專利名稱:燃煤鍋爐耗煤及噸汽煤耗測(cè)量方法與裝置的制作方法
本發(fā)明涉及一種燃煤鍋爐的耗煤量及噸汽耗煤量同時(shí)測(cè)量的方法與裝置。
工業(yè)上和生活上燃煤鍋爐都是目前占主要地位的能量和熱量轉(zhuǎn)換設(shè)備。據(jù)統(tǒng)計(jì)我國(guó)現(xiàn)有各種工業(yè)鍋爐約30萬(wàn)臺(tái)，50萬(wàn)蒸噸。年耗煤量2億噸左右，約占全國(guó)原煤產(chǎn)量的 1/3 。目前這些鍋爐，除少數(shù)工業(yè)鍋爐(一般是大型工業(yè)鍋爐)配備較先進(jìn)的自控裝置外，大多數(shù)燃煤鍋爐都還沒(méi)有很完善的控制設(shè)備，更沒(méi)有很好的耗煤量和噸汽耗煤量的計(jì)量手段，這給能源管理和節(jié)能工作帶來(lái)一定的困難。國(guó)內(nèi)公知的耗煤計(jì)量有兩種，其一，如電子皮帶稱，它是采取重量法，優(yōu)點(diǎn)是能直接檢測(cè)重量，比較精確。但由于價(jià)格昂貴，又難于與單臺(tái)鍋爐配套使用，使耗煤計(jì)量無(wú)法進(jìn)行。其二是容積式耗煤計(jì)，是以容積法原理測(cè)定單臺(tái)鍋爐的耗煤量。目前市售的這類產(chǎn)品大多是機(jī)械式耗煤計(jì)，它只適用鏈條爐，例如上海機(jī)床電鍍廠生產(chǎn)的MB81-3型煤耗計(jì)(見(jiàn)《能源技術(shù)》1983年第一期)和濟(jì)南儀表廠生產(chǎn)的GMX-2型遠(yuǎn)傳煤量計(jì)。前者是一種純機(jī)械式，整體結(jié)構(gòu)，訊號(hào)不具備遠(yuǎn)傳特點(diǎn)，同時(shí)測(cè)量精度低(為±5%)，煤表讀數(shù)需換算成煤量值，不直觀;當(dāng)煤種變化時(shí)，該表無(wú)法適應(yīng)。對(duì)于后者產(chǎn)品優(yōu)點(diǎn)是傳感器與二次儀表分開(kāi)，能遠(yuǎn)傳，運(yùn)算、顯示部分采用計(jì)算器，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。但是其進(jìn)煤速度和煤層厚度傳感器結(jié)合在一起，用鋼絲繩傳遞厚度值，誤差較大，綜合測(cè)量精度為±4%，也偏低。而且滿量程后還需人工置入系數(shù)，重新啟動(dòng)，使用不方便。煤種變化重新標(biāo)定當(dāng)量系數(shù)。
上面公知的煤量計(jì)的性能還僅限于對(duì)鍋爐耗煤量的計(jì)量，無(wú)法用于測(cè)量鍋爐的噸汽煤耗值。此外，有些測(cè)定鍋爐燃燒效率的自動(dòng)化儀表，如南京分析儀器廠引進(jìn)英國(guó)凱恩梅公司全套技術(shù)生產(chǎn)的燃燒效率測(cè)定儀，也只是通過(guò)測(cè)定氧化鋯實(shí)現(xiàn)間接測(cè)定噸汽煤耗，其測(cè)量方法及使用都很不方便。
本發(fā)明的目的是提供一種既能連續(xù)測(cè)量當(dāng)班單臺(tái)鍋爐的耗煤量，又能測(cè)量鍋爐的噸汽煤耗，還能根據(jù)需要定時(shí)顯示或打印的方法與裝置。
按照本發(fā)明的目的，發(fā)明人設(shè)計(jì)了一種能同時(shí)測(cè)量鍋爐耗煤量和噸汽煤耗值的方法與裝置。
本發(fā)明中耗煤量是采用傳統(tǒng)的容積法工作原理，對(duì)不同結(jié)構(gòu)的鍋爐提出具體的測(cè)量方法和裝置。
根據(jù)容積法工作原理，耗煤積算量Q＝r·v·t……(1)式中Q-煤耗量，公斤;
r-煤的密度，公斤/分米3;
v-煤的容積流量，分米3/分;
t-積算時(shí)間，分。
即耗煤量等于容積流量乘以煤密度和時(shí)間的乘積，這是耗煤量總的理論公式。結(jié)合具體鍋爐經(jīng)過(guò)理論推導(dǎo)，對(duì)于不同結(jié)構(gòu)的鍋爐，其具體的計(jì)算公式是不一樣的。例如對(duì)鏈條爐，Q鏈＝r·H·K鏈·N……(2)
對(duì)沸騰爐及其他機(jī)械送煤鍋爐Q沸＝r·K沸·N……(3)式中H-鏈條爐煤層厚度，分米;
