CN2834699Y - 球磨机寻优节能系统 - Google Patents

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刘文涛
刘文斌
张晓华
陈静怡
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Xinjiang Langxin Technology Development Co.,Ltd.
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刘文涛
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Abstract

本实用新型公开了一种球磨机寻优节能系统，包括声音采集变送系统和模糊控制系统；声音采集变送系统负责采集球磨机的运行噪音、对运行噪音进行处理得到球磨机的存料的适当量值信号和适时存料量信号，并输出至模糊控制系统；模糊控制系统将存料的适当量值信号定为设定值，并且将所有存料量信号与设定值进行比较，根据比较结果及时调整球磨机内的存料量；本球磨机寻优节能控制系统，针对球磨机的运行特点，通过对球磨机运行产生的噪音的实时监控分析，控制球磨机内存料量稳定在适当的范围内，保证了球磨机始终处于最佳工况下运行，可较大幅度的降低电耗、钢耗和球磨机噪音，延长了球磨机的寿命，达到了球磨机的节能和长期可靠地运行的目的。

Description

球磨机寻优节能系统
技术领域
本实用新型涉及火力发电领域，特别是涉及一种球磨机寻优节能系统。
背景技术
目前在我国的燃煤火力发电厂中，球磨机中间储仓式制粉系统的应用非常广泛，但是该系统中的关键设备——球磨机的运行，目前绝大部分仍然处于依靠人为判断和手工操作的原始状态，堵煤、超温、跑粉、漏风、欠煤等现象时有发生，严重时甚至会发生设备损坏等重大事故，导致机组停运，经济损失较大。另外，由于采用人工控制的手段，无法使球磨机在最佳工况下运行，致使球磨机能源损耗较大，其耗电量约占工厂整体用电量的20％左右。
实用新型内容
本实用新型的目的就是提供一种能够保持球磨机始终自动处于最佳工况下安全节能运行的球磨机寻优节能系统。
为实现上述目的，本使用新型一种球磨机寻优节能系统，包括声音采集变送系统和模糊控制系统；其中，声音采集变送系统负责采集球磨机的运行噪音、对运行噪音进行处理得到球磨机的存料的适当量值信号和适时存料量信号，并输出至模糊控制系统；模糊控制系统将存料的适当量值信号定为设定值，并且将所有存料量信号与设定值进行比较，根据比较结果及时调整球磨机内的存料量。
进一步，所述声音采集变送系统包括声音传感器、电荷放大电路、DSP处理器和信号传输装置；其中，声音传感器负责采集球磨机的运行噪音，并从噪音中检出与球磨机负荷相关的频段传通过电荷放大电路输送至DSP处理器，DSP处理器将接收到的音频信号进行处理得到存料量信号，信号传输装置将该存料量信号输出。
进一步，所述声音传感器设置在所述球磨机的入口的外部，并正对球磨机的中心轴处。
进一步，所述信号传输装置输出的存料量信号为模拟量。
进一步，所述信号传送装置为ProfiBus-DP总线收发器和ProfiBus-DP总线。
进一步，所述模糊控制系统为PI控制器。
与现有技术相比，本实用新型球磨机寻优节能控制系统，针对球磨机的运行特点，通过对球磨机运行产生的噪音的实时监控分析，控制球磨机内存料量稳定在适当的范围内，保证了球磨机始终处于最佳工况下运行，可较大幅度的降低电耗、钢耗和球磨机噪音，延长了球磨机的寿命，达到了球磨机的节能和长期可靠地运行的目的。
附图说明
图1为本实用新型球磨机寻优节能系统的流程图；
图2为球磨机寻优节能系统的电路板示意图。
具体实施方式
本实用新型以保护和节能为两大目标，在总体方案上提出并实现了对发电厂和水泥厂球磨机的节能控制，针对球磨机的运行特点，提出自寻优——模糊控制相结合的控制算法，解决了长期以来球磨机不易控制的难点，同时为磨机料位的测量提供灵敏、准确、标准化的检测仪器。
声音传感器安装在球磨机入口的外部，距球磨机20cm左右，声音传感器的方向正对着球磨机的中心轴。图1中，声音传感器首先采集球磨机的运行噪音，从音频信号中检出与负荷相关的频段、滤除机械噪音，经过电荷放大电路放大后，将音频信号传送至DSP系统，DSP系统包括噪声特征频谱识别模块和信号处理与分析模块，DSP系统通过对音频信号的频段选择、数字滤波、能量积分、真有效值变换等，并对相关频段进行能量累计和有效值变换，从而间接得到球磨机内的存料量以及得到最佳的存料量的适当值。然后DSP系统将存料量通过D/A转换电路、可编程放大器、V/I变换成为模拟信号输送至模糊PI控制器，模糊PI控制器将存料量的适当值作为设定值存储，然后将适时的存料量信号与该设定值进行比较，通过控制给料单元向球磨机供给一定数量的料，从而保证球磨机内的存料量稳定在设定值附近。
其中，DSP系统也可通过Profibus-DP总线收发器和Profibus-DP现场总线将球磨机的存料量信号传输给模糊PI控制器。
本实用新型球磨机寻优节能系统针对球磨机大惯性、纯滞后及参数时变等特点，采用自寻优——模糊PI相结合的控制策略及双层控制结构，能准确检测出球磨机内的存料量，通过模糊控制算法使球磨机内的存料量稳定在设定值附近而在线自动寻优技术，实时地跟踪磨机最大出力点，通过模糊PI控制器控制球磨机的存料量，确保球磨机始终运行在最大出力点附近，保证磨煤机始终运行在最佳工况，使球磨机的电耗降低10％-18％，球磨机出力增加8％以上，钢球及衬板损耗降低约20％，球磨机的噪音降低5-10分贝，实现了安全节能、提高产品质量和产量的目的。
球磨机寻优节能系统不仅可以应用于火电厂，而且可以为水泥厂、矿山、冶金、建材等其他行业球磨机的料位测量提供了灵敏、准确、标准化的检测。
下面说明球磨机寻优节能系统的具体参数要求及调试步骤：
一、本系统的主要的技术指标为：工作电压：24V DC；工作电流：110mA；模拟量标准输出：4～20mA；负载能力：≤750Ω；耗电：＜3VA。
二、一般指标及环境要求为：环境温度：-5℃-+60℃；环境湿度：相对湿度≤80％；工作方式：连续。
三、球磨机寻优节能系统的设定：
图2为球磨机寻优节能系统的电路板示意图，下述检测时的电流检测仪用机械式毫安表。
1、设定球磨机寻优节能系统：
(1)当球磨机正常运行时，调节声音传感器内的电位器，使其输出值在12mA(AC)左右；
(2)测出空磨时的球磨机的输出电流I(空)(DC)；测出满磨时的球磨机的输出电流I(满)(DC)；
(3)测出测点1的电压U1(DC)，测点2电压U2(DC)，测点3电压U3(DC)(停机时)，计算：K＝(U1-U2)/U3；
(4)U(A)＝U1-K*I(空)/10，U(B)＝U1-K*I(满)/10；
(5)调整W3，使测点1的电压为：(18*U(A)-4.5*U(B))/12.5；
(6)在空磨时调整W4，使球磨机的输出值为4.5mA(DC)；
(7)重复步骤(2)-(6)，最终使空磨时球磨机的输出值为4-6mA(DC)，满磨时球磨机的输出值为18mA-20mA(DC)；
(8)在停磨时，顺时针调整W5，使球磨机的输出值为0mA。
2、重新整定变送器：
(1)逆时针调整W5，使球磨机停磨时U1的电压＞0；
(2)重复上面步骤1中的步骤(2)-(6)，使空磨时球磨机的输出为4-6mA(DC)，满磨时球磨机的输出为18-20mA(DC)；
(3)在球磨机停磨时调整W5，使球磨机的输出为0mA。

