鍋爐給粉濃度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究及應(yīng)用

　云南電力技術(shù)鍋爐給粉濃度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究及應(yīng)用范玉剛1魏薇2（1.昆明理工大學(xué)，云南昆明650031 2.云南電力建設(shè)監(jiān)理咨詢有限責(zé)任公司，云南昆明650224）一種火電廠給粉濃度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)用于監(jiān)測(cè)燃燒器噴口處的煤粉濃度狀況，幫助運(yùn)行人員調(diào)整鍋爐燃燒，使風(fēng)粉均勻合理達(dá)到使鍋爐安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行目的。

　　燃煤鍋爐燃燒的穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性及可靠性與煤粉濃度的大小及均勻性關(guān)系很大。鍋爐運(yùn)行中飛灰可燃物偏高、爐內(nèi)局部結(jié)焦、燃燒器損壞、過(guò)熱器和再熱器管壁超溫等都受到煤粉濃度不均的影響。

　　調(diào)整好每個(gè)燃燒器的粉量配比濃度，對(duì)煤粉著火、燃燒、鍋爐火焰均勻性都有好處，并能消除爐內(nèi)速度場(chǎng)、溫度場(chǎng)、熱流場(chǎng)的異常，緩解和避免燃燒不穩(wěn)定造成的鍋爐滅火、爐內(nèi)局部結(jié)焦和過(guò)熱，過(guò)熱器和再熱器超溫爆管等影響鍋爐安全運(yùn)行的現(xiàn)象。

　　通常，燃煤電廠鍋爐運(yùn)行人員根據(jù)給粉機(jī)電壓、轉(zhuǎn)速及一次風(fēng)靜壓等參數(shù)來(lái)組織和調(diào)整燃燒，但這很難準(zhǔn)確反映入爐的一次風(fēng)量和煤粉量的多少及均勻程度。因此，對(duì)鍋爐燃燒系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)及故障診斷非常迫切和重要。

　　煤粉濃度是根據(jù)能量平衡理論確定，測(cè)量系統(tǒng)見(jiàn)。濃度方程必需滿足兩個(gè)條件：1）一次風(fēng)為熱風(fēng)；2）經(jīng)混合后熱風(fēng)與煤粉已經(jīng)充分混合，且達(dá)到動(dòng)態(tài)熱平衡。

　　1.1煤粉濃度測(cè)量原理bookmark2建立平衡方程組注：Gm―煤粉的質(zhì)量；Gi―熱空氣的質(zhì)量；Gh―風(fēng)粉混合物的質(zhì)量；Cm―煤粉的比熱；Ci―熱空氣的比熱；Ch―風(fēng)粉混合物的比熱；Cm―風(fēng)粉混合物溫度下的煤粉比熱；Ci―風(fēng)粉混合物溫度下的空氣比熱；tm―煤粉溫度；ti―熱空氣溫度；th―風(fēng)粉混合物溫度。

　　~（3）方程組令可得此外，根據(jù)煤粉濃度的定義是單位質(zhì)量氣體中所含有的煤粉質(zhì)量，設(shè)煤粉濃度為U變換（4）式并代入到（6），可得到K一K最后將（5）式代入（7）得kg煤kg風(fēng)（8）式為煤粉濃度的計(jì)算式。

　　若要求出單位體積空氣中含有的煤粉質(zhì)量，可按下述推出。

　　kg煤m3風(fēng)設(shè)：為單位體積的煤粉濃度；Vk為單位體積空氣；Pk為空氣密度；GK為單位體積中的空氣質(zhì)量，則可以看到：?jiǎn)挝惑w積煤粉濃度就等于單位質(zhì)量煤粉濃度乘以空氣的密度。

　　1.2熱平衡測(cè)點(diǎn)的選擇60kg/kg）時(shí)，熱平衡測(cè)點(diǎn)距離混合初始點(diǎn)長(zhǎng)=1.9m；其它工況下的熱平衡點(diǎn)至初始點(diǎn)的長(zhǎng)度L可用下式推算：0.925；/2=0.009；/3=1.557；f4=一0.038；U為一次風(fēng)速；W/為煤粉的含水分（%）d0為煤粉細(xì)度；Dp為一次風(fēng)管內(nèi)徑。

　　2系統(tǒng)構(gòu)成及功能工控機(jī)是整個(gè)硬件系統(tǒng)的核心部分，它接受鍋爐的各種運(yùn)行參數(shù)信號(hào)，對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行各種預(yù)定的運(yùn)算。工控機(jī)系統(tǒng)由工控機(jī)、CRT顯示器、打印機(jī)、鍵盤(pán)、DA/AD轉(zhuǎn)換板等部分組成，其中DA/AD轉(zhuǎn)換板選用PC―1232IK―IV板。

　　信號(hào)轉(zhuǎn)換箱內(nèi)裝有信號(hào)轉(zhuǎn)換板。信號(hào)轉(zhuǎn)換板接受一次儀表送來(lái)的電流和電壓信號(hào)，并把電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，把毫伏級(jí)電壓信號(hào)放大為0~5V電壓信號(hào)。

　　說(shuō)明該轉(zhuǎn)換板是為IBM―PC/AT及其兼容機(jī)配套使用的通用AD/DA轉(zhuǎn)換板，該板設(shè)計(jì)成多功能板，可以作為數(shù)據(jù)采集或控制板使用21.1PC― 1232IK―IVAD/DA轉(zhuǎn)換板的功能該轉(zhuǎn)換板能接受32路單或16路雙端的模擬輸入信號(hào)。模擬輸入信號(hào)可以是單極性或雙極性，單極輸入信號(hào)范圍有0~5V和0~10V兩種，雙極性輸入信號(hào)范圍有一5時(shí)間為22Ms. 2.1.2PC―1232IK―IV的端口地址的設(shè)定SW開(kāi)關(guān)確定板選地址示意圖地址可用開(kāi)關(guān)SW進(jìn)行選擇，可以從00XH~FFXH之間進(jìn)行選擇H表示16進(jìn)制數(shù)，X的值為端口號(hào)，前兩位是板選地址，由SW開(kāi)關(guān)的位置確定。SW由8只微型開(kāi)關(guān)組成。如所示。

　　表1PC―1232K―IV端口功能表端口地址功能說(shuō)明AD通道控制寄存器AD輸入/DA輸出低4位AD輸入/DA輸出高8位未使用碼，開(kāi)關(guān)A11代表最高位，開(kāi)關(guān)A4代表最低位，開(kāi)關(guān)接通位置表示“0”，開(kāi)關(guān)斷開(kāi)表示“1”。例如所示開(kāi)關(guān)的位置表示板選地址為61XH，端口地址為610H到61FH.生產(chǎn)廠出廠時(shí)設(shè)定地址即為610H到61FH. 2.1.3數(shù)據(jù)采集程序PC―1232IK―IV變換板采集功能是基本功能。程序運(yùn)行時(shí)首先選擇A/D變換通道，即outport（614H，Y）其中Y是要選通的通道號(hào)。然后檢查A/D變換狀態(tài)寄存器的狀態(tài)碼位（第0位），如果狀態(tài)碼位等于“1”，表示變換還在進(jìn)行，如果狀態(tài)碼位等于“0”，A/D變換已經(jīng)完成，可以讀取變換后的數(shù)據(jù)。

　　采樣程序模塊位于計(jì)時(shí)器控件中。具體程序如下：（614h，y）；//選擇變送器的通道號(hào)，并啟動(dòng)A/D變換板硬件進(jìn)行直接的操作，為了解決這個(gè)問(wèn)題，可用VisualCH~~+編寫(xiě)動(dòng)態(tài)連接庫(kù)。在這個(gè)動(dòng)態(tài)連接庫(kù)中，包含了讀端口和寫(xiě)端口的子程序。其中的out-portb―1232（）正是動(dòng)態(tài)連接庫(kù)中的子程序。

　　22煤粉濃度測(cè)量系統(tǒng)功能一次風(fēng)速均勻的情況下，運(yùn)行人員通過(guò)對(duì)一次風(fēng)管煤粉濃度、煤粉混合溫度的監(jiān)視，調(diào)整給粉機(jī)轉(zhuǎn)速的高低，使四角煤粉濃度基本保持均勻，避免爐內(nèi)局部結(jié)焦和局部過(guò)熱。

　　22.1鍋爐風(fēng)粉系統(tǒng)故障診斷風(fēng)粉混合溫度高于一次風(fēng)熱風(fēng)溫度。

　　診斷：一次風(fēng)管內(nèi)煤粉自燃風(fēng)粉混合溫度與一次風(fēng)熱風(fēng)溫度相同或接近，且風(fēng)粉濃度趨于零。

　　棒圖上部是主控制界面，可以用來(lái)選擇顯示煤粉濃度棒圖和歷史曲線界面圖，根據(jù)需要可以打印歷史曲線。棒圖中的每個(gè)棒條都對(duì)應(yīng)一個(gè)一次風(fēng)道，棒條下面的數(shù)字對(duì)應(yīng)一次風(fēng)道管號(hào)，棒條上的數(shù)字顯示當(dāng)時(shí)的煤粉濃度，棒條的高度對(duì)應(yīng)煤粉濃度的大小。煤粉濃度界面圖具有報(bào)警功能，當(dāng)煤粉濃度出現(xiàn)異常，代表煤粉濃度的棒圖顏色隨之發(fā)生變化，從視覺(jué)上給予運(yùn)行人員以提示。當(dāng)煤粉濃度偏高時(shí)，棒條超出上限的部分用黃色顯示，當(dāng)煤粉濃度偏低時(shí)，棒條用藍(lán)色顯示，當(dāng)煤粉濃度適中時(shí)，棒條用綠色表示。

　　3結(jié)束語(yǔ)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行情況表明，鍋爐給粉濃度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以有效監(jiān)測(cè)火電廠燃煤鍋爐風(fēng)煤配比運(yùn)行情況，幫助運(yùn)行人員準(zhǔn)確調(diào)整鍋爐燃燒配風(fēng)，使鍋爐運(yùn)行達(dá)到配風(fēng)均勻，燃燒穩(wěn)定，防止堵管的目的。