K鏈-鏈條爐容積系數(shù)，分米2/轉(zhuǎn);
K沸-沸騰爐容積系數(shù)，分米3/轉(zhuǎn);
N-進(jìn)煤速度傳感器累加轉(zhuǎn)數(shù)。
從(2)和(3)式可以看出耗煤量Q與煤的密度，爐子的容積系數(shù)、煤層厚度(對(duì)鏈條爐而言)及累加轉(zhuǎn)數(shù)有關(guān)，而與時(shí)間無(wú)關(guān)，也就是說(shuō)要測(cè)量鍋爐耗煤量，只要測(cè)定有關(guān)參數(shù)。在本發(fā)明中對(duì)變量參數(shù)N、H采取傳感器來(lái)檢測(cè)，而對(duì)常量參數(shù)K、r用人工撥盤(pán)置入，再通過(guò)微機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、處理、運(yùn)算、累加、比較，顯示出鍋爐的瞬時(shí)耗煤量和累計(jì)耗煤量。
本發(fā)明的噸汽煤耗是通過(guò)耗煤量與蒸汽量的比值來(lái)確定。
即，q＝Q/T……(4)式中q-噸汽煤耗，公斤/蒸噸;
Q-耗煤量，公斤;
T-在耗煤量積算的同步時(shí)間內(nèi)，鍋爐的造汽量，蒸噸。
噸汽煤耗參數(shù)，利用蒸汽流量計(jì)測(cè)量蒸汽流量值輸入微機(jī)並和微機(jī)中采集的耗煤量，進(jìn)行耗煤量與蒸汽量的比值運(yùn)算，並根據(jù)需要顯示或打印。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有許多優(yōu)點(diǎn)，1.首先把鍋爐的進(jìn)煤量和出汽量有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，並能直接顯示、打印鍋爐的耗煤量和噸汽煤耗值，有利于對(duì)鍋爐的性能、效率考核指示;給能源管理部門指出具體指標(biāo)，便于調(diào)變，其次給鍋爐運(yùn)行人員操作指出具體方向，以便在鼓風(fēng)、引風(fēng)、送煤之間找到合理的經(jīng)濟(jì)值，達(dá)到滿意的節(jié)能效果，還能解決多臺(tái)鍋爐用煤的“糊塗帳”問(wèn)題;2.本發(fā)明的方法及裝置能夠分別對(duì)進(jìn)煤速度和煤層厚度用傳感器檢測(cè)、遠(yuǎn)傳，耐用可靠，可以滿足連續(xù)運(yùn)行需要，不受高溫影響;3.本發(fā)明采用單片微機(jī)作為運(yùn)算、控制中心，各種參數(shù)可隨機(jī)處理，綜合測(cè)量精度高可達(dá)±2%(見(jiàn)福建省計(jì)量科學(xué)技術(shù)研究所，中試字第86001號(hào));4.本發(fā)明通過(guò)改變微機(jī)軟件，可以適合不同結(jié)構(gòu)鍋爐的使用;5.本發(fā)明采用電磁計(jì)數(shù)器累計(jì)耗煤量，停電不丟失數(shù)據(jù)，價(jià)格低廉;6.本發(fā)明裝置體積小，安裝使用方便。
本發(fā)明的實(shí)施方案，以鏈條爐為例，結(jié)合附圖來(lái)說(shuō)明采用這種方法和裝置的工作原理和構(gòu)成。
圖1二次儀表結(jié)構(gòu)原理圖;
圖2是本發(fā)明測(cè)量耗煤量及噸汽煤耗的方法邏輯流程框圖;
圖3進(jìn)煤速度傳感器結(jié)構(gòu)圖;
圖4煤層厚度傳感器結(jié)構(gòu)圖;
根據(jù)容積法工作原理即鏈條爐耗煤量Q與煤的密度(r)、煤層厚度(H)、鏈條爐容積系數(shù)(K)及進(jìn)煤速度傳感器累加轉(zhuǎn)數(shù)(N)成正比，而噸汽煤耗值又等于鍋爐的耗煤量與在耗煤量積算的同步時(shí)間內(nèi)鍋爐的造汽量的比值。為此本發(fā)明設(shè)計(jì)的裝置，其構(gòu)成包括一個(gè)進(jìn)煤速度傳感器(A)，一個(gè)煤層厚度傳感器(B)和一個(gè)二次儀表(C)三個(gè)部件。
