УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ УГОЛЬНОЙ ИЗМЕЛЬЧАЮЩЕЙ МАШИНОЙ
COAL CRUSHING MACHINE CONTROL DEVICE

Область техники
Настоящее изобретение относится к устройству управления угольной измельчающей машиной, которая подает пылевидное топливо, которое получают посредством измельчения твердого топлива в тонкомолотый порошок, в бойлер вместе с воздухом-носителем.
Предшествующий уровень техники
В общем, в бойлере, использующем различные виды угля в качестве топлива, поскольку свойства угля, такие как коэффициенты, указывающие твердость угля, коэффициент размолоспособности по Хардгрову (HGI) и процент влажности, являются различными, то размолоспособность и транспортабельность в мельнице являются в значительной степени различными. Когда изменяется скорость подачи угля из угольного питателя в мельницу по причине колебания нагрузки бойлера, поскольку свойства угля являются различными, то задержка выдачи угля из мельницы является различной в зависимости от каждого типа угля. Это становится помехой в управлении температурой пара или давлением пара в бойлере.
В качестве способа оптимизации работы такого бойлера, например, патентный документ 1 (японский патент № 3746528) раскрывает конфигурацию, которая включает в себя первое средство оценки, которое вычисляет количественную оценку поглощенного тепла печи, и второе средство оценки, которое вычисляет количественную оценку поглощенного тепла конечного подогревателя и которое получает характеристики горения бойлера на основе соотношения количественной оценки поглощенного тепла печи и количественной оценки поглощенного тепла конечного подогревателя. Дополнительно, патентный документ 2 (японский патент № 3785088) раскрывает конфигурацию, выполненную с возможностью вычисления опорного значения для частоты вращения роторного классификатора в соответствии со скоростью подачи угля, подаваемого в угольную измельчающую машину (мельницу), присоединенную к бойлеру, суммирования опорного значения первого коэффициента коррекции, полученного посредством нормализации влияния, оказываемого на управление частотой вращения, и второго коэффициента вращения, полученного исходя из значения коэффициента твердости угля, оцененного во время работы бойлера, и выполнения управления частотой вращения роторного классификатора на основе выходной частоты вращения.
Далее будет показан конкретный пример традиционной системы управления. Фиг.7 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую конфигурацию устройства управления, включая схему, которая вычисляет команду скорости подачи угля мельницы. Как показано на этом чертеже, FX1, FX2 и FX3 являются функциональными преобразователями, и предшествующие сигналы, основанные на значении команды выходного сигнала генератора мощности, вводятся в переключатель Т. В переключателе Т назначение выбора изменяется автоматически или вручную в зависимости от соотношения поглощенного тепла или сигнала оценки соотношения поглощенного тепла. Неполная дифференциальная схема выдает так называемый сигнал разгона бойлера (BIR), и назначение выбора этого сигнала также изменяется переключателем Т в зависимости от соотношения поглощенного тепла. Три неполных дифференциальных схемы имеют различные коэффициенты усиления, временные константы и так далее. На фиг.7 показан пример бойлера с циркуляцией, при этом отклонение давления в барабане вводится в систему управления. Системой управления является, например, PID контроллер и так далее. В случае с прямоточным бойлером основное отклонение температуры пара заменяется на отклонение давления барабана и вводится в систему управления.
На основе вычисляемой здесь выходной команды угольной мельницы сигнал управления вычисляется устройством управления, показанным на фиг.8. Фиг.8 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую конфигурацию традиционного устройства управления, включающего в себя схему, которая вычисляет команду частоты вращения MRS. На этом чертеже FX11 является функциональным генератором, который выдает предшествующий сигнал, основанный на значении команды скорости подачи угля мельницы. FX12 является функциональным генератором, который выдает стандартный ток мельницы относительно значения команды скорости подачи угля мельницы. В случае с углем, который трудно измельчать, он становится больше, чем стандартный ток мельницы. Отклонение вводится в контроллер. В этом случае контроллер является, например, пропорциональным контроллером. Сумма предшествующего сигнала и выходного сигнала системы управления образует сигнал команды частоты вращения MRS.
