【文章內容簡介】 可以通過DCS以正平衡方式計算鍋爐的燃燒效率，提高機組運行經(jīng)濟性；其三是為鍋爐耗煤量的分爐統(tǒng)計。本設計主要研究刮板給煤機控制系統(tǒng)，設計出一套適合刮板給煤機煤位的動態(tài)測量裝置。 刮板給煤機 刮板給煤機是利用可改變運動速度的刮板的運動，定量供煤的設備。是在刮板輸送機的密閉殼體內，通過刮板鏈條的傳動，物料受擠壓產(chǎn)生的內摩擦力大于物料與刮板間的外摩擦力時，物料即反鏈條一起運動，來連續(xù)輸送散狀物料的輸送設備。它是火力發(fā)電廠鍋爐制粉系統(tǒng)中的主要設備之一。刮板給煤機輸送物料時,物料受到刮鏈條在運動方向的推力使物料間產(chǎn)生了內摩擦力保證了料層之間的穩(wěn)定狀態(tài),當它大于物料與槽壁之間的外摩擦力時物料就形成連續(xù)整體的料流,隨著刮板鏈條向前輸送。刮板給煤機廣泛應用于電廠磨煤機前的給煤、煤粉配倉及除灰渣系統(tǒng)輸送飛灰和底渣，是火力發(fā)電廠燃煤鍋爐制粉系統(tǒng)中的重要輔機之一。其主要作用是將燃煤連續(xù)、均勻地送入磨煤機中。 刮板給煤機外觀埋刮板給煤機工作原理：由給煤機主體和驅動裝置組成。其中給煤機主體包括：頭部箱體、進煤口箱體、標準節(jié)、調整節(jié)、出煤口箱體、閘門、刮板鏈條組和落煤接管。驅動裝置包括：減速器、電動機、電磁或變頻調速裝置。給煤時，驅動裝置通過鏈條帶動刮板運動，原煤在刮板推力和自身內摩擦力作用下，形成一股高于刮板自身高度的連續(xù)物料流，不斷地從入料口輸送到出料口，實現(xiàn)物料的輸送。其給煤量與電機轉速基本成線性關系，可通過電磁或變頻調速裝置調整電機轉速，實現(xiàn)出力結構特點本機采用全封閉箱式結構，箱體與箱體之間采用全焊接形式，適于正負壓力狀態(tài)下運行，并設有斷鏈報警裝置。 刮板給煤機結構特點刮板給煤機結構簡單、重量輕、體積小、密封性強、裝置維修比較方便。給煤量調節(jié)范圍大，適應煤種廣，不易堵煤；密封性能好，可在正壓下工作在廠房內布置方便,長度可根據(jù)需要改變。刮板給煤機不但能水平輸送，也能傾斜或垂直提升輸送，也能單機輸送，而且能組合布置，串聯(lián)輸送；能多點加料，刮板給煤機也能多點卸料，給煤機工藝布置較為靈活，由于刮板給煤機殼體是封閉的,輸送易飛揚的有毒的易爆的高溫的物料時，刮板給煤機對改善工人的操作條件和防止環(huán)境污染等方面都有較突出優(yōu)點。 刮板給煤機結構圖不過,刮板式給煤機也有其自身的缺點，在給煤機運行使用過程中，由于煤的粒徑及外表水的影響，或有時煤中混雜的大石頭、大木塊等異物堵塞等原因， 經(jīng)常出現(xiàn)給煤機煤層變厚、變薄、斷煤、堵煤，嚴重時甚至導致給煤機刮板被弄彎曲、撕裂，板鏈被拉斷，嚴重影響設備正常運行，降低了鍋爐系統(tǒng)運行的安全性。另外，在運行過程中，給煤機給煤量依靠變頻器調節(jié)電機轉速來控制，但由于沒有給煤量測量裝置，無法知道煤量的準確數(shù)值，只能靠運行操作人員經(jīng)驗調節(jié)電機轉速來調節(jié)給煤量，無法準確調節(jié)給煤量，使送入鍋爐的燃煤與負荷所需相匹配，降低了鍋爐系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性。