上述的二次儀表(C)安裝在鍋爐控制間內(nèi)，由一個(gè)主電路板(1)，一個(gè)穩(wěn)壓電源 (2)，一個(gè)煤密度撥盤(pán)(3)，一個(gè)鍋爐容積系數(shù)撥盤(pán)(4)，一個(gè)耗煤量積算計(jì)數(shù)器(5)，一個(gè)噸汽煤耗值顯示器(6)，一個(gè)蒸汽流量脈沖計(jì)數(shù)器(7)，一個(gè)微型打印機(jī)(8)構(gòu)成。
上述進(jìn)煤速度傳感器(A)包括一組由紅外發(fā)光二極管(10)和光敏三極管(11)組成的轉(zhuǎn)數(shù)檢測(cè)頭(12)及一個(gè)帶孔園盤(pán)(9)，帶孔園盤(pán)(9)位于紅外發(fā)光二極管(10)和光敏三極管(11)之間，轉(zhuǎn)數(shù)檢測(cè)頭(12)和帶園孔園盤(pán)(9)一起封裝在一個(gè)殼體(13)內(nèi)，并隨鍋爐減速器的傳動(dòng)軸同步旋轉(zhuǎn)。該傳感器(A)采用透射方式檢測(cè)轉(zhuǎn)數(shù)並轉(zhuǎn)換成電脈沖，送入二次儀表(C)。
上述煤層厚度傳感器(B)是由直線型循環(huán)碼(格雷碼)盤(pán)(14)，拉桿(15)，外殼(16)及排成一條直線的8個(gè)電刷(17)組成。該8個(gè)電刷對(duì)應(yīng)8個(gè)數(shù)道，拉桿(15)與鍋爐閘門連接並隨煤層厚度變化而移動(dòng)，而每個(gè)電刷(17)又隨拉桿(15)在對(duì)應(yīng)的數(shù)道上移動(dòng)。這樣不同煤層厚度對(duì)應(yīng)不同的循環(huán)碼，通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件，將循環(huán)碼轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制碼參加運(yùn)算。
二次儀表(C)中的主電路板(1)，采用美國(guó)INTEL公司MCS-48系列8位單片微機(jī)作為耗煤量積算及噸汽煤耗比值運(yùn)算控制中心。具體測(cè)量方法邏輯流程圖見(jiàn)(圖2)，煤層厚度傳感器(B)，密度撥盤(pán)(3)容積系數(shù)撥盤(pán)(4)及蒸汽流量脈沖計(jì)數(shù)器(7)的8根信號(hào)線通過(guò)各自接口電路接入微機(jī)的P1I/O通道。進(jìn)煤速度傳感器(A)通過(guò)接口(32)接入微機(jī)的T1端口。微機(jī)T0端口輸出的時(shí)鐘信號(hào)接入時(shí)鐘分頻器(17)的輸入端(Ⅰ)。時(shí)鐘分頻器(17)的輸出端(Ⅱ)接到微機(jī)的外部中斷源
INT端口。微機(jī)P2通道中的P27、P26位接到二/四譯碼器(18)的輸入端。譯碼器(18)的四個(gè)輸出端分別接到厚度傳感器(B)、煤密度撥盤(pán)(3)鍋爐容積系數(shù)撥盤(pán)(4)和蒸汽流量脈沖計(jì)數(shù)器(7)各自接口電路的選通端，微機(jī)P2通道中的P25位接到耗煤量積算計(jì)數(shù)器(5)接口(38)，P24位接到蒸汽流量脈沖計(jì)數(shù)器(7)的復(fù)零端。噸汽煤耗顯示器(6)和微型打印機(jī)(8)通過(guò)接口(37)和接口(36)直接掛在微機(jī)8位數(shù)據(jù)總線上。蒸汽流量計(jì)的脈沖訊號(hào)通過(guò)電平轉(zhuǎn)換器(20)接入蒸汽流量脈沖計(jì)數(shù)器(7)。
二次儀表(C)中的煤密度撥盤(pán)(3)采用二位十進(jìn)制撥盤(pán)。以適應(yīng)密度變化范圍0.70～1.69kg/dm3，該撥盤(pán)(3)安裝在儀表(C)面板上，便于人工置數(shù)，再通過(guò)一個(gè)接口(33)送入計(jì)算機(jī)。
二次儀表(C)中的鍋爐容積系數(shù)撥盤(pán)(4)采用二位十進(jìn)制撥盤(pán)，對(duì)某一確定鍋爐容積系數(shù)K值采取實(shí)際標(biāo)定值。標(biāo)定后的容積系數(shù)通過(guò)容積撥盤(pán)(4)人工置入，該撥盤(pán)(4)安裝在儀表(C)面板上，置數(shù)范圍為0.01～0.99，若測(cè)定出K值超過(guò)這個(gè)范圍，可適當(dāng)增加進(jìn)煤速度傳感器(A)中園盤(pán)(9)的孔數(shù)，即可達(dá)到要求。
