WO2012129749A1 - 变速或定速风机风量计算系统 - Google Patents

变速或定速风机风量计算系统 Download PDF

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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/05—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects
    • G01F1/34—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by measuring pressure or differential pressure
    • G01F1/36—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by measuring pressure or differential pressure the pressure or differential pressure being created by the use of flow constriction
    • G01F1/363—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by measuring pressure or differential pressure the pressure or differential pressure being created by the use of flow constriction with electrical or electro-mechanical indication

Definitions

  • the utility model relates to a variable speed or constant speed fan air volume calculation system in a large boiler fan device of a thermal power plant, belonging to the field of mechatronics.
  • the air volume measuring devices are installed in the inlet or outlet ducts, and the main forms thereof are (1) airfoil type air volume measuring device; (2) Venturi air volume measuring (3) Bar series air volume measuring device; (4) Average speed air volume measuring device; (5) Hot wire air volume measuring device. Most of these measuring devices use the method of measuring differential pressure or thermoelectric potential, and then converted into air volume signals by the air volume transmitter.
  • the present invention provides a variable speed or constant speed fan air volume calculation system, which aims to solve the complexity of the previous measurement system, low measurement accuracy, low reliability, increased air volume resistance loss and wind turbine operating conditions. Problems such as visual surveillance cannot be achieved.
  • a variable speed or constant speed fan air volume calculation system characterized in that: the system comprises a central processing control system, a superior processing system, a wind motor blade angle indicating transmitter , fan inlet pressure transmitter, fan inlet air temperature transmitter, fan outlet pressure transmitter, fan motor current transformer and fan DCS control system; the signal input end of the central processing control system and the fan blade angle indication The transmitter, the fan inlet pressure transmitter, the fan inlet air temperature transmitter, the fan outlet pressure transmitter and the fan motor current transformer are connected; the signal output end of the central processing control system is connected to the fan DCS control system.
  • the central processing control system is a PLC programmable controller or a single chip microcomputer.
  • the upper processing system is the upper computer or the fan DCS control system.
  • the wind motor blade angle indicating transmitter and the fan motor current transformer are set in the fan; the fan inlet pressure transmitter and the fan inlet air temperature transmitter are set at the inlet of the fan; the fan outlet pressure transmitter is set at the fan outlet At the office.
  • the utility model provides a variable speed or constant speed fan air volume calculation system, which comprises a central processing control system, a host processing system, a wind motor blade corner indicating transmitter, a fan inlet pressure transmitter, and a fan inlet air temperature transmitter. , fan outlet pressure transmitter, fan motor current transformer and fan DCS control system; the signal input end of the central processing control system and the fan blade angle indicating transmitter, fan inlet pressure transmitter, fan inlet air temperature change The transmitter, the fan outlet pressure transmitter and the fan motor current transformer are connected; the signal output end of the central processing control system is connected to the fan DCS control system.
  • a. Simplifies the original measurement method of the system, improves the accuracy and reliability of the measurement signal; b. Eliminates the original air volume measurement device and the air volume transmission and other facilities, reducing the cost of processing, installation and maintenance (the device The cost is much less than the original equipment cost);
  • the air volume measurement method cancels the measurement accessories installed in the air duct of the original air volume measuring device, reduces the resistance loss of the air duct system, improves the economic efficiency of the fan, and has certain practicality for the energy conservation and emission reduction advocated by the National Development and Reform Commission. Meaning
  • the device can be widely produced as a product with considerable benefits.
  • FIG. 1 is a schematic structural view of an air volume measuring system used in the background art
  • Figure 2 is a schematic view of the main structure of the present invention.
  • Fig. 3 is a graph showing the online monitoring of the working condition of the fan of the utility model.
  • the serial numbers indicated are: fan suction port 1; fan air volume measurement accessory 2; rotor blade angle indicating transmitter 3; fan 4; fan outlet motor door 5; air preheater inlet door 6; Preheater 7; air preheater outlet door 8; boiler 9; differential pressure transmitter 10; fan DCS control system 11; PLC programmable controller 12; upper computer 13; fan inlet pressure transmitter 14; Wind temperature transmitter 15; fan outlet pressure transmitter 16; fan motor current transformer 17.
  • the fan air volume measuring accessory 2 is installed in the fan inlet or outlet duct to measure the air volume of the fan, so as to realize the control air volume control of the boiler.
  • the air volume is drawn in from the fan suction port 1 and then powered by the fan 4, and most of the air is heated by the air preheater 7 and sent to the boiler 9.
  • the air volume signal provided by the fan is measured by the fan air volume measuring accessory 2 installed in the fan inlet or outlet air duct, and then the differential pressure transmitter 10 sends the differential pressure signal to the fan DCS control system to convert into air volume. signal.
  • the main technical solution of the utility model is to omit the measurement system using the air volume device in the past, which not only simplifies the system, reduces the manufacturing, processing, installation and maintenance costs, but also reduces the resistance loss of the air supply system and improves the control. Signal accuracy, reliability and economy.
  • the utility model comprises a central processing control system, a host processing system, a wind motor blade angle indicating transmitter 3, a fan inlet pressure transmitter 14, a fan inlet air temperature transmitter 15, and a fan outlet pressure change.
  • the transmitter 16, the fan motor current transformer 17 and the fan DCS control system 11; the signal input end of the central processing control system and the fan blade angle indicating transmitter 3, the fan inlet pressure transmitter 14, the fan inlet air temperature change The feeder 15, the fan outlet pressure transmitter 16 and the fan motor current transformer 17 are connected, and the data is calculated and processed in the program already stored in the upper computer, and is drawn into a characteristic curve to visually reflect in the upper computer.
  • the signal output of the central processing control system is coupled to the fan DCS control system 11.
  • the central processing control system can choose PLC Programmable controller 12 or microcontroller.
  • the upper processing system can select the upper computer 13 or the fan DCS control system.
  • the so-called upper computer refers to a computer that can directly issue control commands.
  • the screen displays various acquisition signal changes and air volume calculation results in real time, and can also recall historical data.
  • the fan inlet pressure transmitter 14 and the fan inlet air temperature transmitter 15 are placed at the inlet of the fan; the fan outlet pressure transmitter 16 is placed at the fan outlet.
  • the PLC programmable controller 12 is a computing platform composed of a single board machine and a part of hardware. It can transmit analog or switching quantities to the signal through the input interface. After logical judgment and calculation, the PLC can output the output in the form of analog quantity.
  • the interface is passed to the fan DCS control system 11.
  • the host computer has two functions, one is to compile and transfer the program, that is, to compile the fan air volume calculation program, and to transfer the programmed program to the PLC programmable controller; the other is to run the online monitoring, that is, to use the CRT display screen. Equipment operating condition display, accident alarm list display, historical parameter query display, etc.
  • the utility model is as follows:
  • the upper computer 13 can display the operating conditions of the fan in real time online;
  • Collecting input signal When the input signal of the utility model is used, the fan inlet pressure, the fan outlet pressure, the wind motor blade corner angle, the fan inlet air temperature and the fan motor current are all used in the signal source of the original system.
  • the parameters such as the fan inlet pressure, the fan outlet pressure, the wind motor blade angle, the fan inlet air temperature and the fan motor current are set.
  • Alarm protection when the parameter is not credible, the introduction of the parameter abnormal alarm signal, prompting the operation personnel to find the processing as soon as possible to ensure the accuracy of the fan air volume calculation.
  • Real-time monitoring Open the variable speed or constant speed fan characteristic curve screen, there is a movable flash point to directly display the fan operating conditions (see Figure 3). When the air volume exceeds the design boundary area, the operating personnel will be able to see at a glance and take it in time.
  • Countermeasures Adjust the fan operating conditions within the design area or in the high efficiency area.
  • the utility model replaces the original air volume measuring method with a device for calculating the air volume method.
  • the advantages are: reducing the installation complexity of the air volume measuring device; reducing the resistance loss caused by the air volume measuring device; reducing the air volume measurement error; increasing the safe operation reliability and increasing the air volume characteristic online monitoring function.

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Abstract

一种变速或定速风机风量计算系统，包括中央处理控制系统、上位处理系统、风机动叶转角指示变送器（3）、风机入口压力变送器（14）、风机入口风温变送器（15）、风机出口压力变送器（16）、风机电机电流互感器（17）和风机DCS控制系统（11）；中央处理控制系统的信号输入端分别与风机动叶转角指示变送器（3）、风机入口压力变送器（14）、风机入口风温变送器（15）、风机出口压力变送器（16）和风机电机电流互感器（17）连接；中央处理控制系统的信号输入端与风力DCS控制系统（11）连接。该系统能够减少风量测量装置安装复杂性，减少风量测量装置所带来的阻力损失，减少风量测量误差，增加安全运行可靠性并增加风量特性在线监视功能。

Description

变速或定速风机风量计算系统
技术领域： 本实用新型涉及一种火力发电厂的大型锅炉风机设备中的变速或定速风机 风量计算系统， 属于机电一体化领域。 背景技术： 目前国内外在火力发电厂的大型锅炉风机设备中， 风量测量装 置均安装在入口或出口风道里， 其主要形式有 （1 ) 机翼型风量测量装置； （2 ) 文丘里风量测量装置； （3 ) 巴系列风量测量装置； （4)均速风量 量装置； （5) 热线风量测量装置等。 这些测量装置大部分采用是测取差压或热电势方法， 而 后再经风量变送器转换为风量信号， 该方式存在系统复杂、 测量精度低、 可靠 性不高、 增大风量阻力损失及对风机运行工况不能做到直观监视等方面的缺点。 如何解决上述问题还未见报导。 发明内容 发明目的： 本实用新型提供了一种变速或定速风机风量计算系统， 其目的 是解决以往测量系统复杂、 测量精度低、 可靠性不高、 增大风量阻力损失及对 风机运行工况不能做到直观监视等方面存在的问题。 技术方案： 本实用新型是通过以下技术方案来实现的： 一种变速或定速风机风量计算系统， 其特征在于： 该系统包括中央处理控 制系统、 上位处理系统、 风机动叶转角指示变送器、 风机入口压力变送器、 风 机入口风温变送器、 风机出口压力变送器、 风机电机电流互感器和风机 DCS控 制系统； 中央处理控制系统的信号输入端分别与风机动叶转角指示变送器、 风 机入口压力变送器、 风机入口风温变送器、 风机出口压力变送器和风机电机电 流互感器连接； 中央处理控制系统的信号输出端与风机 DCS控制系统连接。
中央处理控制系统为 PLC可编程控制器或单片机。
1
确认本 上位处理系统为上位机或风机 DCS控制系统。
风机动叶转角指示变送器和风机电机电流互感器设置在风机内； 风机入口 压力变送器和风机入口风温变送器设置在风机的入口处； 风机出口压力变送器 设置在风机出口处。
优点及效果：
本实用新型提供一种变速或定速风机风量计算系统， 该系统包括中央处理 控制系统、 上位处理系统、 风机动叶转角指示变送器、 风机入口压力变送器、 风机入口风温变送器、 风机出口压力变送器、 风机电机电流互感器和风机 DCS 控制系统； 中央处理控制系统的信号输入端分别与风机动叶转角指示变送器、 风机入口压力变送器、 风机入口风温变送器、 风机出口压力变送器和风机电机 电流互感器连接； 中央处理控制系统的信号输出端与风机 DCS控制系统连接。
该实用新型的具体有点如下：
a. 简化了系统原有的测量方法， 提高了测量信号的准确性和可靠性； b. 取消了原来的风量测量装置和风量变速器等设施， 减少了加工制造和安 装维护等费用 （本装置的费用远小于原装置费用）；
c 该风量测量方法， 取消了原有风量测量装置在风道中安装的测量附件， 减少了风道系统的阻力损失， 提高了风机的经济性， 对国家发改委倡导的节能 减排， 具有一定的实际意义；
d. 该装置可以作为产品广泛生产， 效益可观。
附图说明：
图 1为背景技术中采用风量测量系统的结构示意图；
图 2为本实用新型的主要结构示意图；
图 3为本实用新型风机工况在线监视曲线图。 图 1〜4中， 标注的序号 别是： 风机吸入口 1 ; 风机风量测量附件 2; 动 叶转角指示变送器 3; 风机 4; 风机出口电动门 5; 空气预热器入口门 6; 空气 预热器 7; 空气预热器出口门 8; 锅炉 9; 差压变送器 10; 风机 DCS控制系统 11； PLC可编程控制器 12; 上位机 13 ; 风机入口压力变送器 14; 风机入口风温 变送器 15; 风机出口压力变送器 16; 风机电机电流互感器 17。
具体实施方式： 下面结合附图对本实用新型做进一步的描述：
如图 1 所示， 现有技术中电站的大型锅炉风机设备上， 均通过风机入口或 出口风道中安装风机风量测量附件 2来测取风机风量的， 用以实现对锅炉燃烧 调节风量控制。 风量从风机吸入口 1吸入， 而后靠风机 4提供动力， 大部分风 量通过空气预热器 7加热， 送入锅炉 9。 而风机提供的风量信号， 是通过安装在 风机入口或出口风道中的风机风量测量附件 2测取压差， 再经过差压变送器 10 将压差信号送至风机 DCS控制系统， 转换成风量信号。
本实用新型的主要的技术方案是省略了以往采用风量装置的测量系统， 既 简化了系统、 降低了制造、 加工、 安装和维护等方面成本， 又减少了送风系统 的阻力损失， 提高了控制信号的准确性、 可靠性和经济性。
本实用新型是按如下技术方案来实施的：
如图 2 所示， 本实用新型包括中央处理控制系统、 上位处理系统、 风机动 叶转角指示变送器 3、 风机入口压力变送器 14、 风机入口风温变送器 15、 风机 出口压力变送器 16、 风机电机电流互感器 17和风机 DCS控制系统 11 ; 中央处 理控制系统的信号输入端分别与风机动叶转角指示变送器 3、风机入口压力变送 器 14、 风机入口风温变送器 15、 风机出口压力变送器 16和风机电机电流互感 器 17连接， 将这些数据在已经储存到上位机里的程序进行计算和处理， 并绘制 成特性曲线图直观地反应在上位机的屏幕上， 见附图 3所示。 中央处理控制系 统的信号输出端与风机 DCS控制系统 11连接。而中央处理控制系统可以选择 PLC 可编程控制器 12或单片机。 而上位处理系统可以选择上位机 13或风机 DCS控 制系统。 所谓的上位机是指人可以直接发出操控命令的计算机,屏幕上实时显示 各种采集信号变化及风量计算结果， 也可以追忆历史数据。
风机入口压力变送器 14和风机入口风温变送器 15设置在风机的入口处； 风机出口压力变送器 16设置在风机出口处。
PLC可编程控制器 12是由单板机和部分硬件组成的运算平台， 它可以将模 拟量或开关量通过输入接口传入信号， 经过逻辑判断和运算后， 再将以模拟量 的形式通过输出接口传给风机 DCS控制系统 11。 上位机有两个功能， 一个是编制、 传输程序， 即编制风机风量计算程序， 并 将己编好的程序传入到 PLC可编程控制器；另一个是运行在线监视，即利用 CRT 显示画面进行设备运行工况显示、 事故报警列表显示、 历史参数查询显示等。 根据变速或定速风机控制方法， 本实用新型为如下运行过程：
a.上位机 13能够在线实时显示风机的运行工况；
b. 连续向风机 DCS控制系统提供风量数据； c 风机计算风量超出动叶转角所对应的最大、 最小风量曲线时， 发出风机 出口风量异常报警信号。
采集输入信号： 本实用新型的输入信号时， 风机入口压力、 风机出口压力、 风机动叶转角、 风机入口风温度及风机电机电流等， 均采用原有系统中的信号 源。
建立数学模型： 根据风机转速、风量、压力关系的相似理论，编制数学模型， 并用数学模型计算得出变速或定速风机实时风量值。 实施开环计算控制： 用控制对象的实测数据， 计算得出若干个曲线族， 根据 变速或定速风机风量特性曲线设置门槛值， 再用计算风量值与所对应的门槛值 进行比较， 一旦计算风量超出工作范围， 将发出风量异常报警。
设置输入参数保护程序： 为防止因输入参数故障原因， 而造成风量计算不准 确， 故将风机入口压力、 风机出口压力、 风机动叶转角、 风机入口风温度及风 机电机电流等参数， 设置信号异常报警保护， 一旦出现参数不可信时， 发出引 入参数异常报警信号， 提示运行人员尽快査找处理， 确保风机风量计算的准确 性。
实时监控： 打开变速或定速风机特性曲线画面， 有一个可移动的闪光点直接 显示出风机运行工况 （见图 3 )， 当风量超出设计边界区域时， 运行人员将一目 了然， 并可以及时采取应对措施， 将风机工况调整在设计区域内或高效区运行。
该实用新型是用计算风量方法的装置代替原始风量测量方法。 其优点， 减 少风量测量装置安装复杂性； 减少风量测量装置所带来的阻力损失； 减少风量 测量误差； 增加安全运行可靠性并增加风量特性在线监视功能。

Claims

权利 要 求
1、 一种变速或定速风机风量计算系统， 其特征在于： 该系统包括中央处理 控制系统、 上位处理系统、 风机动叶转角指示变送器 （3 )、 风机入口压力变送 器 （14)、 风机入口风温变送器 （15)、 风机出口压力变送器 （16)、 风机电机电 流互感器 （17) 和风机 DCS控制系统 （11 ); 中央处理控制系统的信号输入端分 别与风机动叶转角指示变送器 （3)、 风机入口压力变送器 （14)、 风机入口风温 变送器 （15)、 风机出口压力变送器 （16) 和风机电机电流互感器 （17) 连接； 中央处理控制系统的信号输出端与风机 DCS控制系统 （11 ) 连接。
2、 根据权利要求 1所述的变速或定速风机风量计算系统， 其特征在于： 中 央处理控制系统为 PLC可编程控制器 （12) 或单片机。
3、根据权利要求 1或 2所述的变速或定速风机风量计算系统，其特征在于： 上位处理系统为上位机 （13) 或风机 DCS控制系统。
4、 根据权利要求 1所述的变速或定速风机风量计算系统， 其特征在于： 风 机动叶转角指示变送器 （3) 和风机电机电流互感器 （17) 设置在风机内； 风机 入口压力变送器 （14) 和风机入口风温变送器 （15) 设置在风机的入口处； 风 机出口压力变送器 （16) 设置在风机出口处。
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