CN208326521U - 一种精确计量送煤量的自动控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种精确计量送煤量的自动控制系统。自动控制系统包括控制单元、传动装置、输送仓、气化炉和传感测量单元，控制单元包括电连接的控制器和变频器；传动装置包括相连接的驱动电机和减速机；传感测量单元包括重量传感器和测速传感器，述重量传感器安装于输送仓的下方，测速传感器安装于驱动电机的尾部；述传动装置通过传动轴连接输送仓，输送仓的出口连接气化炉的入口；控制器根据重量传感器和测速传感器传送的信号将运算后的速度值输送到所述变频器，进而使变频器输出信号至驱动电机，以控制输送仓的送煤量。本实用新型的自动入炉煤量测量方式更精确、更可靠、成本低、易维护，并且能够实现恒流量、变流量自动调节。

Description

一种精确计量送煤量的自动控制系统

技术领域

本实用新型涉及煤制气技术领域，尤其涉及一种精确计量螺旋给煤机送煤量的自动控制系统。

背景技术

粉煤气化炉中的常压气化炉，利用煤和高温空气在密闭炉膛内的不完全燃烧，填加一定量的蒸汽做气化剂，在900℃左右温度下化学反应，生成一氧化碳和氢等有效气体，再通过后续的除尘、脱硫等辅助设施，最终将合格热值的煤气送到用户(氧化铝行业的培烧炉、电石行业的石灰窑等)，实现燃料气的生产和制备。这种炉型盒工艺具备以下优点：可以消耗劣质煤、并且不产生焦油、酚水，对比于两段炉等工艺，气化工艺更洁净、更环保。这种炉型的生产负荷调整范围大，可达60％-110％调节，完全满足工业用户的开车、停车、临时检修等实际需求。目前粉煤气化炉广泛应用于化工、有色冶金、建材等领域。针对不同用气量需求，国内单座气化炉的产气量规格有10kNm³/h、20kNm³/h、40kNm³/h。

气化炉内反应气氛和制气品质的优劣，最关键的因素是煤、空气、蒸汽三者的配比以及炉温、炉压的调节。其中入炉的煤量是最重要的，入煤量代表了炉子生产负荷，是调节入炉空气量、蒸汽量的基准。根据不同的生产规模，对煤的日消耗煤量大约在1000t-3000t/d，其中大部分采用螺旋给煤机形式，将煤仓的粉煤连续不断的输送到气化炉炉膛。通常每台气化炉配备一套煤仓和三台给煤机，几台煤机同时运行，互为备用。单台给煤机采用变频电机驱动，调节给煤机转速以调整入炉煤量，单台给煤机按给煤量分类常见规格有：6t/h、8t/h、12t/h、18t/h，变频调整范围5％-95％之间。判断入炉煤量是否合适，行业内通常采用的办法有：经验判断法、煤仓称重计量法、皮带称重计量法。这些计量方法的主要缺点在于：

1.经验判断法：根据给煤机额定给煤量，结合当前给煤机的运行频率，按线性比例估算一下单机给煤量，三台合计出总量。这种方式，过于粗糙，况且机械设备也无法保证转速和给煤量的线性比例关系。

2.煤仓称重计量法：这种方法是在煤仓上安装重量传感器，实时检测煤仓的重量，运行中按一定时间间断(通常1分钟为一个周期)进行对比，根据减少量计算出当前煤的消耗量。煤仓加煤期间，由于落煤冲击等因素，重量传感器波动较大，无法正常计算。这种方式只能间断性周期测量，无法准确累加。

3.皮带称重计量法：这种办法通常把皮带秤安装在输送皮带的煤仓入口前，这种办法可以准确的计量进入煤仓的量，但由于煤仓存储量很大(普遍在200t以上)，真正进入炉膛的量并没有准确测量。该方法只能用于生产班次考核或者一个时间段的上煤量，也只能粗略的计算一个周期的产气效率，无法实时指导生产。

实践证明，上述三种方法大多是通过统计、经验数据得到的比较粗略、宽泛的数值，对指导生产、考核指标的应用都不理想，无法达到工艺专业对生产数据的检测要求。

因此，为了能够自动精确计量进入炉膛的送煤量，有必要提出一种新的送煤量计量系统。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型旨在提供一种精确计量送煤量的自动控制系统，以达到精确测量进入气化炉的瞬时煤量和累计量，并且可实时调整给煤机转速实现调整给煤量的目的。