4 刮板給煤機控制系統(tǒng)設計針對刮板給煤機監(jiān)控要求，我們采用軟測量方法，以旋轉編碼器作為傳感器，以PLC作為計量裝置，以觸摸屏為監(jiān)控界面，研制了一套適合刮板給煤機煤量監(jiān)測裝置，該系統(tǒng)可以有效測量刮板給煤機給煤量，保證給煤機的安全運行。 可編程邏輯控制器機型選擇在本設計中我們將采用S7200 PLC，S7200 PLC是德國西門子公司生產(chǎn)的一種小型PLC，其許多功能達到大、中型PLC的水平，而價格卻和小型PLC一樣，它適用于各種行業(yè)、各種場合中的檢測、監(jiān)測及控制自動化。編程工具通信模塊功能模塊擴展模塊CPU主機模塊 觸摸屏 工業(yè)現(xiàn)場總線 S7200 PLC 系統(tǒng)組成圖主機單元：又稱基本單元或CPU主機模塊。它由CPU、存儲器、基本輸入輸出點和電源組成，是S7200 PLC的主要組成部分，實際上它就是一個完整的控制系統(tǒng)，可以單獨完成一定的控制任務。擴展單元：擴展單元也稱擴展模塊。當主機I/O點數(shù)量不能滿足控制系統(tǒng)的要求時，用戶可以根據(jù)需要擴展各種I/O模塊。根據(jù)I/O點數(shù)的數(shù)量不同、性質不同、供電電壓不同，I/O擴展模塊有多種類型。每個CPU所能連接的擴展單元的數(shù)量和實際所能應用的I/O點數(shù)由多種因素共同決定。功能模塊：當需要完成某些特殊功能的控制任務時，需要擴展功能模塊。相關設備：相關設備是為充分和方便利用系統(tǒng)的硬件和軟件資源而開發(fā)、使用的一些設備，主要有編程設備、觸摸屏和網(wǎng)絡設備等。軟件：軟件是為管理和使用這些設備而開發(fā)的與之相配套的程序。對S7200 PLC來說，與其配套的軟件主要有編程軟件STEP7Micro/WIN和HMI人機界面的組態(tài)編程軟件ProTool、WinCC foexible。 旋轉編碼器 旋轉編碼器簡介在下文的給煤機厚度測量中，我們將用到旋轉傳感器，旋轉編碼器是集光機電技術于一體的速度位移傳感器。當旋轉編碼器軸帶動光柵盤旋轉時，經(jīng)發(fā)光元件發(fā)出的光被光柵盤狹縫切割成斷續(xù)光線，并被接收產(chǎn)生初始信號。該信號經(jīng)后繼電器處理后，輸出脈沖或代碼信號。旋轉編碼器主要有兩種，一種是增量型，另一種是絕對型。 增量式編碼器是將位移轉換成周期性的電信號，再把這個電信號轉變成計數(shù)脈沖，用脈沖的個數(shù)表示位移的大小。絕對式編碼器的每一個位置對應一個確定的數(shù)字碼，因此它的示值只與測量的起始和終止位置有關，而與測量的中間過程無關。 旋轉增量式編碼器以轉動時輸出脈沖，通過計數(shù)設備來知道其位置，當編碼器不動或停電時，依靠計數(shù)設備的內部記憶來記住位置。這樣，當停電后，編碼器不能有任何的移動，當來電工作時，編碼器輸出脈沖過程中，也不能有干擾而丟失脈沖，不然，計數(shù)設備記憶的零點就會偏移，而且這種偏移的量是無從知道的，只有錯誤的生產(chǎn)結果出現(xiàn)后才能知道。解決的方法是增加參考點，編碼器每經(jīng)過參考點，將參考位置修正進計數(shù)設備的記憶位置。在參考點以前，是不能保證位置的準確性的。為此，在工控中就有每次操作先找參考點，開機找零等方法。旋轉編碼器在實際應用中有許多優(yōu)點。