火电厂锅炉制粉给煤控制系统及其控制方法与流程

本发明涉及发电技术领域，尤其是一种火电厂锅炉制粉给煤控制系统。

背景技术：

给煤机控制系统主要应用于火力发电厂燃煤锅炉制粉系统，主要功能是根据磨煤机或锅炉负荷的需要调节给煤量，把原煤均匀的送进磨煤机使燃料与所需空气量更为匹配。给煤机系统可以连续进行给煤，称重准确，工作稳定，节能高效，是燃煤锅炉制粉系统中与磨煤机相配的主要计量给煤设备。目前国内火电厂给煤机控制系统主要采用封装式电路板或者积算仪配合电气回路等方式，由于技术比较早，很多功能已经满足不了现场实际需求，问题比较突出。

现有技术的主要问题如下：1、控制系统易发生误动作跳闸停机，且故障难以查找；2、控制系统采用固化方式，不能根据具体工艺改变而修改控制，不灵活，扩展性差；3、控制系统报警信息有限，不能够准确确定故障原因，增加排除难度。4、控制系统人机界面简单，无法准确指示设备状态及参数。

技术实现要素：

针对现有技术的情况，本发明的目的在于提供一种安全可靠且实施灵活、高效的火电厂锅炉制粉给煤控制系统及其控制方法。

为了实现上述的技术目的，本发明所采用的技术方案为：

火电厂锅炉制粉给煤控制系统，其包括：

电源单元，用于提供供电电源；

传感器检测单元，包括称重传感器、测速传感器、定度传感器、电流传感器、频率传感器；所述称重传感器为两个以上，两个以上称重传感器共同负责检测皮带上称重物体有效重量并传送至控制单元；所述测速传感器负责检测给煤电机发出的高速脉冲并输出给煤电机转速信号至控制单元；定度传感器负责检测皮重称重跨距的有效脉冲数量，并将该信号传送至控制单元；频率传感器负责检测驱动负载的变频器的运行频率并输出变频器转速信号至控制单元；

控制单元，负责根据传感器检测单元提供信号进行算法处理，并根据预设要求进行自动调节参数，并提供优化控制负载运行条件，同时将运算的主要数据、设备状态、报警信息传送至显示单元；

驱动单元，负责接收控制单元指令并驱动负载运行，并将驱动单元状态反馈至控制单元，

显示单元，负责显示控制单元输出的设备运行过程中的参数、设备状态、报警信息、数据存储、数据查询、操作记录登记及查询。

作为一种较优的实施方式，进一步地，所述称重传感器为两个，两个称重传感器上悬挂有承载皮带的称重托辊，进而共同检测皮带上称重物体有效重量。

作为一种较优的实施方式，进一步地，传感器检测单元还包括：

有煤传感器，负责检测皮带煤的状态，并将状态信号传送至控制单元；

堵煤传感器，负责检测设备输送出口煤的状态，并将状态信号传送至控制单元；

电流传感器，负责检测负载的运行电流，并将运行电流传送至控制单元。

作为一种较优的实施方式，进一步地，控制单元算法处理包括：

主程序，负责设备控制负载的启停、运行条件判断；

屏幕按键处理程序，负责不同权限人员，拥有不同权限的控制方式；

速度与重量处理程序，负责计算瞬时速度与称重信号滤波；

瞬时重量及实时流量计算程序，负责计算瞬时重量，并根据瞬时速度计算实时流量；

恒流量程序，负责根据运行要求进行自动调整负载速度，以满足恒流量需求；

煤量累计程序，负责计算设备运行期间所累计下来的总的煤的重量；

报警系统程序，负责系统运行过程中出现的故障报警、故障预报警；

校验程序，负责自动计算皮带的皮重及重量与称重信号线性关系。

作为一种较优的实施方式，进一步地，驱动单元采用三相变频器，功率根据实际负载配置。

火电厂锅炉制粉给煤控制系统的控制方法，其包括以下步骤：

步骤1，分别获取两个称重传感器的称重信号；

步骤2，根据校验过程得到每个称重传感器对应的皮重和量程，并计算每个称重传感器的瞬时重量；

步骤3，判断所有称重传感器的称重信号是否均有效；是则，累加所有称重传感器的瞬时重量作为当前有效重量g，并将有效重量g存储为缓存重量g0；否则，以缓存重量g0作为当前有效重量g，g0为30秒前的缓存重量数据；

步骤4，获取测速传感器感应的给煤电机转速v1及频率传感器感应的变频器转速信号v2；且仅当电机转速v1为0时以变频器转速信号v2作为有效速度v；否则，以给煤电机转速v1作为有效速度；

步骤5，根据有效重量g及有效速度v，计算瞬时给煤率f＝g*v,

步骤6，获取上级系统请求给煤率f0，并根据实际给煤率进行自动调整负载速度输出调整信号，aon＝aon-1+kp*(f0-f)/f0，其中aon表示本时刻负载速度调节输出，aon-1表示上一时刻负载速度调节输出，kp表示比例参数，f0表示上级系统请求给煤率，f表示当前瞬时给煤率；

步骤7，驱动单元获取自动调整信号并由变频器进行调速变频，同时反馈变频器转速信号v2至控制单元，

步骤8，经调速变频后的变频器驱动现场负载给煤电机动作，同时反馈负载给煤电机转速信号v1至控制单元。

作为一种较优的实施方式，进一步地，步骤1中采集获取两个称重传感器的称重信号，分别为称重信号p1和称重信号p2。

作为一种较优的实施方式，进一步地，步骤2中根据校验过程得到的称重信号p1对应的皮重p01和量程k1，以及称重信号p2对应的皮重p02和量程k2，计算出称重信号p1对应的瞬时重量g1＝(p1-p01)*k1以及称重信号p2对应的瞬时重量g2＝(p2-p02)*k2。作为一种较优的实施方式，进一步地，步骤3中判断称重信号1(p1)和称重信号2(p2)有效性，当p1>p1max或p1<p1min或|p1-p2|>200时视为无效，否则为有效，p1max表示称重信号p1对应的量程参数设定最大值，p1min表示称重信号p1对应的量程参数设定最小值。p2的判断同理p1，当p2>p2max或p2<p2min或|p1-p2|>200时视为无效，否则为有效，p2max表示称重信号p2对应的量程参数设定最大值，p2min表示称重信号p2对应的量程参数设定最小值。当称重信号p1和称重信号p2均有效时，有效重量g＝g1+g2，同时缓存重量g0＝g；若当称重信号p1和称重信号p2均无效时，有效重量g＝g0，g0为30秒前数据。pmax表示量程参数设定最大值，pmin表示量程参数设定最小值。

本发明采用上述的技术方案，本发明与现有技术相比，其具有的有益效果为：1、增加系统稳定性，减少不明跳机次数；2、采用通用性元器件，控制逻辑允许修改，灵活性好，通用性扩展性强；3、采用多种中文报警信息，能够准确确定故障原因，降低维护难度；4、采用大屏显示器，对设备参数检测更加直观，便于设备监控和维护。

本发明的系统提供多种故障预判算法，故障查找方便，具备简单故障提示，并带故障解决方案。系统采用标准电器元件，元件可维护性好，一个元件损坏，因为都是标准化产品，相应的更换即可，检修人员就可以操作，不影响整体系统。本发明系统稳定性增加，故障率降低，人员维护成本及硬件配置也降低。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明方案做进一步的阐述：

图1为本发明方案的控制系统的连接示意图；

图2为本发明方案的控制方法的流程示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明火电厂锅炉制粉给煤控制系统，其包括：

电源单元，用于提供供电电源；

传感器检测单元，包括称重传感器、测速传感器、定度传感器、电流传感器、频率传感器；所述称重传感器为两个以上，两个以上称重传感器共同负责检测皮带上称重物体有效重量并传送至控制单元；所述测速传感器负责检测给煤电机发出的高速脉冲并输出给煤电机转速信号至控制单元；定度传感器负责检测皮重称重跨距的有效脉冲数量，并将该信号传送至控制单元；频率传感器负责检测驱动负载的变频器的运行频率并输出变频器转速信号至控制单元；

控制单元，负责根据传感器检测单元提供信号进行算法处理，并根据预设要求进行自动调节参数，并提供优化控制负载运行条件，同时将运算的主要数据、设备状态、报警信息传送至显示单元；

驱动单元，负责接收控制单元指令并驱动负载运行，并将驱动单元状态反馈至控制单元，

显示单元，负责显示控制单元输出的设备运行过程中的参数、设备状态、报警信息、数据存储、数据查询、操作记录登记及查询。

作为一种较优的实施方式，进一步地，所述称重传感器为两个，两个称重传感器上悬挂有承载皮带的称重托辊，进而共同检测皮带上称重物体有效重量。

作为一种较优的实施方式，进一步地，传感器检测单元还包括：

有煤传感器，负责检测皮带煤的状态，并将状态信号传送至控制单元；

堵煤传感器，负责检测设备输送出口煤的状态，并将状态信号传送至控制单元；

电流传感器，负责检测负载的运行电流，并将运行电流传送至控制单元。

作为一种较优的实施方式，进一步地，控制单元算法处理包括：

主程序，负责设备控制负载的启停、运行条件判断；

屏幕按键处理程序，负责不同权限人员，拥有不同权限的控制方式；

速度与重量处理程序，负责计算瞬时速度与称重信号滤波；

瞬时重量及实时流量计算程序，负责计算瞬时重量，并根据瞬时速度计算实时流量；

恒流量程序，负责根据运行要求进行自动调整负载速度，以满足恒流量需求；

煤量累计程序，负责计算设备运行期间所累计下来的总的煤的重量；

报警系统程序，负责系统运行过程中出现的故障报警、故障预报警；

校验程序，负责自动计算皮带的皮重及重量与称重信号线性关系。

作为一种较优的实施方式，进一步地，驱动单元采用三相变频器，功率根据实际负载配置。

如图2所示，本发明还公开了火电厂锅炉制粉给煤控制系统的控制方法，其包括以下步骤：

步骤1，分别获取两个称重传感器的称重信号；

步骤2，根据校验过程得到每个称重传感器对应的皮重和量程，并计算每个称重传感器的瞬时重量；

步骤3，判断所有称重传感器的称重信号是否均有效；是则，累加所有称重传感器的瞬时重量作为当前有效重量g，并将有效重量g存储为缓存重量g0；否则，以缓存重量g0作为当前有效重量g，g0为30秒前的缓存重量数据；

步骤4，获取测速传感器感应的给煤电机转速v1及频率传感器感应的变频器转速信号v2；且仅当电机转速v1为0时以变频器转速信号v2作为有效速度v；否则，以给煤电机转速v1作为有效速度；

步骤5，根据有效重量g及有效速度v，计算瞬时给煤率f＝g*v,

步骤6，获取上级系统请求给煤率f0，并根据实际给煤率进行自动调整负载速度输出调整信号，aon＝aon-1+kp*(f0-f)/f0，其中aon表示本时刻负载速度调节输出，aon-1表示上一时刻负载速度调节输出，kp表示比例参数，f0表示上级系统请求给煤率，f表示当前瞬时给煤率；

步骤7，驱动单元获取自动调整信号并由变频器进行调速变频，同时反馈变频器转速信号v2至控制单元，

步骤8，经调速变频后的变频器驱动现场负载给煤电机动作，同时反馈负载给煤电机转速信号v1至控制单元。

作为一种较优的实施方式，进一步地，步骤1中采集获取两个称重传感器的称重信号，分别为称重信号p1和称重信号p2。

作为一种较优的实施方式，进一步地，步骤2中根据校验过程得到的称重信号p1对应的皮重p01和量程k1，以及称重信号p2对应的皮重p02和量程k2，计算出称重信号p1对应的瞬时重量g1＝(p1-p01)*k1以及称重信号p2对应的瞬时重量g2＝(p2-p02)*k2。作为一种较优的实施方式，进一步地，步骤3中判断称重信号1(p1)和称重信号2(p2)有效性，当p1>p1max或p1<p1min或|p1-p2|>200时视为无效，否则为有效，p1max表示称重信号p1对应的量程参数设定最大值，p1min表示称重信号p1对应的量程参数设定最小值。p2的判断同理p1，当p2>p2max或p2<p2min或|p1-p2|>200时视为无效，否则为有效，p2max表示称重信号p2对应的量程参数设定最大值，p2min表示称重信号p2对应的量程参数设定最小值。当称重信号p1和称重信号p2均有效时，有效重量g＝g1+g2，同时缓存重量g0＝g；若当称重信号p1和称重信号p2均无效时，有效重量g＝g0，g0为30秒前数据。pmax表示量程参数设定最大值，pmin表示量程参数设定最小值。

本发明采用上述的技术方案，本发明与现有技术相比，其具有的有益效果为：1、增加系统稳定性，减少不明跳机次数；2、采用通用性元器件，控制逻辑允许修改，灵活性好，通用性扩展性强；3、采用多种中文报警信息，能够准确确定故障原因，降低维护难度；4、采用大屏显示器，对设备参数检测更加直观，便于设备监控和维护。

本发明的系统提供多种故障预判算法，故障查找方便，具备简单故障提示，并带故障解决方案。系统采用标准电器元件，元件可维护性好，一个元件损坏，因为都是标准化产品，相应的更换即可，检修人员就可以操作，不影响整体系统。本发明系统稳定性增加，故障率降低，人员维护成本及硬件配置也降低。

以上所述为本发明实施例，对于本领域的普通技术人员而言，根据本发明的教导，在不脱离本发明的原理和精神的情况下凡依本发明申请专利范围所做的均等变化、修改、替换和变型，皆应属本发明的涵盖范围。

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