本实用新型提供一种精确计量送煤量的自动控制系统，所述自动控制系统包括控制单元、传动装置、输送仓、气化炉和传感测量单元，其中，所述控制单元包括电连接的控制器和变频器；所述传动装置包括相连接的驱动电机和减速机；所述传感测量单元包括重量传感器和测速传感器，所述重量传感器安装于所述输送仓的下方，所述测速传感器安装于所述驱动电机的尾部；所述传动装置通过传动轴连接所述输送仓，所述输送仓的出口连接所述气化炉的入口；所述控制单元的控制器根据所述重量传感器和测速传感器传送的信号将运算后的速度值输送到所述变频器，进而使所述变频器输出信号至所述驱动电机，以控制所述驱动电机的速度，从而能够控制所述输送仓的送煤量。

上述的自动控制系统，所述输送仓内设有螺杆，所述传动轴连接所述螺杆，所述螺杆螺旋运动进而带动所述输送仓内的煤运行。

上述的自动控制系统，所述传动轴通过轴封与所述输送仓里的螺杆相连接。

上述的自动控制系统，所述测速传感器为编码器。

上述的自动控制系统，所述自动控制系统还包括煤仓，所述煤仓设于所述输送仓的上方，所述煤仓通过弹性连接件与所述输送仓连接。

上述的自动控制系统，所述输送仓通过弹性连接件与所述气化炉连通。

上述的自动控制系统，所述输送仓的下方设有支撑脚，所述支撑脚内嵌有所述重量传感器。

上述的自动控制系统，所述重量传感器为两套。

上述的自动控制系统，所述输送仓的下方设有两处支撑脚，每个所述支撑脚内嵌有一套所述重量传感器。

上述的自动控制系统，所述控制器为可编程序逻辑控制器。

本实用新型的自动计量控制系统，可实现自动调节功能，控制器内的PLC可接收生产指令下达的给煤量瞬时值，自动计算出需求转速，PLC发出频率信号到变频器，实时调整电机转速，实现恒流量、变流量自动调节。

本实用新型测量精度高，入炉煤量测量方式更精确、更可靠且节能高效，测量的入炉煤量瞬时值和累加值，有助于生产者优化配方、提高气化效率，可以大量节约煤炭消耗，节约能源。

此外，该实用新型成本低、易维护。

附图说明

图1为本实用新型精确计量送煤量的自动控制系统结构示意图；

其中，1是煤仓；2是气化炉；3是输送仓；4是驱动电机；5是减速机；6是传动轴；7是弹性连接件；8是重量传感器；9是控制箱；901是可编程序逻辑控制器(简称PLC)；902是变频器；10是编码器；11是螺杆；12是轴封；13是支撑脚。

具体实施方式

以下结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式进行更加详细的说明，以便能够更好地理解本实用新型的方案以及各个方面的优点。然而，以下描述的具体实施方式和实施例仅是说明的目的，而不是对本实用新型的限制。

本实用新型提供一种精确计量螺旋给煤机送煤量的自动控制装置，达到精确测量进入气化炉的瞬时煤量和累计量，并且可实时调整给煤机转速实现调整给煤量的目的。

本实用新型通过增加控制单元，控制单元的控制器根据重量传感器和测速传感器传送的信号将运算后的速度值输送到变频器，进而使变频器输出信号至驱动电机，以控制驱动电机的速度，从而能够控制输送仓的送煤量。

本实用新型各组件连接结构精确计量送煤量的自动控制系统主要包括控制单元、传动装置、输送仓、气化炉和传感测量单元。

如图1所示，其中，所述控制单元包括电连接的控制器901和变频器902。控制器901和变频器902可置于控制箱9中。所述传动装置包括相连接的驱动电机4和减速机5；所述传感测量单元包括重量传感器8和测速传感器，测速传感器具体可为编码器10，所述重量传感器8安装于所述输送仓3的下方，所述测速传感器安装于所述驱动电机4的尾部；所述传动装置通过传动轴6连接所述输送仓3，所述输送仓3的出口连接所述气化炉2的入口。所述控制单元的控制器901根据所述重量传感器8和测速传感器传送的信号将运算后的速度值输送到所述变频器902，进而使所述变频器902输出信号至所述驱动电机4，以控制所述驱动电机4的速度，从而能够控制所述输送仓3的送煤量。

具体地，传动轴6可通过轴封12与输送仓3里的螺杆11相连接。驱动电机4旋转驱动减速机5并带动螺杆11旋转。煤仓1的下方出料口通过弹性连接件7与输送仓3上方的口连通。粉煤从煤仓1利用重力落下，可通过煤仓1和输送仓3的弹性连接件7后进入输送仓3，在螺杆11的连续单方向旋转下，粉煤沿输送仓3前进，输送仓3的出口处通过弹性连接件7与气化炉的炉膛2连通，粉煤从输送仓3输出后经过弹性连接件7后进入气化炉2的炉膛2。

在输送仓3的下方可安装两套重量传感器8，驱动电机4尾部安装测速传感器，三个信号均送到控制箱9里的控制器901，控制器901将经过运算后的速度值输送到控制箱内的变频器902，变频器902输出电力信号到驱动电机4，就可以控制驱动电机的转速，进而使得输送仓的送煤量得以精确计量与控制。

还可在输送仓3的下方设两处支撑脚13，每个支撑脚内嵌有重量传感器8。

每个重量传感器8与控制器901电连接。控制器901还与编码器10电连接以便测量驱动电机的转速。控制器901还与变频器902电连接用于信号给定，以便调节输出频率。

本实用新型所述的粉煤，是指原煤经过破碎、烘干处理之后经皮带输送到气化炉煤仓的粒径在1-10mm范围之间的煤，作为原料进入气化炉内进行反应以生成可燃的煤气。

本实用新型中计量功能的实现主要描述如下：经安装在输送仓3的支撑脚13上的能感受输送仓3连续性重量变化的重量传感器8与PLC控制器901配合，同时驱动电机4尾部安装的编码器10的转速信号也接入PLC控制器901。控制器901内部编程，将速度信号乘以重量信号后做积分运输得到称重计量数据。

为确保称重准确，可将煤仓1与输送仓3之间的管道用金属的弹性连接件连接，便于煤仓1受承重而下沉位移时，不影响重量传感器8对输送仓3的称重精确性。气化炉2的炉膛与输送仓3之间也可设置性金属的弹性连接件，以减少对重量传感器8的影响。传动轴6与螺杆11采用轴封12连接，可消除称重影响并防止煤气、粉尘的泄露。

煤的流向：从煤仓1凭借重力滑落到输送仓3，满管充实，在螺杆的旋转下沿输送仓3的内壁前进到气化炉2的炉膛。

本实用新型的优点如下：

一是精度高：重量传感器可以精确到kg级，另外编码器分辨率为1024p/r，PLC的积分运算时间为100ms。本实用新型的自动计量与控制系统，使得入炉煤量测量方式更精确、更可靠，可指导工艺生产，进而可调整气化配方和炉况，从而大大提高了炉子的操作性；二是节能高效：可计量入炉煤量的瞬时值和累加值，有助于生产者优化配方、提高气化效率，有助于组织者阶段考核、成本核算，长期来看，可以大量节约煤炭消耗，节约能源。

另外，该实用新型成本低、易维护，具体如下：

1.重量传感器在输送仓支撑脚上机械安装，可避免直接与高温、腐蚀物料接触，工作环境好，使用寿命更长，维护、检修成本低。

2.编码器安装在电机尾部，工况好，精度低，设备经济适用且安装、维护方便。

3.具有自动调节功能，控制器内的PLC可接收生产指令下达的给煤量瞬时值，自动计算出需求转速，PLC发出频率信号到变频器，能够实时调整电机的转速，进而实现恒流量、变流量自动调节。

最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种精确计量送煤量的自动控制系统，其特征在于，所述自动控制系统包括控制单元、传动装置、输送仓、气化炉和传感测量单元，其中，

所述控制单元包括电连接的控制器和变频器；

所述传动装置包括相连接的驱动电机和减速机；

所述传感测量单元包括重量传感器和测速传感器，所述重量传感器安装于所述输送仓的下方，所述测速传感器安装于所述驱动电机的尾部；

所述传动装置通过传动轴连接所述输送仓，所述输送仓的出口连接所述气化炉的入口；

所述控制单元的控制器根据所述重量传感器和测速传感器传送的信号将运算后的速度值输送到所述变频器，进而使所述变频器输出信号至所述驱动电机，以控制所述驱动电机的速度，从而能够控制所述输送仓的送煤量。

2.根据权利要求1所述的自动控制系统，其特征在于，所述输送仓内设有螺杆，所述传动轴连接所述螺杆，所述螺杆螺旋运动进而带动所述输送仓内的煤运行。

3.根据权利要求2所述的自动控制系统，其特征在于，所述传动轴通过轴封与所述输送仓里的螺杆相连接。

4.根据权利要求1所述的自动控制系统，其特征在于，所述测速传感器为编码器。

5.根据权利要求1所述的自动控制系统，其特征在于，所述自动控制系统还包括煤仓，所述煤仓设于所述输送仓的上方，所述煤仓通过弹性连接件与所述输送仓连接。

6.根据权利要求1所述的自动控制系统，其特征在于，所述输送仓通过弹性连接件与所述气化炉连通。

7.根据权利要求1所述的自动控制系统，其特征在于，所述输送仓的下方设有支撑脚，所述支撑脚内嵌有所述重量传感器。

8.根据权利要求1所述的自动控制系统，其特征在于，所述重量传感器为两套。

9.根据权利要求8所述的自动控制系统，其特征在于，所述输送仓的下方设有两处支撑脚，每个所述支撑脚内嵌有一套所述重量传感器。

10.根据权利要求1所述的自动控制系统，其特征在于，所述控制器为可编程序逻辑控制器。