Дополнительно, в качестве другого примера, фиг.9 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую конфигурацию традиционного устройства управления, включающего в себя схему, которая вычисляет установочное значение давления масла устройства повышения давления мельницы. FX21 является функциональным генератором, который выдает предшествующий сигнал на основе значения команды скорости подачи угля мельницы. FX22 является функциональным генератором, который выдает подъем валка мельницы относительно значения команды скорости подачи угля мельницы. Отклонение вводится в контроллер. В этом случае контроллер является, например, пропорциональным контроллером и так далее. Сумма предшествующего сигнала и выходного сигнала системы управления образует установочный сигнал давления масла устройства повышения давления мельницы.
Как это было описано выше, поскольку свойства угля, такие как HGI и процент влажности являются различными в случае множества типов угля, то размолоспособность и транспортабельность в угольной измельчающей машине являются в значительной степени различными.
Дополнительно, если скорость подачи угля изменилась вследствие колебания нагрузки бойлера, то задержка выдачи угля из угольной измельчающей машины становится помехой в управлении температурой пара или давлением пара бойлера, и становится невозможным осуществлять устойчивое управление. Дополнительно, даже в случае одного типа угля, HGI и процент влажности имеют значительные различия, и наблюдается та же самая картина. Дополнительно, традиционно, поскольку невозможно осуществлять в реальном времени управление в соответствии со свойствами угля, то является затруднительным поддержание устойчивой работы бойлера.
(Патентный документ 1) японский патент № 3746528.
(Патентный документ 2) японский патент № 3785088.
Сущность изобретения
Задачи, на решение которых направлено изобретение
Соответственно, задачей изобретения является обеспечение устройства управления угольной измельчающей машины, которая позволяет оценивать выработку угля с точностью, подходящей для целей, обозначенных ввиду проблем, существующих в традиционных технологиях.
Средства для решения задач
Таким образом, для решения упомянутых задач изобретение обеспечивает устройство управления угольной измельчающей машины, которое измельчает уголь посредством угольной измельчающей машины и оценивает выработку угля, с которой измельченный уголь выдается в бойлер.
Устройство управления включает в себя основную рабочую схему, которая вычисляет сигнал команды, связанной со скоростью подачи угля, на основе данных обнаружения, получаемых от бойлера или генератора мощности, соединенного с бойлером, и дополнительный блок управления, который вычисляет отклонение между стандартной моделью выработки угля, предварительно заданной в угольной измельчающей машине, и текущей моделью выработки угля и выполнен с возможностью прибавления результата вычисления, получаемого дополнительным блоком управления, к основной рабочей схеме в качестве сигнала коррекции.
По существу, в соответствии с настоящим изобретением, даже если изменяются свойства угля, выполняется работа по уменьшению отклонения между моделью выработки угля во время текущей работы и целевой предварительно заданной стандартной моделью выработки угля, таким образом, что становится возможным осуществлять устойчивое управление выработкой угля, и становится возможным устойчивое управление характеристикой.
Дополнительно, дополнительный блок управления включает в себя блок оценки выработки угля, оценивающий выработку угля для измельченного угля посредством использования, по меньшей мере, каких-либо из данных обнаружения от угольной измельчающей машины, данных обнаружения от бойлера и данных обнаружения от генератора мощности.
В блоке оценки выработки угля выбирается любая из сторон «во время регулировки» или «во время изменения» угольной измельчающей машины, и сигнал коррекции вычисляется в дополнительном блоке управления на основе оценки выработки угля на выбранной стороне.
В то же время входные данные обнаружения, вводимые в основную рабочую схему, и сигнал команды, связанной со скоростью подачи угля, включают в себя следующее.
1. Данными обнаружения, вводимыми в основную рабочую схему, являются значение команды выработки генератора мощности и основное отклонение давления пара или основное отклонение температуры пара, а сигналом команды, связанной со скоростью подачи угля, является значение команды скорости подачи угля.
