专利名称：火力发电厂入炉煤分炉计量计算机监测系统及方法
技术领域：
本发明涉及一种用计算机计量监测的系统及方法，特别是涉及一种用计算机实现火力发电厂入炉煤分炉计量监测的系统及其方法。
目前，我国自行设计的火电厂，往往是几台机组共用一条输煤栈桥，见
图1，在栈桥中的输煤皮带P上，安装有计量器K，计量器计量的是几台炉总的入炉煤量，(图中A1、A2表示1号炉的两个煤仓)尚不能进行分炉计量，单炉核算，与现代化火电厂管理要求不适应。
国外火电厂分炉计量是采用一次到位的方法。在磨煤机(M1、M2；N1、N2)入口前的给煤皮带a1a2；b1b2上，设计安装有计量器大多是电子皮带秤。一般一台炉有两个磨煤机，需要安装两台皮带秤，两台秤累积量之和就是一台炉的入炉煤量。这种计量系统简明。但设备多，日常维护、检修工作量大，自动化程度低。由于秤多，每台秤的计量误差方向不同，累积之和的误差也大，不利于各台炉间煤耗的比较。我国现有的火力发电厂若进行分炉计量改造，参照国外一台磨煤机对应一台秤，那么每台炉需增设两台电子皮带秤，这种小皮带秤一般与给煤机皮带是配套设计、安装。一台炉约需改造费30元万或更多些。若引进国外的给煤皮带秤，一台炉约需10万美元，所以投资较大，而且原有输煤栈道中的总皮带秤将废弃，有的电厂用于标定总皮带秤的静态料斗秤也将废弃，这样损失较大，所以一台磨对应一台皮带秤的系统，不适合我国现有火电厂增设分炉计量系统。
本发明的目的是设计一种能自动计量、监视火电厂入炉煤各分炉量的系统及方法，要求这种系统设备简单、自动化程度高，计量准确、投资省，而且有利于我国现有火力发电厂的改造，且能起到对输煤系统的监视作用。
本发明的目的是这样实现的，见图2，即在火电厂由安装在输煤栈桥中输煤皮带P上计量几台锅炉入炉煤总量的计量器K和靠近煤仓口的犁煤器L组成的监测系统中，加装计算机26，并在犁煤器及落煤筒转换挡板处安装有传感器Z，计量器K的输出端和装于犁煤器处及挡板处的传感器Z，均通过电缆接到计算机的接口电路(12)，计量器每累计一定值的入炉煤量输出的脉冲信号和犁煤器的起落状态信号及挡板的位置信号经滤波，供计算机采集、巡测、数据处理、累计计算出入炉煤总量及各分炉量。显示器28显示输煤系统工艺画面和显示当日的入炉煤总量及各分炉量，打印机27制表打印。
系统设计结构见图3，计算机26选用任何型式的微机均可，虚盘半导体盘11存有系统用户程序。内存14启动后将虚盘中的计量程序调入内存。掉电保护15保护数据如日量月量等，显示器28可显示当日的计量数据，即入炉煤总量和各分炉量，还显示输煤系统工艺画面，程控人员依此可监视就地工作人员的部分操作，可及时纠正错误操作。打印在不上煤时，按下打印键，就可打印出当日、前日和月的入炉煤总量及各分炉煤量。传感器Z在犁煤器处安装的传感器可选用接近开关或机械行程开关等。计量器可选用电子皮带秤、核子秤等，只要这些秤具有在累计额定量后，输出一个脉冲信号的功能即可。计量器的输出端和装于犁煤器处的传感器均通过电缆接到计算机的接口电路。复位终端具有使微机系统复位，清除干扰之功能。
