锁斗泄压阀8和第一锁斗泄压阀7，启动延时计时器，计时到0～1000s后，依次关闭第一锁斗泄压阀7和第二锁斗泄压阀8；

(7)执行锁斗卸料循环控制过程26：打开压力平衡阀9，阀开后启动放料计时器，放料计时器达到0～2000s后，判断锁斗远传料位计14是否达到预设的低报警值0～90％：若锁斗远传料位计14达到预设的低报警值0～90％，启动延时计时器，计时到0～1000s后，依次关闭锁斗卸料阀5和压力平衡阀9，接着依次执行步骤(8)、(9)；若锁斗远传料位计14未达到预设的低报警值0～90％，则依次关闭锁斗卸料阀5和压力平衡阀9，返回步骤(5)；

(8)判断循环计时器是否超过10～10000s。若超时，程序结束；若未超时，循环计时器复位；

(9)判断给料斗远传料位计15是否达到报警值0～90％：若给料斗远传料位计15未达到报警值0～90％，则等待；若给料斗远传料位计15达到报警值0～90％，则返回步骤(1)开始下一轮给料循环。

参见图2，一种粉煤给料控制装置的中央控制器19基于分散型控制系统构建，由顺序控制单元20、模拟量和开关量输入/出单元21、人机交互单元22和现场通信单元23构成。

顺序控制单元20包括顺控表模块27、逻辑图模块28、三位置开关型SFC模块29、计时器模块30，此四组模块构建了给料控制方法24、锁斗抽吸控制过程25和锁斗卸料循环控制过程26。

顺控表模块27包括顺控功能块自动运行模块、顺控故障送SIS模块、顺控启动动作模块、顺控复位动作模块、顺控停止动作模块和循环计时器时间到动作模块；逻辑图模块28包括顺控启动前条件判断模块、顺控阀门互锁模块、粉煤锁斗压力低判断模块、粉煤锁斗料位高判断模块、粉煤锁斗料位低判断模块、粉煤给料斗料位低判断模块、压差计高判断模块和顺控画面按钮动作模块；三位置开关型SFC模块29包括顺控主程序模块；计时器模块30包括循环计时器模块、放料计时器模块、阀门动作计时器模块和延时计时器模块。

操作员站发出的工艺参数和指令，经由模拟量和开关量输入/出单元21转化后，经人机交互单元22下发到顺序控制单元20；同时，人机交互单元22能实时显示顺序控制的步骤和状态，从而实现了操作人员实时掌控程序运行状态、更改各项控制参数的目的，避免了人为操作的失误，操作灵活度得以提高。

中央控制器19的顺序控制单元20经由现场通信单元23接收锁斗远传压力计11、锁斗远传料位计14、给料斗远传压力计12、给料斗远传料位计15、远传压差计13的反馈信号，经顺序控制单元20内置的给料控制方法24分析后产生相应的时序动作指令，由现场通信单元23转化为开关量信号，操纵相关阀门按指令启闭，自动完成粉煤的加压给料过程。

Claims (9)

1.一种粉煤给料控制装置，其特征在于：包括给料装置本体和控制系统；

所述的给料装置本体包括依次相连的煤斗(1)、粉煤锁斗(2)和粉煤给料斗(3)；

所述的控制系统包括中央控制器(19)以及与中央控制器(19)相连的自控阀和传感器；

所述的自控阀包括安装在煤斗(1)与粉煤锁斗(2)之间的锁斗进料阀(4)，安装在粉煤锁斗(2)与粉煤给料斗(3)之间的锁斗卸料阀(5)，安装在气源(18)与粉煤锁斗(2)之间的锁斗充压阀(6)，安装在气源(18)与粉煤给料斗(3)之间的给料斗稳压阀(10)，在煤斗(1)与粉煤锁斗(2)之间连接有带锁斗泄压阀的泄压管线(16)，在粉煤锁斗(2)与粉煤给料斗(3)之间连接有带压力平衡阀(9)的平衡管线(17)；

所述的传感器包括安装在粉煤锁斗(2)本体上的锁斗远传压力计(11)和锁斗远传料位计(14)，安装在粉煤给料斗(3)本体上的给料斗远传压力计(12)和给料斗远传料位计(15)，安装在锁斗远传压力计(11)和给料斗远传压力计(12)之间的远传压差计(13)。

2.根据权利要求1所述的粉煤给料控制装置，其特征在于：所述的泄压管线(16)上安装有第一锁斗泄压阀(7)和第二锁斗泄压阀(8)。

3.根据权利要求1或2所述的粉煤给料控制装置，其特征在于：所述的锁斗进料阀(4)、锁斗卸料阀(5)、锁斗充压阀(6)、第一锁斗泄压阀(7)、第二锁斗泄压阀(8)、压力平衡阀(9)和给料斗稳压阀(10)为安装有执行机构的自控阀，其反馈的模拟量或开关量信号接入中央控制器(19)。

4.根据权利要求1所述的粉煤给料控制装置，其特征在于：所述的中央控制器(19)包括顺序控制单元(20)、模拟量和开关量输入/出单元(21)、人机交互单元(22)和现场通信单元(23)；

所述的顺序控制单元(20)包括顺控表模块(27)、逻辑图模块(28)、三位置开关型SFC模块(29)、计时器模块(30)，此四组模块构建了给料控制方法(24)、锁斗抽吸控制过程(25)和锁斗卸料循环控制过程(26)。

5.根据权利要求4所述的粉煤给料控制装置，其特征在于：所述的顺序控制单元(20)经由现场通信单元(23)接收锁斗远传压力计(11)、锁斗远传料位计(14)、给料斗远传压力计(12)、给料斗远传料位计(15)、远传压差计(13)的反馈信号，经顺序控制单元(20)内置的给料控制方法(24)分析后产生相应的时序动作指令，由现场通信单元(23)转化为向自控阀下发的开关量信号，操纵相关阀门按指令启闭。

6.根据权利要求4所述的粉煤给料控制装置，其特征在于：所述的顺控表模块(27)包括顺控功能块自动运行模块、顺控故障送SIS模块、顺控启动动作模块、顺控复位动作模块、顺控停止动作模块和循环计时器时间到动作模块；

逻辑图模块(28)包括顺控启动前条件判断模块、顺控阀门互锁模块、粉煤锁斗压力低判断模块、粉煤锁斗料位高判断模块、粉煤锁斗料位低判断模块、粉煤给料斗料位低判断模块、压差计高判断模块和顺控画面按钮动作模块；

三位置开关型SFC模块(29)包括顺控主程序模块；

计时器模块(30)包括循环计时器模块、放料计时器模块、阀门动作计时器模块和延时计时器模块。

7.根据权利要求4所述的粉煤给料控制装置，其特征在于：所述的人机交互单元(22)实时显示顺序控制的步骤和状态，工艺参数通过操作员站下发到模拟量和开关量输入/出单元(21)，经人机交互单元(22)转化后下发到顺序控制单元(20)。

8.根据权利要求1所述的粉煤给料控制装置，其特征在于：所述的锁斗远传压力计(11)、给料斗远传压力计(12)采用扩散硅压力传感器或隔膜式压力计。

9.根据权利要求1所述的粉煤给料控制装置，其特征在于：所述的锁斗远传料位计(14)、给料斗远传料位计(15)采用射频导纳料位计、雷达料位计或音叉料位计。