CN110823620A - 一种入炉煤采样及煤质分析*** - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种入炉煤采样及煤质分析***，包括：采样机设备，用于入炉煤的采样；通信设备，与采样机设备连接；上位机，通过通讯设备与采样机设备连接，包括采样机控制优化模块、报表分析模块、语音报警模块以及现场实时数据显示模块。与现有技术相比，本发明具有解决了燃煤采样过程中煤流量多变、无法实现对现场生产进行有效监控的问题等优点。
Description
技术领域
本发明涉及入炉煤检测技术，尤其是涉及一种入炉煤采样及煤质分析***。
背景技术
由于我国能源结构的特点，燃煤电厂占据着电力***的主体地位。电力生产过程中煤质多变，入炉煤取样及分析的准确性、科学性将直接影响燃料成本的核算、电厂运行参数的调整及主要经济指标的计算分析等，对火电厂的运营决策具有重要意义。
现有入炉煤采样机大多设置在运输带中部，采用全断面采样方式，全套设备由取样、制样和余料返回***三大部分组成。其中，采样头根据采样间隔进行煤样采样，缩分器根据缩分间隔进行样料分离，采样间隔及缩分间隔均在就地触摸屏上人为设定。入炉煤采样机通常运行在自动控制方式，投入联锁后，随皮带启动，并根据已设定的固定参数自动运行。但由于上煤流量多变，采样机设备自动运行参数无法自适应等原因，当煤种来源较多时，采样量不具备代表性，从而经化验得出的热值与真实值差异较大；当单一煤种采样时，样量随上煤量变化，收样量难以达到20kg的国标要求，造成煤样分析的无效性。此外，采样过程中上煤量、收样量等重要数据无记录，无法为后续的分析及诊断提供数据支撑。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种入炉煤采样及煤质分析***。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种入炉煤采样及煤质分析***，包括：
采样机设备，用于入炉煤的采样；
通信设备，与采样机设备连接；
上位机，通过通讯设备与采样机设备连接，包括采样机控制优化模块、报表分析模块、语音报警模块以及现场实时数据显示模块。
优选地，所述的采样机设备包括样品采样桶，该样品采样桶上安装有称重装置，用于准确计量样品的重量。
优选地，所述的称重装置包括相互连接的称重传感器及称重仪表。
优选地，所述的通信设备包括网络交换机和通讯光纤，用于建立上位机与采样机设备之间的数据传输。
优选地，所述的采样机控制优化模块包括：
多煤种采样时间优化单元，用于根据煤流量和采样量的匹配关系，对多煤种采样时的采样时间进行优化；
单一煤种采样间隔优化单元，用于根据单一煤种采样时所需满足的样量的质量要求对采样间隔进行优化。
优选地，所述的多煤种采样时间优化单元具体工作过程如下：
当流量>900t/h，采样间隔自动调整为200秒；
800＜流量≤900t/h，采样间隔自动调整为180秒；
600＜流量≤800t/h，采样间隔自动调整为160秒；
400＜流量≤700t/h，采样间隔自动调整为140秒；
流量≤400t/h，采样间隔自动调整为120秒。
优选地，所述的单一煤种采样间隔优化单元的采样间隔自动调整为上煤量/20。
优选地，所述的报表分析模块包括：
采样头动作报表单元，包括采样日期、时间、流量、样品重量及采样位置信息，用于掌握设备的工作状况并分析判断采样机的性能及故障；
多煤种上煤量与采样量报表单元，包括班次、煤种、上煤量、开始时间、结束时间及采样量信息，用于掌握每个班次的上煤量及采样量状况；
热值偏差分析报表单元，包括班次、煤种、对应煤种热值、各班次上煤量、各班次样量、设定上煤量、样量总重量、实际平均热值、采样后热值推算信息。
优选地，所述的热值偏差分析报表单元的热值差具体分析如下：
设定上煤量为T，对应热值为J，样量为y，煤种数为n，某煤种为i；
某煤种理想权重：Qi＝Ti/(t1+t2+t3+...+tn)×100％；
采样后样量权重：qi＝Yi/(y1+y2+y3+...+yn)×100％；
实际平均热值推算：
J平＝(T1×J1+T2×J2+T3×J3+...+Tn×Jn)/(T1+T2+T3+...+Tn)；
采样后样量热值:
J采＝J平－(Q1-q1)×J1－(Q2-q2)×J2－(Q3-q3)×J3－...－(Qn-qn)×Jn。
优选地，所述的语音报警模块包括样量满罐提醒单元和设备故障报警单元，所述的现场实时数据显示模块用于显示采样机的各设备状态、启停操作、采样控制参数、皮带流量、煤种、采样桶重量的信息；
所述的上位机中设有远程遥控界面，所述的采样机控制优化模块、报表分析模块、语音报警模块以及现场实时数据显示模块集成在远程遥控界面上。
与现有技术相比，本发明提供一种入炉煤采样及性能分析***，用以解决煤采样过程中煤流量多变、无法实现对现场生产进行有效监控的问题；通过建立与现场设备的通讯，实现远程遥控及语音提示功能；对多煤种的采样时间及对单一煤种采样间隔的优化能有效克服煤流量多变带来的问题；同时利用采集到的数据可进一步实现诊断、分析及报表功能，从而实现对现场过程的有效监控，提升电厂经营的经济效益。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的远程遥控界面示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
本发明提供一种入炉煤采样及煤质分析***，用以解决煤采样过程中煤流量多变、无法实现对现场生产进行有效监控的问题。通过建立与现场设备的通讯，实现远程遥控及语音提示功能；对多煤种的采样时间及对单一煤种采样间隔的优化能有效克服煤流量多变带来的问题；同时利用采集到的数据可进一步实现诊断、分析及报表功能，从而实现对现场过程的有效监控，提升电厂经营的经济效益。
本发明***结构原理示意图如图1所示，具体功能如下：
1)对现场设备进行改造和升级，安装传感仪器，配套相关网络通讯设备，并对硬件及软件进行相应的优化和设计。
在样品收集桶上配置称重装置，包括称重传感器及称重仪表，用以准确计量样品重量；对现场采样机控制的PLC硬件及内部程序进行升级，适应采样机控制优化的需要；配套交换机、通讯光纤等设备建立与现场设备之间的数据传输。
增加工控机一台，安装在输煤程控室内，在工控机上可以显示采样机的实时工况信息；采样间隔、缩分间隔也可以在计算机操作界面设定(原来触摸屏上所有功能都全部保留)；通过光纤通讯计算机与现场称重仪表、PLC实时通讯，根据现场所收集的样品重量信息在计算机操作界面上可实时改变采样间隔；功能全面的报表功能，在计算机所生成的报表上能够记录采样的工况信息、采样方案的选择信息、该采样方案下的采样间隔、缩分间隔、以及样品量重量的信息；设备的操作信息等；
现场控制柜内安装以太网交换机一台，并预留通讯接口，以备其他设备接入该控制***。
更换一只西门子S7200 Smart PLC，该PLC同时具有以太网和串口两个通讯口。这样就可以满足现场工况的要求。
2)优化采样机控制功能，根据煤流量和采样量的匹配关系(在采样参数不变的前提下，样量与流量为非线性关系，流量越大，样量越多，在流量<300吨/小时，几乎没有样量，样量与流量类似抛物线关系)，对多煤种采样时的采样时间进行优化，补偿煤流量变化带来的影响；同时，根据单一煤种采样时所需满足的样量的质量要求对采样间隔进行优化。
a)多煤种采样时间优化
优化多煤种采样时的采样时间，当流量>900t/h,采样间隔自动调整为200秒，800＜流量≤900t/h,采样间隔自动调整为180秒，600＜流量≤800t/h,采样间隔自动调整为160秒，400＜流量≤700t/h,采样间隔自动调整为140秒，流量≤400t/h,采样间隔自动调整为120秒。
b)单一煤种采样间隔优化
为做好对单个煤种入炉热值与入厂热值的对比，通常以600吨-1000吨，满足采样样量满足20Kg要求，选定单个煤种，输入预计上煤量，则通过质量级采样，即预定采样间隔为:预计上煤量/20，通过上煤量的20％、40％、60％、80％，计算上煤量与样量的对应关系，则进行调整质量级间隔，最小为20吨，最大50吨。
3)设计报表功能，包括采样头动作情况、煤样量数据统计、热值偏差分析等，提供设备性能诊断及煤质的分析的数据。
a)采样头动作报表
通过采样头动作情况报表可方便掌握设备的工作状况分析判断采样机的性能及故障判断，报表信息包括采样日期、时间、流量、样品重量及采样位置等，如：在流量一定情况下，采样头动作3次，未收到样，则采样机可能工艺流程堵塞，需要现场检查，给运行人员提供客观依据。具体报表如表1所示
表1
b)多煤种上煤量与采样量报表
多煤种上煤量与采样量的报表可方便了解每个班次的上煤量及采样量状况，报表信息包括班次、煤种、上煤量、开始时间、结束时间及采样量等。
运行每班需要进行上煤量和采样量统计，通常根据当时记录煤量累计差计算上煤量，样量只能每班报当班采出样量总量，人为因素导致误差很难避免。生成数据报表清晰、准确，运行人员工作压力减轻了。具体表格如表2所示。
表2
c)热值偏差分析报表
由于采样机的性能及煤流量变化等因素，各分煤种上煤量无法与样量等比例对应，但可通过各分煤种的权重比进行矫正。现已知上煤量及分煤种热值，通过分煤种的上煤量、分煤种的样量权重修正，可推出采样热值，具体方法如下：
设定上煤量为T，对应热值为J，样量为y，煤种数为n，某煤种为i；
某煤种理想权重：Qi＝Ti/(t1+t2+t3+...+tn)×100％；
采样后样量权重：qi＝Yi/(y1+y2+y3+...+yn)×100％；
实际平均热值推算：
J平＝(T1×J1+T2×J2+T3×J3+...+Tn×Jn)/(T1+T2+T3+...+Tn)；
采样后样量热值:
J采＝J平－(Q1-q1)×J1－(Q2-q2)×J2－(Q3-q3)×J3－...－(Qn-qn)×Jn。
依据上述参量可形成热值分析报表，报表信息包括班次、煤种、对应煤种热值、各班次上煤量、各班次样量、设定上煤量、样量总重量、实际平均热值、采样后热值推算。该分析报表如表3所示。
表3
4)增加远程遥控及语音提示功能，将现场过程的实时参数显示、采样过程控制优化、报警、报表功能等集成到上位机的远程遥控界面中，实现对现场过程的有效监控及日常管理。远程遥控界面如图2所示。
远程遥控界面集成实时参数显示、采样过程控制优化、报警、报表功能；语音提示包括样量满罐提醒、设备故障报警，收样罐20公斤则满，当样量>18公斤，发出“样桶满，请收样”语音提示，连续三遍，若未及时收样，则样量>20公斤，采样机不再采样，避免堵塞及样量洒落。有了样量远程监视，有效解决运行人员现场的观察，减少劳动强度。采样功能诊断的报警信息，画面提示、语音提醒。当采样机有故障，或经***诊断分析的故障，会通过语音提醒提示，及时进行检查、维修，避免故障扩大。
远程界面中展示采样机的各设备状态、启停操作、采样控制参数、皮带流量、煤种、采样桶重量等，通过界面按钮操作及参数调整可对采样机进行启停、采样过程的控制，实现远程操控，并根据流量变化对多煤种或单一煤种采样间隔进行自动调整，以补偿煤流量变化带来的影响。同时，报表提供了采样头动作情况、煤样量数据统计、热值偏差分析等，为诊断分析提供了数据基础，提升了日常管理水平。
因此本发明入炉煤采样及煤质分析***具有普适性及重要的推广意义。通过与现场设备建立通讯，能够实现远程遥控及语音提示功能；对多煤种采样时间及对单一煤种质量级采样的优化能有效克服煤流量多变带来的问题；同时利用采集到的数据可进一步实现诊断、分析及报表功能，从而实现对现场过程的有效监控，提升电厂经营的经济效益。
本发明主要创新点包括：
1)远程通讯功能，对现场设备进行改造和升级，安装传感仪器，配套相关网络通讯设备，并对硬件及软件进行相应的优化和设计。
2)采样机自适应控制功能，根据煤流量与采样量的关系，对多煤种采样时的采样时间进行优化，补偿煤流量变化带来的影响；同时，根据单一煤种采样时所需满足的国标要求对采样间隔进行优化。
3)运行报表功能，包括采样头动作情况、煤样量数据统计、热值偏差分析等，提供诊断及煤质的分析的数据。
4)远程遥控界面及语音提示功能，将现场过程的实时参数显示、采样过程控制优化、报警、报表功能等集成到上位机的远程遥控界面中，实现对现场过程的有效监控及日常管理。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种入炉煤采样及煤质分析***，其特征在于，包括：
采样机设备，用于入炉煤的采样；
通信设备，与采样机设备连接；
上位机，通过通讯设备与采样机设备连接，包括采样机控制优化模块、报表分析模块、语音报警模块以及现场实时数据显示模块。
2.根据权利要求1所述的一种入炉煤采样及煤质分析***，其特征在于，所述的采样机设备包括样品采样桶，该样品采样桶上安装有称重装置，用于准确计量样品的重量。
3.根据权利要求2所述的一种入炉煤采样及煤质分析***，其特征在于，所述的称重装置包括相互连接的称重传感器及称重仪表。
4.根据权利要求1所述的一种入炉煤采样及煤质分析***，其特征在于，所述的通信设备包括网络交换机和通讯光纤，用于建立上位机与采样机设备之间的数据传输。
5.根据权利要求1所述的一种入炉煤采样及煤质分析***，其特征在于，所述的采样机控制优化模块包括：
多煤种采样时间优化单元，用于根据煤流量和采样量的匹配关系，对多煤种采样时的采样时间进行优化；
单一煤种采样间隔优化单元，用于根据单一煤种采样时所需满足的样量的质量要求对采样间隔进行优化。
6.根据权利要求5所述的一种入炉煤采样及煤质分析***，其特征在于，所述的多煤种采样时间优化单元具体工作过程如下：
当流量>900t/h，采样间隔自动调整为200秒；
800＜流量≤900t/h，采样间隔自动调整为180秒；
600＜流量≤800t/h，采样间隔自动调整为160秒；
400＜流量≤700t/h，采样间隔自动调整为140秒；
流量≤400t/h，采样间隔自动调整为120秒。
7.根据权利要求5所述的一种入炉煤采样及煤质分析***，其特征在于，所述的单一煤种采样间隔优化单元的采样间隔自动调整为上煤量/20。
8.根据权利要求1所述的一种入炉煤采样及煤质分析***，其特征在于，所述的报表分析模块包括：
采样头动作报表单元，包括采样日期、时间、流量、样品重量及采样位置信息，用于掌握设备的工作状况并分析判断采样机的性能及故障；
多煤种上煤量与采样量报表单元，包括班次、煤种、上煤量、开始时间、结束时间及采样量信息，用于掌握每个班次的上煤量及采样量状况；
热值偏差分析报表单元，包括班次、煤种、对应煤种热值、各班次上煤量、各班次样量、设定上煤量、样量总重量、实际平均热值、采样后热值推算信息。
9.根据权利要求8所述的一种入炉煤采样及煤质分析***，其特征在于，所述的热值偏差分析报表单元的热值差具体分析如下：
设定上煤量为T，对应热值为J，样量为y，煤种数为n，某煤种为i；
某煤种理想权重：Qi＝Ti/(t1+t2+t3+...+tn)×100％；
采样后样量权重：qi＝Yi/(y1+y2+y3+...+yn)×100％；
实际平均热值推算：
J平＝(T1×J1+T2×J2+T3×J3+...+Tn×Jn)/(T1+T2+T3+...+Tn)；
采样后样量热值:
J采＝J平－(Q1-q1)×J1－(Q2-q2)×J2－(Q3-q3)×J3－...－(Qn-qn)×Jn。
10.根据权利要求1所述的一种入炉煤采样及煤质分析***，其特征在于，所述的语音报警模块包括样量满罐提醒单元和设备故障报警单元，所述的现场实时数据显示模块用于显示采样机的各设备状态、启停操作、采样控制参数、皮带流量、煤种、采样桶重量的信息；
所述的上位机中设有远程遥控界面，所述的采样机控制优化模块、报表分析模块、语音报警模块以及现场实时数据显示模块集成在远程遥控界面上。
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