用计算机监测火电厂入炉煤分炉计量方法的工作步骤是见图4及图5。首先启动计算机，进入计量程序，显示器显示输煤系统工艺流程画面及当日的入炉煤总量和各分炉量，判断是否有键入的打印指令。若有打印指令，根据键入的打印指令计算机列表打印出前日、当日、和月的入炉煤总量及各分炉量。打印完毕后或没有打印指令，则将按顺序继续执行，判断时钟是否是零点，若是，显示屏上的计量值自动清零，将各炉的日累积量、月累积量及入炉煤总量送入掉电保护内存，若时钟不是零点，则CPU不断巡测接口板上的计量器输出信号及犁煤器状态信号和挡板位置信号，并进一步判断是否有计量器输出信号，若有，记录计量器的每一个输出信号发出的时刻ti之后，系统进入逻辑判断，若无计量器输出信号，直接进入逻辑判断，根据计量器输出信号，犁煤器状态信号、挡板位置信号来确认正在给哪台炉上煤。
由于几台锅炉同时共用一条输煤皮带见图6，而每个煤仓口都装有犁煤器，那么如何判断给哪台炉上煤呢？逻辑判断的方法是首先根据皮带输煤方向设定经犁煤器进入各台炉煤仓的优先级号。以每台犁煤器为一级，排列在最前面的炉对应犁煤器的优先级为第一级即最高级，依此顺序类推，之后的犁煤器优先级分别为第二级、第三级……。并确定哪几台犁煤器对应的是同一台炉，计算机首先巡测落煤简转换挡板的位置信号以确认正用哪路皮带上煤，然后巡测这路皮带上的各个犁煤器的状态，当只有一个犁煤器落下时，则可确认给该犁煤器对应的炉上煤；当同时有两个或多个犁煤器落下时，则确认正在给优先级较高的犁煤器上煤。
以下步骤可采用两种方法方法一见图4将计量器输出的煤量计入正上煤炉中，显示器显示出入炉煤总量及各炉的分量，再判断是否有犁煤器倒换。若没有犁煤器倒换，系统返回初始状态，按程序继续进行。若有犁煤器倒换时，计算此时从计量器到正犁煤的犁煤器之间皮带上的煤量W，在倒换炉间进行煤量补偿，即从原上煤的炉中减去此时的煤量W并加到正上煤炉中；系统返回，进入下一次循环计量。
从计量器到犁煤器，有相当的一段距离，这段皮带上的煤量通过计量器时就立即加到总入炉煤量和正上煤炉的分炉煤量中，当犁煤器倒换时，那么从秤至正犁煤的犁煤器之间的这部分煤量W并未进入原上煤的煤仓，实际是进到倒换后的煤仓中，因此对犁煤器倒换前后的两个炉的上煤量要进行加减补偿，即从原上煤的炉中减去一部分煤量并加到正上煤炉中，减去的这部分煤量W就是补偿煤量。
方法二见图5需时刻计算出从计量器到正犁煤的犁煤器之间皮带上的煤量。
从计量初始或上次犁煤器倒换那一时刻t1开始到任意时刻tx这段时间内，计量器累积的煤量Q减去此刻从计量器到正犁煤的犁煤器之间皮带上的煤量W就是正犁煤的犁煤器在这段时间里所上的煤量；显示器显示入炉煤总量、各分炉量及从计量器到正犁煤的犁煤器之间皮带上的煤量，也就是说每一个单位额定煤量g在通过计量器后经Tn时间的输送，便到达了正犁煤的犁煤器处并进入煤仓中，微机马上将其计入对应的分炉量中。这种方法，使分炉计量与实际上煤完全相符，例如，当皮带启动开始上煤时，额定煤量g经过计量器后，由于这段煤量g还没有到达煤仓中，因此Q＝W、Q-W＝0，分炉煤量并未增加，经过Tn时间后，这段煤量g到达犁煤器处随后进入煤仓中，此时Q-W＝g＞0，将煤量g计入对应的分炉量中，对于每台炉来说实际进入多少煤量g分炉量就增加多少个g，分炉计量与实际上煤完全同步。当犁煤器倒换时，就不需要补偿了，因为并未象方法一那样先将计量器到正犁煤的犁煤器之间皮带上的煤量W计入正上煤炉的分炉量中。但在倒换犁煤器时需将两犁煤器之间皮带上的煤量计入优先级较低的犁煤器对应的炉中。系统返回，进入下一次循环计量。
无论方法一和方法二，都需要计算出计量器到正犁煤的犁煤器之间皮带上的煤量，这段煤量的计算方法是首先测出煤通过计量器到达各犁煤器的时间Tn(n＝1、2、3……n代表犁煤器编号)，并存储在程序中，调出正犁煤的犁煤器对应的Tn值；记录每个额定煤量g通过计量器的时间ti(i＝1、2、3……)；在数列ti中，求出从任意时刻tx以前Tn时间区间内通过计量器的额定煤量的次数Y；从计量器到正犁煤的犁煤器之间皮带上的煤量W＝Y·g 。
也就是说在(tx-Tn)时刻至tx时刻之间内，经过计量器的煤量都在计量器至正犁煤的犁煤器之间的皮带上，在(tx-Tn)时刻以前经过计量器的煤量都已到达犁煤器处并进入煤仓中。
用计算机实现火电厂入炉煤分炉计量监测系统及方法具有很多优点1.自动化程度高，系统投入运行后，就可不间断运行，自动实现计量，显示工艺流程画面，以便运行人员监视输煤系统工作状况，所需数据，报表均可打印。
2.计量准确，只用一套计量器就可实现入炉煤分炉计量，由于采用了公用的计量器各分炉量的误差方向一致，有利于多台炉间煤耗的分析比较。
3.系统简单、设备少维护量小有利于管理。仅用一台微机和十几只传感器就可实现自动计量、监视。
4.有利于我国现有火电厂实现入炉煤分炉计量。现在国内大多数火电厂都安装有电子皮带秤或其它秤计量入炉煤总量。在充分利用原有计量设备情况下只需增加一台微机和十几只传感器，就可实现对原系统的改造。
5.投资省、见效快。本系统与一炉对应一套计量器的系统相比，其投资是原投资的1/3～1/6。仅用一个月的时间就可完成增设一套分炉计量系统的安装工作。
本发明的附图如下图1现有火电厂入炉煤分炉计量系统图2火力发电厂入炉煤分炉计量计算机监测系统原理3入炉煤分炉计量计算机监测系统设计结构4入炉煤分炉计量计算机监测系统流程框图(一)图5入炉煤分炉计量计算机监测系统流程框图(二)图6入炉煤分炉计量计算机监测系统实例以下结合附图6通过实施例对入炉煤分炉计量计算机监测系统及方法作进一步介绍。如图6所示，A、B、C、D四台炉，每台炉有两个煤仓，对应每个煤仓，在5甲、5乙皮带上分别装有对应的犁煤器，4甲、4乙皮带上的煤经落煤筒里的电动转换档板的转换，可分别将煤输送到5甲或5乙皮带上。4甲、4乙皮带上装有计量器皮带秤K甲和K乙。
本发明的特征就是在上述输煤系统中，装入微机，其型号是S88/40，16位STD总线工业控制机，该机具有开放式结构，可靠性好、抗干扰能力强。再一个特征就是在电动转换档板和各台犁煤器处安装了传感器1、2、3……10。传感器选用不易损坏、动作可靠日本产的接近开关，当犁煤器落下时，与开关接近，此开关便导通，皮带秤K甲、K乙的输出端和接近开关均通过电缆接到微机的接口电路板12上。该系统采用光电隔离接口板，保护主机不受外界强电压损坏，秤输出的脉冲信号采用屏蔽电缆与主机相连，微机还采用滤波器消除输入信号的抖动，并用软件滤波的方法，多次采集信号，分辨并排除不可靠信号，提取真实信号，以达到获取准确的输入信息，保证系统正常工作。
皮带秤每累计100公斤的入炉煤量就输出一个脉冲信号，中央处理机CPU通过输入接口将这个量记录，并通过检测档板状态和犁煤器起落状态信号，判断正往哪个煤仓上煤。并计算出入炉煤总量及各分炉量，显示器CRT显示如图6所示的输煤系统工艺画面，和当日入炉煤总量、各分炉量。图中显示窗口如下GA、GB、GC、GD分别为对应的A～D炉的入炉煤当日累计量；G甲、G乙分别为K甲、K乙皮带秤的当日各自累积量；P甲、P乙分别为皮带秤K甲、K乙到正犁煤的犁煤器之间皮带上的煤量；G入炉煤总量，即四台炉入炉煤量之和；H操作提示窗口；打印机27可随时打印出报表，其内容为各炉的入炉煤分量及几台炉的总量，包括有前日量前日0点到24点的累计量；月量月初累计至今的总量；当日量当日零点到打印时的累计量。
下面结合图6对用微机监测火电厂入炉煤分炉计量方法的工作步骤介绍如下
启动计算机，进入计量程序，屏幕显示如图6所示的工艺流程画面，系统进入不间断运行。若需打印报表，可键入P指令，则列表打印出前日、当日、和月的入炉煤总量及每台炉的入炉煤量。微机每日24点自动将0～24点的日累积总量及各分炉量送入掉电保护内存，同时将显示屏上的计量值自动清零。若时钟不是零点，中央处理机CPU不断巡测接口板上的K甲、K乙输入信号、电动转换档板位置状态信号和犁煤器起落状态信号，判断是否有计量器输出信号，若有，记录此时刻时间ti之后系统进入逻辑判断，若没有计量器输出信号、则直接进入逻辑判断，以确认正在给哪台炉上煤。根据皮带输煤方向，设定煤经犁煤器进入各台炉煤仓的优先级号分别是A号炉的1号犁煤器为第一级，A号炉的2号犁煤器为第二级，B号炉的3号犁煤器为第三级，依此类推下去。并确定1号、2号犁煤器对应的是A炉，3号、4号对应的是B炉……。
当启动4甲、5乙两条皮带输煤时，将4甲的档板转对5乙，煤经秤，动态称重计量微机首先巡测挡板位置信号确认5乙皮带上煤，然后巡测5乙皮带上的各犁煤器的状态信号。若5乙皮带上只有3号犁煤器处于落下状态，则微机根据信号确认是给B炉上煤。若1号及3号犁煤器都处于落下状态，则微机确认正在给优先级较高的1号犁煤器对应的A炉上煤，只有当1号犁煤器抬起时，煤才能到达3号犁煤器对应的B炉。
实施例2假设正给3号犁煤器上煤任意一时刻tx是130时，无论是前述的哪种方法，都需计算出从秤到正犁煤的3号犁煤器之间皮带上的煤量，其确定方法如下假设在编制程序时，用秒表测出煤通过皮带秤K甲到5乙皮带上的1～8号犁煤器的时间分别为16、18、20、22、24、26、28、30(分钟)1.调出煤通过皮带秤K甲到5乙皮带上的3号犁煤器所需时间T3为20分钟；
2.记录每一个额定煤量g＝100g通过计量器的时间ti(i＝1、2、3……)假设记录值如下t1t2t3t4t5t6t7t……101 102104106107110113t12t13t14t15123 1241271303.从上述数列可看出，tx＝130以前20分钟是在t6这个时刻，那么在t6～t15这20分钟时间内，通过计量器的额定煤量的统计次数为Y＝15-6+1＝10次4.从计量器到正犁煤的犁煤器之间皮带上的煤量W＝Y·g＝10×100Kg＝1T也就是说在t6这个时刻通过秤的煤量g经20分钟后，刚好到达3号犁煤器处，但并未进入B炉仓中，在t1、t2、t3、t4、t5这几个时刻通过秤的煤量g都已进入B炉仓中。
实施例3按照方法一，当确定给哪台炉上煤后，煤一经计量器便计入该炉量中，当有犁煤器倒换时，需在倒换炉间进行煤量补偿。见图6，如上例中提到当1号犁煤器抬起时，3号犁煤器开始上煤，煤达到3号犁煤器对应的B炉中，此时就需要进行煤量补偿，因为秤至1号犁煤器之间皮带上的这段煤量经过计量器后便计入A炉中，当1号犁煤器抬起后，这段煤量并未进入A炉仓中，而是进入了B炉中，这时就要计算出从计量器到1号犁煤器之间这段皮带上的煤量W，并从A炉量中减去W加到B炉中。
实施例4按照方法二，每时每刻都要计算出计量器到正犁煤的犁煤器之间皮带上的煤量，假设tx时刻这段皮带上的煤量为W，从时刻t1到tx这段时间里计量器累计的煤量为Q，则在(tx-t1)这段时间里进入该犁煤器的入炉煤量为(Q-W)，例如启动皮带，给1号犁煤器上煤，煤经秤至3号犁煤器的时间T3为20分钟，当有煤量100公斤经过秤后再运行20分钟后便进入3号犁煤器对应的B1仓中，这时(Q-W)＝100公斤，将这100公斤累加入B炉量中。当倒换犁煤器时如图6，例如当给3号犁煤器上煤时，将1号犁煤器落下，这时1号犁煤器之前的煤被1号犁煤器截住进入A1仓中，而1号犁煤器至3号犁煤器之间的皮带上的煤量，则逐渐进入3号犁煤器对应的B1仓中，这时1号、3号两个犁煤器同时犁煤，A和B两个分炉量同时累加。此时计算出从计量器到1号犁煤器之间皮带上的煤量及犁煤器1号到3号之间煤量，犁煤器1号到3号之间的煤量计入优先级较低的3号犁煤器对应的B炉中去(最好将这段煤量随时间逐渐地计入对应的B炉中，这样与实际上煤完全相符)1号犁煤器之前的煤量则逐渐计入1号犁煤器对应的炉中，直到再有犁煤器倒换时为止。
例如①给3号犁煤器对应的B炉上煤；②tx时刻(如130)计算出从计量器到3号犁煤器之间皮带上的煤量W3；③130时1号犁煤器落下计算出计量器到1号犁煤器之间皮带上的煤量W1；④130时1号犁煤器到3号犁煤器之间皮带上的煤量为(W3-W1)此量应计入B炉中，同时1号犁煤器之前的煤量逐渐计入A炉中，直到再有犁煤器倒换时为止。W3、W1的计算方法见实施例2；实施例5对两路同时上煤，即4甲、4乙皮带可同时给5甲、5乙上煤，或4甲和4乙同时给5甲(5乙)上煤，微机计量方法与单路上煤相同，只是软件程序更复杂些，软件程序应满足各种复杂的输煤运行方式。
图2可供说明书摘要附图用。
权利要求
1.一种用计算机实现火电厂入炉煤分炉计量的监测系统由安装在输煤栈桥中输煤皮带上计量几台炉入炉煤总量的计量器和靠近煤仓口的犁煤器组成，其特征在于该监测系统设有计算机并在犁煤器及落煤筒转换挡板处装有传感器，计量器的输出端和装于犁煤器处及挡板处的传感器均通过电缆接到计算机的接口电路，计量器每累计一定值的入炉煤量输出的脉冲信号和犁煤器的起落状态信号及挡板的位置信号经滤波，供计算机采集、巡测、数据处理、累计计算出入炉煤总量及各分炉量，显示器显示输煤系统工艺画面和入炉煤总量及各分炉量，打印机制表打印。
2.一种用计算机监测火电厂入炉煤分炉计量方法，其特征在于该计量方法的工作步骤如下启动计算机，调入计量程序，显示器显示输煤系统工艺画面，及当日入炉煤总量和各分炉量；根据键入的打印指令，计算机列表打印出前日、当日和月的入炉煤总量及各分炉量；计算机每日零点将各炉的日累积量、月累积量及入炉煤总量送入掉电保护内存，同时显示屏上的计量值自动清零；CPU巡测接口板上的计量器输出信号、犁煤器状态信号和挡板位置信号；记录计量器的每一个输出信号发出的时刻ti；进入逻辑判断，根据计量器输出信号和犁煤器状态信号挡板位置信号，以确认正在给哪台炉上煤；以下步骤可采用两种方法(一)将计量器输出的煤量计入正上煤炉中，显示器显示出入炉煤总量及各分炉量；当有犁煤器倒换时，计算此时从计量器到正犁煤的犁煤器之间皮带上的煤量W，在倒换炉间进行煤量补偿，即从原上煤的炉中减去此时的煤量W并加到正上煤炉中；系统返回，进入下一次循环计量；(二)需要时刻计算出从计量器到正犁煤的犁煤器之间皮带上的煤量W；从计量初始或上次犁煤器倒换那一时刻t1开始到任意时刻tx这段时间内，计量器累计的煤量Q减去此刻从计量器到正犁煤的犁煤器之间皮带上的煤量W就是正犁煤的犁煤器在这段时间里所上的煤量；显示器显示入炉煤总量、各炉分量及从计量器到正犁煤的犁煤器之间皮带上的煤量；当犁煤器倒换时，两个犁煤器之间皮带上的煤量逐步计入优先级低的犁煤器对应的炉中；系统返回，进入下一次循环计量。
3.根据权利要求2所述的入炉煤分炉计量方法，其特征在于逻辑判断程序的方法如下根据皮带输煤方向设定煤经犁煤器进入各台犁煤器的优先级号；以每台犁煤器为一级，排列在最前面的犁煤器的优先级为第一级即最高级，依此顺序类推，之后的犁煤器优先级分别为第二级、第三级……并确定哪几台犁煤器对应的是同一台炉；计算机首先巡测落煤筒转换挡板的位置信号以确认正用哪路皮带上煤，然后巡测这路皮带上的各个犁煤器的状态；当只有一个犁煤器落下时，则可确认给该犁煤器对应的炉上煤；当同时有两个或多个犁煤器落下时，则确认正在给优先级高的犁煤器上煤。
4.根据权利要求2所述的入炉煤分炉计量方法，其特征在于任意一时刻tx时，从计量器到正犁煤的犁煤器之间的皮带上的煤量W确定方法如下首先测出煤通过计量器到达各犁煤器的时间Tn(n＝1、2、3……n代表犁煤器编号)，并存储在程序中，调出正犁煤的犁煤器对应的Tn值；记录每个额定煤量g通过计量器的时间ti(i＝1、2、3……)；在数列ti中，求出从任意时刻tx以前Tn时间区间内通过计量器的额定煤量的次数Y；从计量器到正犁煤的犁煤器之间皮带上的煤量W＝Y·g。
全文摘要
本发明公开了一种用计算机实现火力发电厂入炉煤分炉计量监测的系统及其方法。在发电厂输煤系统中，只需加装一台微机和十几只传感器，就可实现自动计量各台炉的入炉煤量，并可打印报表，该系统自动化程度高，计量准确、可靠、设备简单、维修工作量少、投资省、有利于火电厂实现入炉煤分炉计量及各台炉间煤耗的分析比较，显示的画面能实现对部分输煤系统的监视。
文档编号F23M11/00GK1150631SQ93109139
公开日1997年5月28日 申请日期1993年8月3日 优先权日1993年4月28日
发明者刘伟, 万东春 申请人:牡丹江第二发电厂发电工程咨询公司