电子称重给煤机控制系统的设计与应用

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摘 要：目前，在电力行业及其他行业等需要工业锅炉的厂矿中，循环流化床锅炉系统以其燃烧适应性广、燃烧效率高、高效脱硫、氮氧化物排放低等优点得到了广泛的应用。而电子式称重给煤机作为该系统中的输煤设备能够连续的、精准的、定量的向燃烧系统输送燃料使之成为系统有效、稳定运行的关键。本文介绍了以 PLC 为控制器，称重传感器和速度传感器作为检测元件，变频器作为驱动元件，变频电动机为执行元件的输煤控制系统。经实践证明，经我厂设计、生产的称重给煤机在各电厂得到了广泛应用，并受到了客户好评。

关键词：循环流化床锅炉；电子称重给煤机；PLC

中图分类号： TP271 文献标识码：A

1. 概述

称重给煤机根据锅炉燃烧控制系统的要求，连续的，均匀的，将煤输送至燃烧系统。同时根据燃烧系统的需求和实际输送过程中对煤重量的计量来调节给煤机转速使实际给煤量与锅炉负荷匹配。图1为称重给煤机具体工作流程图。

煤从煤仓经进口闸门落入给煤机皮带，给煤机启动后将煤输送至出口闸门经出口闸门最终进入锅炉进行燃烧。 在此过程中给煤机控制柜根据跑偏、超温、堵煤等开关量信号控制输送机、清扫机，进出口闸门等设备的启停和开关；根据称重信号及测速信号和DCS预设或人工预设信号的比较结果对输送机进行调速，实现精确的给煤率。

2.设计

2.1控制系统的原理

给煤机控制系统的工作原理是分为两大块：一是根据各个开关量传感器监测的信号对输送机、清扫机、闸门等的顺序逻辑控制；这里不再赘述。二是根据称重和测速传感器的测量值与预设值比较后并进行PID运算从而对输送机转速的控制。这里重点讲述下对输送机转速的控制：皮带称重区域上测得单位长度的煤重q（kg/m）和测速传感器测得皮带速度v（m/s），两者乘积即为单位时间的给煤量Q，对Q在时间t上进行积分，就得到了最终给煤量。将这个给煤量与预设给煤量比较得到误差，然后对误差进行PID运算，从而输出4-20MA信号来调节输送机转速，达到精准的配煤。

如图2 所示给煤量：

其中：传输距离l=v*t； A、B、C所包围的面积就是皮带传输煤的质量W。

2.2 控制系统的硬件组成

本控制系统的硬件设备主要由西门子S7-1200PLC，丹弗斯变频器FC-360、SCONT-61PL称重控制器、称重传感器、测速传感器等组成。各组成部件连接及信号传送关系如图3所示。

PLC数字量模块接收各开关量检测信号以及就地和远程的启停控制信号后输出开关量信号给变频器最终驱动输送机及清扫机和闸门的启停和开关。称重控制器接收称重传感器和测速传感器的信号与DCS流量预设信号比较运算后输出4-20MA模拟信号给变频器来调节输送机转速最终达到精确的给煤量。此系统也可省去称重控制器，由PLC称重模块接收称重传感器和测速传感器的信号与DCS流量设定信号比较运算后输出4-20MA信号给变频器来调节输送机轉速最终达到精确的给煤量。

2.3 控制系统的运行过程

（1） 给煤运行方式

给煤机两种运行方式：一是就地操作，转换开关置于就地状态，人工操作控制柜上的启停按钮启停，同时调节就地调速电位计调节转速。二是远程操作，DCS系统远程输出启停信号并且输出4-20MA模拟量信号自动调节转速。给煤机在运行过程受到各开关量检测信号的限制，例如：皮带跑偏自动停止给煤机；出口闸门未开到位的情况下无法启动给煤机。

（2）清扫机运行方式

清扫机两种运行方式：一是手动操作，转换开关置于就地状态，人工操作控制柜上的清扫机旋钮置于手动状态下清扫机即开始清扫。二是自动操作，转换开关仍然置于就地状态，人工使得清扫旋旋钮置于自动状态下或DCS远程控制下，以及给煤机处于运行状况下，清扫机根据通电延时继电器的信号自动循环往复清扫。

（3）进出口闸门运行方式

进出口闸门两种运行方式：一是就地操作，转换开关置于就地状态，通过操作控制柜上的三位转换开关分别开，停，关闸门。二是远程操作，转换开关置于远程状态，DCS系统远程输出闸门开，关，停信号对闸门进行控制。在超温传感器监测到超温时出口闸门联锁动作关闭闸门以防止锅炉回火烧皮带。

2.4 控制系统程序设计

程序设计流程如图4所示。

结论

本系统不仅在电力行业得到了广泛的应用，在各种工业生产过程中需要对某种物料或多种物料进行连续的、高精度的定量计量，以保证稳定的生产过程或者精确的物料配比等场合下都能得到很好的应用。系统项目实例在中国平煤神马集团坑口电厂及山东晋煤明水化工集团有限公司等等单位得到了很好的应用，为企业创造了良好的经济效益。

参考文献

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