2. Данными обнаружения, вводимыми в основную рабочую схему, являются значение команды скорости подачи угля и значение тока угольной измельчающей машины, а сигналом команды, связанной со скоростью подачи угля, является значение команды частоты вращения угольной измельчающей машины.
3. Данными обнаружения, вводимыми в основную рабочую схему, являются значение команды скорости подачи угля и значение давления подъема валка, а сигналом команды, связанной со скоростью подачи угля, является установочное значение давления нагрузочного устройства давления масла, обеспечиваемого в угольной измельчающей машине.
Дополнительно, является предпочтительным, чтобы устройство управления дополнительно включало в себя схему коррекции, которая корректирует предварительно заданную стандартную модель выработки угля посредством учета свойств угля, таких как теплотворная способность угля и процент влажности угля.
Результат изобретения
Как это было описано выше, в соответствии с настоящим изобретением, даже если изменяются свойства угля, выполняется работа по уменьшению отклонения между моделью выработки угля во время текущей работы и целевой предварительно заданной стандартной моделью выработки угля таким образом, что становится возможным осуществлять устойчивое управление выработкой угля, и становится возможным устойчивое управление характеристикой (откликом).
Краткое описание чертежей
Фиг.1 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую конфигурацию устройства управления в соответствии с первым вариантом осуществления изобретения.
Фиг.2 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую конфигурацию устройства управления в соответствии со вторым вариантом осуществления изобретения.
Фиг.3 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую конфигурацию устройства управления в соответствии с третьим вариантом осуществления изобретения.
Фиг.4 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую конфигурацию устройства управления в соответствии с четвертым вариантом осуществления изобретения.
Фиг.5 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую конфигурацию устройства управления в соответствии с пятым вариантом осуществления изобретения.
Фиг.6 представляет собой схематический чертеж конфигурации угольной измельчающей машины, к которой применяется настоящее изобретение.
Фиг.7 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую конфигурацию традиционного устройства управления, включающего в себя схему, которая вычисляет команду скорости подачи угля мельницы.
Фиг.8 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую конфигурацию традиционного устройства управления, включающего в себя схему, которая вычисляет команду частоты вращения MRS.
Фиг.9 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую конфигурацию традиционного устройства управления, включающего в себя схему, которая вычисляет установочное значение давления масла устройства повышения давления мельницы.
Варианты осуществления изобретения
Предпочтительные варианты осуществления изобретения будут описаны далее в подробностях со ссылкой на чертежи. При этом размеры, материалы, формы, взаимные расположения и так далее составных частей, описанных в этих вариантах осуществления, не подразумеваются в качестве ограничивающих объем изобретения, но представляют собой лишь простые поясняющие примеры, особенно в тех случаях, где нет конкретного описания ограничений.
Пример угольной измельчающей машины (вальцовой мельницы), используемой в данном варианте осуществления изобретения, будет описан со ссылкой на фиг.6.
Как показано на фиг.6, вальцовая мельница 1 включает в себя по существу герметично закрытый корпус 2. Средство 3 подачи угля, которое проходит внутрь корпуса, поворотный стол 4, обеспеченный ниже отверстия ввода средства 3 подачи угля, множество валков 5, которые скользят по верхней поверхности поворотного стола 4, и выпускная труба 6, обеспеченная на верхней стороне корпуса 2, располагаются в корпусе 2.
В валковой мельнице 1 поворотный стол 4 вращательно приводится в движение приводным механизмом (не показан), и валки 5 прижимаются к верхней поверхности поворотного стола 4 и скользят по мере вращения поворотного стола 4. Уголь подается на верхнюю поверхность поворотного стола 4 из средства 3 подачи угля и укладывается слоями, дробится и измельчается между поворотным столом 4 и валками 5 на этой верхней поверхности.
В то же время измельченный уголь выпускается после того, как измельченный уголь сортируется (разделяется) посредством воздуха-носителя 8, вводимого из нижней части корпуса 2.
Этот вариант осуществления относится к устройству управления, которое соответствующим образом управляет скоростью подачи угля угольной измельчающей машины 1, описанной выше, и конкретные конфигурации устройства управления будут представлены далее в вариантах, с первого по пятый, осуществления изобретения.
(Первый вариант осуществления изобретения)
Фиг.1 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую конфигурацию устройства управления в соответствии с первым вариантом осуществления изобретения. Это изобретение выполнено с возможностью суммирования выходного сигнала системы управления, использующей отклонение стандартной модели выработки угля мельницы и модели выработки угля мельницы во время текущей работы, и базового сигнала традиционной системы управления в качестве сигнала коррекции, тем самым делая управление выработкой угля мельницы более устойчивым, а также первый вариант осуществления изобретения выполнен с возможностью использования значения команды скорости подачи угля в качестве сигнала команды, связанной со скоростью подачи угля.
На фиг.1, устройство управления согласно первому варианту осуществления изобретения включает в себя основной контроллер 10, который представляет собой традиционную систему управления, дополнительный блок 20 управления и блок 30 оценки выработки угля мельницы.
Блок 30 оценки выработки угля мельницы измеряет дифференциальное давление (ΔP) 31 печи мельницы и скорость (Fa) 32 потока воздуха, которые представляют собой существующие элементы обнаружения, и оценивает выработку угля мельницы. Дифференциальное давление 31 печи мельницы представляет собой потерю давления смешанной текучей среды из твердых элементов и газа, и становится возможным получить приблизительное значение выработки угля с использованием следующего выражения (1) посредством дифференциального давления печи мельницы наряду со скоростью 32 потока воздуха.
Fc=KFa(ΔP/ΔPa(Fa)-1)
(1)
При этом Fc является выработкой угля, K является коэффициентом, а ΔPa является дифференциальным давлением печи мельницы, когда поток представляет собой только воздух, и является функцией скорости потока воздуха. Взаимосвязь между скоростью Fa потока воздуха и дифференциальным давлением ΔPa печи мельницы, когда поток представляет собой только воздух, определяется во время тестового прогона или подобным образом. Соответственно, если коэффициент K получен, то становится возможным получить оценку 35 выработки угля мельницы.
Предполагается, что коэффициент K изменяется в зависимости от различия в крупности (частиц) на основании различия в проценте влажности или различия в HGI или в зависимости от влажности воздуха. Несмотря на то, что коэффициент K представляет собой коэффициент сопротивления трубы подачи угля мельницы, и представляется затруднительным определить упомянутый коэффициент теоретически, однако во время устойчивой работы мельницы (во время идеальной регулировки) представляется возможным вычислить коэффициент K, поскольку скорость подачи угля мельницы и выработка угля в обязательном порядке соответствуют друг другу.
Сигнал отклонения между скоростью 33 подачи угля и оценкой 35 выработки угля, а также нулевой сигнал вводятся в переключатель 36 блока 30 оценки выработки угля, причем последний выводится при изменении мельницы, а первый выводится при регулировке мельницы. Выходной сигнал переключателя 36 вводится в интегратор 34, в котором осуществляется медленное выполнение интегрального действия. Выходной сигнал интегратора 34 дает коэффициент K.
Поскольку выдача угля осуществляется с задержкой вслед за скоростью подачи угля во время изменения мельницы, то ни тот, ни другой процесс не соответствуют друг другу. Соответственно, действие коэффициента K прекращается при вводе нуля в интегратор 34.
Несмотря на то, что действие коэффициента K осуществляется только во время регулировки мельницы, сигнал во время регулировки мельницы определяют после определенного периода времени, и так далее, после того как колебание (флуктуация) скорости подачи угля или другие величины состояния вокруг мельницы устанавливаются.
Поскольку коэффициент K всегда обновляется во время регулировки (установки) мельницы посредством вышеописанных действий, то приблизительное значение выработки угля мельницы может быть оценено, даже если изменяется тип угля или если используется тот же самый древесный уголь, но изменяется процент влажности.
Функциональный генератор 22 дополнительного блока 20 управления представляет собой функцию, которая обеспечивает целевую модель 23 выработки угля мельницы. Разность между этой моделью и сигналом оценки выработки угля мельницы вводится в блок 24 управления. Блоком 24 управления является, например, пропорциональный контроллер и так далее. Выходной сигнал дополнительного блока 20 управления суммируется со стандартным сигналом управления и служит в качестве команды 13 скорости подачи угля.
Временная модель целевой выработки угля мельницы определяется как наиболее желаемая модель, как характеристика (отклик) бойлера для некоторого типичного угля (стандартного угля) во время тестового прогона.
Даже если в этом случае свойства угля изменяются, выполняется работа по уменьшению отклонения между моделью выработки угля мельницы во время текущей работы и целевой малой моделью выработки угля таким образом, что становится возможным осуществлять устойчивое управление выработкой угля, и становится возможным отличное управление характеристикой (откликом).
В дополнение, в первом варианте осуществления изобретения, несмотря на то, что целевая модель выработки угля выражается одной функцией, на практике может быть использована модель выработки генератора мощности, который должен быть применен, например, функция, соответствующая нагрузке, диапазону изменения, скорости изменения и так далее перед началом изменения, или логическая схема, имеющая функцию, эквивалентную функциональному генератору.
(Второй вариант осуществления изобретения)
Фиг.2 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую конфигурацию устройства управления в соответствии со вторым вариантом осуществления изобретения.
Второй вариант осуществления изобретения выполнен с возможностью использования частоты вращения MRS угольной измельчающей машины в качестве сигнала команды, связанной со скоростью подачи угля.
На фиг.2 устройство управления согласно второму варианту осуществления изобретения включает в себя основной контроллер 10, который представляет собой традиционную систему управления, дополнительный блок 20 управления и блок 30 оценки выработки угля мельницы.
Блок 30 оценки выработки угля мельницы и дополнительный блок 20 управления являются таким же, что и в первом варианте осуществления изобретения.
Команда 14 скорости подачи угля мельницы и ток 15 мельницы вводятся в основной контроллер 10, и выполняется арифметическая обработка на основе входных данных, посредством чего получают значение 16 команды частоты вращения MRS. При этом значение 25 коррекции команды частоты вращения MRS, полученное блоком 30 оценки выработки угля мельницы и дополнительным блоком 20 управления, суммируется со стандартным значением команды частоты вращения MRS. Блок 24 управления представляет собой, например, пропорциональный контроллер и так далее.
В этом втором варианте осуществления изобретения частота вращения MRS угольной измельчающей машины используется в качестве сигнала команды, связанной со скоростью подачи угля. В этом случае, поскольку частота вращения MRS является одним из факторов, которые изменяют выработку угля мельницы, сигнал команды, связанной со скоростью подачи угля, может быть легко получен в процессе работы с использованием этой частоты вращения.
(Третий вариант осуществления изобретения)
Фиг.3 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую конфигурацию устройства управления в соответствии с третьим вариантом осуществления изобретения.
Третий вариант осуществления изобретения выполнен с возможностью использования давления нагрузки нагрузочного устройства давления масла, обеспеченного в угольной измельчающей машине, в качестве сигнала команды, связанной со скоростью подачи угля. Давление нагрузки представляет давление, прикладываемое к валкам в угольной измельчающей машине.
На фиг.3 устройство управления согласно третьему варианту осуществления изобретения включает в себя основной контроллер 10, который представляет собой традиционную систему управления, дополнительный блок 20 управления и блок 30 оценки выработки угля мельницы.
Блок 30 оценки выработки угля мельницы и дополнительный блок 20 управления являются таким же, что и в первом варианте осуществления изобретения.
Команда 17 скорости подачи угля мельницы и подъем 18 валков вводятся в основной контроллер 10, и выполняется арифметическая обработка на основе входных данных, посредством чего получают установочное значение 19 давления нагрузочного устройства давления масла. При этом значение 26 коррекции установочного значения давления нагрузочного устройства давления масла, полученное блоком 30 оценки выработки угля мельницы и дополнительным блоком 20 управления, суммируется со стандартным значением команды частоты вращения MRS. Блок 24 управления представляет собой, например, пропорциональный контроллер и так далее.
В этом третьем варианте осуществления изобретения давление нагрузки нагрузочного устройства давления масла, обеспеченного в угольной измельчающей машине, используется в качестве сигнала команды, связанной со скоростью подачи угля. В этом случае, поскольку давление нагрузки является одним из факторов, которые изменяют выработку угля мельницы, сигнал команды, связанной со скоростью подачи угля, может быть легко получен в процессе работы с использованием этой частоты вращения.
(Четвертый вариант осуществления изобретения)
Фиг.4 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую конфигурацию устройства управления в соответствии с четвертым вариантом осуществления изобретения.
Несмотря на то, что возможно применить этот четвертый вариант осуществления изобретения к вышеописанным вариантам, с первого по третий, осуществления изобретения, далее в качестве примера будет показан случай применения четвертого варианта осуществления изобретения к первому варианту осуществления изобретения.
При этом четвертый вариант осуществления изобретения выполнен таким образом, что содержит схему коррекции. Которая корректирует целевую модель выработки угля посредством свойств угля, таких как теплотворная способность угля и процент влажности угля.
Как показано на фиг.4, схема 29 коррекции выполняет коррекционную обработку для умножения целевой модели на коэффициент теплотворной способности угля, если определяется целевая модель 23 выработки угля, и текущей теплотворной способности угля.
Посредством дополнительной коррекции сигнала коррекции в соответствии со свойствами угля возможно работать с двумя или более типами угля, имеющими различные свойства, и возможно выполнять высокоточное управление выработкой угля.
(Пятый вариант осуществления изобретения)
Фиг.5 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую конфигурацию устройства управления в соответствии с пятым вариантом осуществления изобретения.
Несмотря на то, что возможно применить этот пятый вариант осуществления изобретения к вышеописанным вариантам, с первого по четвертый, осуществления изобретения, далее в качестве примера будет показан случай применения пятого варианта осуществления изобретения к первому варианту осуществления изобретения.
При этом сигнал коррекции создается в целях получения характеристик выработки угля, насколько это возможно приближенных к целевой модели выработки угля, независимо от свойств угля. Улучшение этих характеристик выработки угля требуется только во время изменения мельницы (особенно, сразу после начала изменения) и не требуется во время регулировки мельницы. Также предполагается, что продолжение действия по коррекции даже во время регулировки мельницы способно фактически нарушить стандартное управление в зависимости от случая. Этого удается избежать в пятом варианте осуществления изобретения.
Как показано на фиг.5, выводная часть блока 24 управления обеспечивается с умножителем 201. Другой вход умножителя 201 представляет собой выходной сигнал основной схемы 202 задержки. Во время изменения мельницы, «1» вводится в качестве входного сигнала «х» основной схемы 202 задержки, и «0» или приблизительно «0» вводится в качестве константы «Td» времени. Если во время изменения мельницы происходит прекращение работы, то «0» вводится в качестве сигнала «х» и большое значение вводится в качестве сигнала «Td».
Когда изменение мельницы запускается вышеописанной схемой, значение 21 команды коррекции скорости подачи угля непосредственно служит в качестве выходного сигнала блока 24 управления, а когда изменение мельницы завершается, коррекция команды скорости подачи угля медленно устанавливается в ноль. Установка коррекции команды скорости подачи угля в ноль выполняется медленно, для того чтобы избежать внезапного изменения значения 21 команды коррекции скорости подачи угля.
Это делает возможным получение характеристик выработки угля, близких к целевой модели выработки угля, независимо от свойств угля.
Промышленная применимость
.
Поскольку устройство управления угольной измельчающей машины согласно настоящему изобретению способно оценивать скорость поставки топлива в виде тонкоизмельченного порошка с точностью, подходящей для некоторой цели, способно выполнять устойчивое управление и его возможно применять для различных типов твердого топлива, то возможно соответствующим образом использовать устройство управления для бойлера на основе сжигания угля и так далее