二次儀表(C)中的耗煤量積算計(jì)數(shù)器(5)采用脈沖式電磁計(jì)數(shù)器。
二次儀表(C)中的噸汽煤耗顯示器(6)采用四位十進(jìn)發(fā)光二極管顯示器。
本發(fā)明裝置的具體測(cè)量方法如下本裝置在鍋爐上安裝好后，首先把預(yù)先標(biāo)定好的鍋爐容積系數(shù)K和煤密度r數(shù)值分別由撥盤(pán)(4)(3)人工置入。上電后當(dāng)鍋爐運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，由進(jìn)煤速度傳感器(A)不斷檢測(cè)帶動(dòng)鏈條爐排移動(dòng)的減速器軸的轉(zhuǎn)數(shù)，由煤層厚度傳感器(B)不斷檢測(cè)煤層厚度H。同時(shí)蒸汽流量脈沖計(jì)數(shù)器(7)和時(shí)鐘分頻器(17)開(kāi)始工作。當(dāng)進(jìn)煤速度傳感器(A)檢測(cè)到轉(zhuǎn)數(shù)信號(hào)時(shí)，通過(guò)微機(jī)T1端向微機(jī)申請(qǐng)中斷。下面是微計(jì)算機(jī)執(zhí)行的用戶程序流程圖。
權(quán)利要求
1.一種燃煤鍋爐耗煤量及噸汽煤耗值同時(shí)測(cè)量的方法，其特征在于把分別測(cè)定的鍋爐容積系數(shù)K、煤密度、鍋爐減速器傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)數(shù)N、煤層厚度H及鍋爐的造汽量T的數(shù)值，通過(guò)單片微機(jī)進(jìn)行耗煤量積算和噸汽煤耗比值運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果通過(guò)耗煤量積算計(jì)數(shù)器(5)計(jì)數(shù)和噸汽煤耗值顯示器(6)顯示。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1的測(cè)量方法，其特征是鍋爐容積系數(shù)K和煤密度r分別由撥盤(pán)(4)(3)人工置入單片微機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1的測(cè)量方法，其特征是單片微機(jī)執(zhí)行的用戶程序，包括一個(gè)主程序，一個(gè)轉(zhuǎn)數(shù)中斷服務(wù)子程序，一個(gè)時(shí)鐘中斷服務(wù)子程序。
4.根據(jù)權(quán)利要求
2的測(cè)量方法，其特征是進(jìn)煤速度傳感器(A)的轉(zhuǎn)數(shù)作為計(jì)算機(jī)的主令訊號(hào)，控制計(jì)算機(jī)執(zhí)行轉(zhuǎn)數(shù)中斷服務(wù)子程序。
5.根據(jù)權(quán)利要求
2的測(cè)量方法，其特征是時(shí)鐘分頻器(21)作為主令訊號(hào)控制微機(jī)執(zhí)行時(shí)鐘中斷服務(wù)子程序。
6.一種燃煤鍋爐耗煤量及噸汽煤耗值同時(shí)測(cè)定的裝置，包括一個(gè)傳感器和一個(gè)二次儀表(C)構(gòu)成，二次儀表包括一個(gè)耗煤量積算計(jì)數(shù)器(5)，本發(fā)明特征在于傳感器包括一個(gè)進(jìn)煤速度傳感器(A)和一個(gè)煤層厚度傳感器(B)，上次的二次儀表(C)還包括一個(gè)主電路板(1)，一個(gè)穩(wěn)壓電源(2)，一個(gè)煤密度撥盤(pán)(3)，一個(gè)鍋爐容積系數(shù)撥盤(pán)(4)，一個(gè)耗煤量積算計(jì)數(shù)器(5)，一個(gè)噸汽煤耗值顯示器(6)，一個(gè)蒸汽流量脈沖計(jì)數(shù)器(7)，上述的進(jìn)煤速度傳感器(A)固定在鍋爐減速器的傳動(dòng)軸上同步運(yùn)轉(zhuǎn)，上述的煤層厚度傳感器(B)固定在鍋爐的煤閘門上，上述的二次儀表(C)安裝在鍋爐的控制間內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求