Claims (6)

1、一种球磨机寻优节能系统，其特征在于，包括声音采集变送系统和模糊控制系统；其中，声音采集变送系统负责采集球磨机的运行噪音、对运行噪音进行处理得到球磨机的存料的适当量值信号和适时存料量信号，并输出至模糊控制系统；模糊控制系统将存料的适当量值信号定为设定值，并且将所有存料量信号与设定值进行比较，根据比较结果及时调整球磨机内的存料量。
2、根据权利要求1所述的球磨机节能控制系统，其特征在于，所述声音采集变送系统包括声音传感器、电荷放大电路、DSP处理器和信号传输装置；其中，声音传感器负责采集球磨机的运行噪音，并从噪音中检出与球磨机负荷相关的频段传通过电荷放大电路输送至DSP处理器，DSP处理器将接收到的音频信号进行处理得到存料量信号，信号传输装置将该存料量信号输出。
3、根据权利要求2所述的球磨机节能控制系统，其特征在于，所述声音传感器设置在所述球磨机的入口的外部，并正对球磨机的中心轴处。
4、根据权利要求3所述的球磨机节能控制系统，其特征在于，所述信号传输装置输出的存料量信号为模拟量。
5、根据权利要求3所述的球磨机节能控制系统，其特征在于，所述信号传送装置为ProfiBus-DP总线收发器和ProfiBus-DP总线。
6、根据权利要求4或5任一所述的球磨机节能控制系统，其特征在于，所述模糊控制系统为PI控制器。
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