信息化：除了定位，控制室還可知道其具體位置；柔性化：定位可以在控制室柔性調整；安裝方便和安全、編碼器使用壽命長。一個旋轉編碼器，可以測量從幾個微米到幾十米幾百米的距離。多個工位，只要選用一個旋轉編碼器，就可以避免使用多個接近開關、光電開關，解決現(xiàn)場機械安裝麻煩，容易被撞壞和遭高溫、水氣的困擾等一系列問題。由于是光電碼盤，無機械損耗，只要安裝位置準確，其使用壽命往往很長；多功能化：除了定位，還可以遠傳當前位置，換算運動速度，對于變頻器，步進電機等的應用尤為重要；經(jīng)濟化：對于多個控制工位，只需一個旋轉編碼器，安裝、維護、損耗成本降低，使用壽命增長。 旋轉型編碼器工作原理由一個中心有軸的光電碼盤，其上有環(huán)形通、暗的刻線，有光電發(fā)射和接收器件讀取,獲得四組正弦波信號組合成A、B、C、D,每個正弦波相差90度相位差（相對于一個周波為360度），將C、D信號反向，疊加在A、B兩相上，可增強穩(wěn)定信號；另每轉輸出一個Z相脈沖以代表零位參考位。 由于A、B兩相相差90度，可通過比較A相在前還是B相在前，以判別編碼器的正轉與反轉，通過零位脈沖，可獲得編碼器的零位參考位。 刮板給煤機控制系統(tǒng)設計思路 刮板給煤機控制系統(tǒng)設計概要在國內的電廠應用中，目前大約有百分之三十的給煤機采取的是刮板式給煤機，由于給煤機是火力發(fā)電廠燃燒系統(tǒng)的重要的輔助設備，所以對給煤機運行中瞬時煤量和累計煤量的測量尤為重要，準備的檢測給煤量，可以通過瞬時煤量與鍋爐負荷要求煤量相對比，控制給煤機電機速度的方法，來精確的調節(jié)給煤機的給煤量，從而實現(xiàn)鍋爐的穩(wěn)定運行。目前電廠給煤系統(tǒng)中煤量計量主要應用電子皮帶秤，但是其安裝和計量要求條件不適合刮板給煤機的具體結構，在刮板給煤機上無法得到實際應用。目前刮板給煤機沒有煤量測量裝置，只能靠運行人員根據(jù)經(jīng)驗調節(jié)電機轉速來控制給煤量。由于煤的粒徑不同造成給煤機煤層變厚、變薄，瞬時煤量不均勻，致使鍋爐燃燒系統(tǒng)運行不穩(wěn)定，因此，需要采用一種新的測量方法來檢測煤量。針對第三章中刮板給煤機的優(yōu)缺點，為了提高鍋爐運行安全性，節(jié)約原料，經(jīng)過鐵嶺電廠的實習考察研究分析，本文在原給煤機設備上采用角位移傳感器作為主要測量元件，并采用變準信號傳輸，將以此測量元件信號上傳至就地PLC，PLC內部計算出瞬時值和累計值后傳送給DCS系統(tǒng)。硬件結構圖如下圖所示： DCS控制系統(tǒng) 信號上傳 控制指令就地PLC控制柜 給煤機設備本體 角位移 電機轉 電機轉 傳感器 速反饋 速控制 刮板給煤機給煤量監(jiān)測系統(tǒng)硬件結構圖 刮板給煤機控制系統(tǒng)給煤量測量原理由于刮板給煤機的組成結構特點，在現(xiàn)場應用中無法通過稱重的方法直接測出給煤量，皮帶秤無法在刮板給煤機中無法得到廣泛應用，因此，我們采取數(shù)學的方法，利用角度和速度測量，通過公式計算，來對瞬時給煤量進行測量，同時根據(jù)積分，進而求出累計給煤量。給煤量的流量計算公式如式（）所示G=hvbρ （）式中 G —— 單位時間內通過的給煤量，kg/s； h —— 煤層厚度的測量，m； b —— 給煤機中煤層的寬度，m； ρ —— 給煤機中煤層的密度，kg/ m179。通過測出煤層厚度、煤層運行速度、煤層的寬度和煤層的密度