6的裝置，其特征是二次儀表(C)還包括一個(gè)微型打印機(jī)(8)。
8.根據(jù)權(quán)利要求
6或7的裝置，其特征是進(jìn)煤速度傳感器(A)包括一個(gè)由紅外發(fā)光二極管(10)和光敏三極管(11)組成的轉(zhuǎn)數(shù)檢測(cè)頭(12)，一個(gè)帶孔園盤(pán)(9)，一對(duì)軸承(18)及一個(gè)軸(19)，帶孔園盤(pán)(9)位于紅外發(fā)光二極管(10)和光敏三極管(11)之間，轉(zhuǎn)數(shù)檢測(cè)頭(12)和帶孔園盤(pán)封裝在殼體(13)內(nèi)，進(jìn)煤速度傳感器(A)靠法蘭盤(pán)與鍋爐減速器的傳動(dòng)軸連接，并隨之同步旋轉(zhuǎn)。
9.根據(jù)權(quán)利要求
6或7的裝置，其特征是煤層厚度傳感器(B)包括一個(gè)由直線型循環(huán)碼盤(pán)(14)，一個(gè)拉桿(15)，一個(gè)排成直線的8個(gè)電刷(17)及一個(gè)外殼(16)組成，該8個(gè)電刷(17)對(duì)應(yīng)碼盤(pán)(14)上的8個(gè)數(shù)道，拉桿(15)與鍋爐煤閘門連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求
6或7的裝置，其特征是二次儀表(C)的主電路板(1)包括一個(gè)用作耗煤量積算和噸汽煤耗比值運(yùn)算、控制中心的單片微機(jī)，一個(gè)時(shí)鐘分頻器(21)，一個(gè)二/四譯碼器(22)，一個(gè)電平轉(zhuǎn)換器(20)及若干個(gè)接口。
11.根據(jù)權(quán)利要求
6或7的裝置，其特征是上述的煤密度撥盤(pán)(3)采用二位十進(jìn)制人工撥盤(pán)，該撥盤(pán)(3)安裝在儀表(C)的面板上。
12.根據(jù)權(quán)利要求
6或7的裝置，其特征是上述的鍋爐容積系數(shù)撥盤(pán)(4)采用二位十進(jìn)制人工撥盤(pán)，該撥盤(pán)(4)安裝在儀表(C)面板上。
13.根據(jù)權(quán)利要求
6或7的裝置，其特征是上述的耗煤量積算計(jì)數(shù)器(5)采用脈沖式電磁計(jì)數(shù)器，該計(jì)數(shù)器(5)安裝在儀表(C)的面板上。
14.根據(jù)權(quán)利要求
6或7的裝置，其特征是上述的噸汽煤耗值顯示器(6)采用四位十進(jìn)發(fā)光二極管顯示器，該顯示器(6)安裝在儀表(C)的面板上。
專利摘要
本發(fā)明提供一種燃煤鍋爐耗煤量及噸汽煤耗值同時(shí)測(cè)量的方法與裝置。由進(jìn)煤速度傳感器、煤層厚度傳感器及二次儀表組成，用單片微機(jī)作為數(shù)據(jù)采集、控制、耗煤量積算及噸汽煤耗比值運(yùn)算中心，結(jié)果分別由耗煤積算計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)、噸汽煤耗顯示器顯示。本發(fā)明把鍋爐的進(jìn)煤量和出汽量有機(jī)地聯(lián)系起來(lái)，有利于對(duì)鍋爐的性能、效率進(jìn)行考核、指示。對(duì)進(jìn)煤速度和煤層厚度分別進(jìn)行檢測(cè)、遠(yuǎn)傳，整機(jī)穩(wěn)定可靠，通過(guò)修改軟件，可適用不同結(jié)構(gòu)的鍋爐，綜合測(cè)量精度達(dá)±2％。
文檔編號(hào)F27D21/00GK86102118SQ86102118
公開(kāi)日1987年10月14日 申請(qǐng)日期1986年3月22日
發(fā)明者林本武, 周海英, 陳奇 申請(qǐng)人:福建省機(jī)械科學(xué)研究院導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan