本發(fā)明涉及能源化工領(lǐng)域固體粉料的給料及其自動控制方法，具體涉及一種粉煤給料控制裝置及方法。

背景技術(shù)：

煤粉加壓進料及輸送是粉煤氣化及熱解技術(shù)的關(guān)鍵，是維持工藝系統(tǒng)穩(wěn)定長周期運轉(zhuǎn)的核心。目前，煤粉加壓進料主要有兩種技術(shù)方案：一種是干煤粉交變壓力氣力輸送技術(shù)；另一種是水煤漿輸送技術(shù)。在我國粉煤加壓進料技術(shù)領(lǐng)域，交變壓力輸送技術(shù)長期以來占據(jù)主導(dǎo)地位。

交變壓力輸送技術(shù)多采用鎖斗系統(tǒng)來實現(xiàn)粉煤的加壓輸送過程，由于粉煤的特殊性質(zhì)，往往會在加壓的過程中在鎖斗中形成架橋、掛料，導(dǎo)致下料不暢?，F(xiàn)有技術(shù)為解決上述問題，多采用兩種方案：一、上出料發(fā)送罐系統(tǒng)。在發(fā)送罐的底部有流化板及攪拌器，輸煤管從罐頂部引出。這種方案能夠較好的解決架橋問題，但是安裝空間大，系統(tǒng)復(fù)雜，穩(wěn)定性不好；二、下出料發(fā)送罐系統(tǒng)。從發(fā)料罐頂部加壓，物料的排出主要依靠重力落入底部輸送管道。這種方案安裝空間小，系統(tǒng)簡約，維護成本小，但是不能很好的解決架橋問題，往往需要人為干預(yù)，生產(chǎn)效率低，操作強度大，可靠性也不理想。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)在粉煤交變壓力給料過程中出現(xiàn)的架橋、掛料、輸送精度低、輸送不穩(wěn)定和操作強度大等問題。提供一種粉煤給料控制裝置及方法，從而實現(xiàn)了給料過程的連續(xù)長周期運轉(zhuǎn)和自動化控制，執(zhí)行效率高，大大降低了操作強度，避免了人為操作存在的失誤，保證了粉煤自動、連續(xù)、穩(wěn)定、安全的加壓給料。

為達到上述目的，本發(fā)明的粉煤給料控制裝置包括給料裝置本體和控制系統(tǒng)；

所述的給料裝置本體包括依次相連的煤斗、粉煤鎖斗和粉煤給料斗；

所述的控制系統(tǒng)包括中央控制器以及與中央控制器相連的自控閥和傳感器；

所述的自控閥包括安裝在煤斗與粉煤鎖斗之間的鎖斗進料閥，安裝在粉煤鎖斗與粉煤給料斗之間的鎖斗卸料閥，安裝在氣源與粉煤鎖斗之間的鎖斗充壓閥，安裝在氣源與粉煤給料斗之間的給料斗穩(wěn)壓閥，在煤斗與粉煤鎖斗之間連接有帶鎖斗泄壓閥的泄壓管線，在粉煤鎖斗與粉煤給料斗之間連接有帶壓力平衡閥的平衡管線；

所述的傳感器包括安裝在粉煤鎖斗本體上的鎖斗遠傳壓力計和鎖斗遠傳料位計，安裝在粉煤給料斗本體上的給料斗遠傳壓力計和給料斗遠傳料位計，安裝在鎖斗遠傳壓力計和給料斗遠傳壓力計之間的遠傳壓差計。

所述的泄壓管線上安裝有第一鎖斗泄壓閥和第二鎖斗泄壓閥。

所述的鎖斗進料閥、鎖斗卸料閥、鎖斗充壓閥、第一鎖斗泄壓閥、第二鎖斗泄壓閥、壓力平衡閥和給料斗穩(wěn)壓閥為安裝有執(zhí)行機構(gòu)的自控閥，其反饋的模擬量或開關(guān)量信號接入中央控制器。

所述的中央控制器包括順序控制單元、模擬量和開關(guān)量輸入/出單元、人機交互單元和現(xiàn)場通信單元；

所述的順序控制單元包括順控表模塊、邏輯圖模塊、三位置開關(guān)型sfc模塊、計時器模塊，此四組模塊構(gòu)建了給料控制方法、鎖斗抽吸控制過程和鎖斗卸料循環(huán)控制過程。

所述的順序控制單元經(jīng)由現(xiàn)場通信單元接收鎖斗遠傳壓力計、鎖斗遠傳料位計、給料斗遠傳壓力計、給料斗遠傳料位計、遠傳壓差計的反饋信號，經(jīng)順序控制單元內(nèi)置的給料控制方法分析后產(chǎn)生相應(yīng)的時序動作指令，由現(xiàn)場通信單元轉(zhuǎn)化為向自控閥下發(fā)的開關(guān)量信號，操縱相關(guān)閥門按指令啟閉。

所述的順控表模塊包括順控功能塊自動運行模塊、順控故障送sis模塊、順控啟動動作模塊、順控復(fù)位動作模塊、順控停止動作模塊和循環(huán)計時器時間到動作模塊；

邏輯圖模塊包括順控啟動前條件判斷模塊、順控閥門互鎖模塊、粉煤鎖斗壓力低判斷模塊、粉煤鎖斗料位高判斷模塊、粉煤鎖斗料位低判斷模塊、粉煤給料斗料位低判斷模塊、壓差計高判斷模塊和順控畫面按鈕動作模塊；

三位置開關(guān)型sfc模塊包括順控主程序模塊；

計時器模塊包括循環(huán)計時器模塊、放料計時器模塊、閥門動作計時器模塊和延時計時器模塊。

所述的人機交互單元實時顯示順序控制的步驟和狀態(tài)，工藝參數(shù)通過操作員站下發(fā)到模擬量和開關(guān)量輸入/出單元，經(jīng)人機交互單元轉(zhuǎn)化后下發(fā)到順序控制單元。

所述的鎖斗遠傳壓力計、給料斗遠傳壓力計采用擴散硅壓力傳感器或隔膜式壓力計。

所述的鎖斗遠傳料位計、給料斗遠傳料位計采用射頻導(dǎo)納料位計、雷達料位計或音叉料位計。

本發(fā)明的粉煤給料控制方法，包括以下步驟：

(1)初始化條件檢查：鎖斗進料閥、鎖斗卸料閥、鎖斗充壓閥、第一鎖斗泄壓閥、第二鎖斗泄壓閥和壓力平衡閥關(guān)閉；

(2)中央控制器中的閥門動作計時器啟動，循環(huán)計時器啟動；

(3)依次開啟第二鎖斗泄壓閥和第一鎖斗泄壓閥，為粉煤鎖斗泄壓，當(dāng)鎖斗遠傳壓力計達到預(yù)設(shè)的報警值，中央控制器發(fā)出信號開啟鎖斗進料閥，由煤斗向粉煤鎖斗進料；

(4)當(dāng)鎖斗遠傳料位計達到預(yù)設(shè)的高報警值，關(guān)閉鎖斗進料閥，接著依次關(guān)閉第一鎖斗泄壓閥和第二鎖斗泄壓閥；

(5)開啟鎖斗充壓閥開始為粉煤鎖斗充壓，當(dāng)遠傳壓差計達到預(yù)設(shè)的報警值，關(guān)閉鎖斗充壓閥；

(6)執(zhí)行鎖斗抽吸控制過程(25)：打開鎖斗卸料閥，接著依次開啟第二鎖斗泄壓閥和第一鎖斗泄壓閥，啟動延時計時器，達到預(yù)設(shè)時間后，依次關(guān)閉第一鎖斗泄壓閥和第二鎖斗泄壓閥；

(7)執(zhí)行鎖斗卸料循環(huán)控制過程(26)：打開壓力平衡閥，閥開后啟動放料計時器，放料計時器達到預(yù)設(shè)值后，判斷鎖斗遠傳料位計是否達到預(yù)設(shè)的低報警值：若鎖斗遠傳料位計達到預(yù)設(shè)的低報警值，啟動延時計時器，達到設(shè)定時間后，依次關(guān)閉鎖斗卸料閥和壓力平衡閥，接著依次執(zhí)行步驟(8)、(9)；若鎖斗遠傳料位計未達到預(yù)設(shè)的低報警值，則依次關(guān)閉鎖斗卸料閥和壓力平衡閥，返回步驟(5)；

(8)判斷循環(huán)計時器是否超過預(yù)設(shè)值，若超時，程序結(jié)束；若未超時，循環(huán)計時器復(fù)位；

(9)判斷給料斗遠傳料位計是否達到預(yù)設(shè)的報警值：若給料斗遠傳料位計未達到預(yù)設(shè)的報警值，則等待；若給料斗遠傳料位計達到預(yù)設(shè)的報警值，則返回步驟(1)開始下一輪給料循環(huán)。

本發(fā)明的有益效果在于：

先進的粉煤給料控制方法。創(chuàng)造性的在給煤控制方法中設(shè)置鎖斗抽吸控制過程和鎖斗卸料循環(huán)控制過程，有效的提高了鎖斗下料效率，成功的實現(xiàn)粉煤自動、連續(xù)、穩(wěn)定、安全的加壓給料，解決了長久以來困擾煤化工行業(yè)的交變壓力下粉煤架橋和下料不暢等問題；可靠的控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)的時序控制精度高、抗干擾能力強、執(zhí)行效率高、失誤率小，大大降低了操作強度，提升了工藝流程的可靠性，實現(xiàn)了粉煤自動、連續(xù)、穩(wěn)定、安全的加壓給料。

進一步的通過設(shè)置鎖斗雙泄壓閥、閥位反饋裝置、雙電磁閥和閥門動作計時器，大幅降低了由閥門故障帶來的安全風(fēng)險和系統(tǒng)故障。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1、煤斗；2、粉煤鎖斗；3、粉煤給料斗；4、鎖斗進料閥；5、鎖斗卸料閥；6、鎖斗充壓閥；7、第一鎖斗泄壓閥；8、第二鎖斗泄壓閥；9、壓力平衡閥；10、給料斗穩(wěn)壓閥；11、鎖斗遠傳壓力計；12、給料斗遠傳壓力計；13、遠傳壓差計；14、鎖斗遠傳料位計；15、給料斗遠傳料位計；16、泄壓管線；17、平衡管線；18、氣源；19、中央控制器；20、順序控制單元；21、模擬量和開關(guān)量輸入/出單元；22、人機交互單元；23、現(xiàn)場通信單元；24、給料控制方法；25、鎖斗抽吸控制過程；26、鎖斗卸料循環(huán)控制過程；27、順控表模塊；28、邏輯圖模塊；29、三位置開關(guān)型sfc模塊；30、計時器模塊。

圖2為本發(fā)明中中央控制器19的原理圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細描述。

參見圖1，本發(fā)明的粉煤給料控制裝置包括給料裝置本體和控制系統(tǒng)；

所述的給料裝置本體包括依次相連的煤斗1、粉煤鎖斗2和粉煤給料斗3；

所述的控制系統(tǒng)包括中央控制器19以及與中央控制器19相連的自控閥和傳感器；

所述的自控閥包括安裝在煤斗1與粉煤鎖斗2之間的鎖斗進料閥4，安裝在粉煤鎖斗2與粉煤給料斗3之間的鎖斗卸料閥5，安裝在氣源18與粉煤鎖斗2之間的鎖斗充壓閥6，安裝在氣源18與粉煤給料斗3之間的給料斗穩(wěn)壓閥10，在煤斗1與粉煤鎖斗2之間連接有帶第一鎖斗泄壓閥7和第二鎖斗泄壓閥8的泄壓管線16，在粉煤鎖斗2與粉煤給料斗3之間連接有帶壓力平衡閥9的平衡管線17；

所述的傳感器包括安裝在粉煤鎖斗2本體上的鎖斗遠傳壓力計11和鎖斗遠傳料位計14，安裝在粉煤給料斗3本體上的給料斗遠傳壓力計12和給料斗遠傳料位計15，安裝在鎖斗遠傳壓力計11和給料斗遠傳壓力計12之間的遠傳壓差計13。

本發(fā)明的煤斗1為常壓設(shè)備，儲存足量的來自制粉系統(tǒng)的合格煤粉，確保在裝置運行期間持續(xù)向粉煤鎖斗2供料。

粉煤鎖斗2是交變壓力設(shè)備。上部通過鎖斗進料閥4與煤斗1相連，下部通過鎖斗卸料閥5與粉煤給料斗3相連。中央控制器19通過分析粉煤鎖斗2上安裝的鎖斗遠傳壓力計11和鎖斗遠傳料位計14傳回的模擬量信號，控制第一鎖斗泄壓閥7、第二鎖斗泄壓閥8、鎖斗充壓閥6、鎖斗進料閥4和鎖斗卸料閥5的啟閉，完成粉煤鎖斗2常壓收料和帶壓卸料的工藝過程。

粉煤鎖斗2的泄壓管線16上安裝有第一鎖斗泄壓閥7、第二鎖斗泄壓閥8，當(dāng)煤粉堵塞、卡死其中一個泄壓閥時，另一個泄壓閥很大幾率上能夠正常關(guān)閉。同時，本發(fā)明還通過設(shè)置閥位反饋裝置和閥門動作計時器，與上述設(shè)計聯(lián)合作用，大大降低了閥門故障帶來的安全風(fēng)險。

粉煤給料斗3是帶壓設(shè)備，其上安裝有給料斗穩(wěn)壓閥10、給料斗遠傳壓力計12和給料斗遠傳料位計15。壓力控制方面：給料斗穩(wěn)壓閥10和給料斗遠傳壓力計12構(gòu)成控制回路，中央控制器19通過分析給料斗遠傳壓力計12反饋的模擬量信號，相應(yīng)改變給料斗穩(wěn)壓閥10的開度，維持粉煤給料斗3的壓力穩(wěn)定。料位控制方面：當(dāng)放料計時器時間到后，即向中央控制器19發(fā)出聯(lián)鎖信號，關(guān)閉鎖斗卸料閥5，從而控制粉煤給料斗3的料位符合工藝要求。

鎖斗進料閥4和鎖斗卸料閥5均為耐磨盤閥，能有效避免煤粉卡死閥門情況的發(fā)生。鎖斗遠傳壓力計11和給料斗遠傳壓力計12采用間接取壓式壓力計，可有效防止粉煤堵塞取壓管線。鎖斗遠傳料位計14和給料斗遠傳料位計15采用的檢測技術(shù)不易掛料，避免了假料位的產(chǎn)生。

中央控制器19的順序控制單元20中設(shè)置了鎖斗抽吸控制過程25和鎖斗卸料循環(huán)控制過程26。鎖斗抽吸控制過程25是指開啟第一鎖斗泄壓閥7和第二鎖斗泄壓閥8，通過泄壓抽吸過程增強粉煤流動性，促使粉煤鎖斗2順利卸料。鎖斗卸料循環(huán)控制過程26是在粉煤鎖斗2放料計時時間到后，判斷鎖斗遠傳料位計14是否達到低報警值，否則重新執(zhí)行粉煤鎖斗2下料程序的過程。交變壓力給煤過程中，粉煤架橋?qū)е碌南铝侠щy經(jīng)常出現(xiàn)，通過設(shè)置鎖斗卸料循環(huán)控制過程26，可在粉煤鎖斗2下料不暢時重復(fù)松動和下料過程，大大降低了人為操作強度，避免了重復(fù)操作中失誤的產(chǎn)生。

本發(fā)明的粉煤給料控制方法，包括以下步驟：

(1)初始化條件檢查：

鎖斗進料閥4、鎖斗卸料閥5、鎖斗充壓閥6、第一鎖斗泄壓閥7、第二鎖斗泄壓閥8和壓力平衡閥9均處于關(guān)閉狀態(tài)；

(2)中央控制器19中的閥門動作計時器啟動，循環(huán)計時器啟動；

(3)依次開啟第二鎖斗泄壓閥8和第一鎖斗泄壓閥7，為粉煤鎖斗2泄壓。當(dāng)鎖斗遠傳壓力計11達到預(yù)設(shè)的報警值0～1000kpa時，中央控制器19發(fā)出信號開啟鎖斗進料閥4，由煤斗1向粉煤鎖斗(2)進料；

(4)當(dāng)鎖斗遠傳料位計14達到預(yù)設(shè)的高報警值0～90％，關(guān)閉鎖斗進料閥4，接著依次關(guān)閉第一鎖斗泄壓閥7和第二鎖斗泄壓閥8；

(5)開啟鎖斗充壓閥6開始為粉煤鎖斗2充壓，當(dāng)遠傳壓差計13達到預(yù)設(shè)的報警值0～1000kpa時，關(guān)閉鎖斗充壓閥6；

(6)執(zhí)行鎖斗抽吸控制過程25：打開鎖斗卸料閥5，接著依次開啟第二鎖斗泄壓閥8和第一鎖斗泄壓閥7，啟動延時計時器，計時到0～1000s后，依次關(guān)閉第一鎖斗泄壓閥7和第二鎖斗泄壓閥8；

(7)執(zhí)行鎖斗卸料循環(huán)控制過程26：打開壓力平衡閥9，閥開后啟動放料計時器，放料計時器達到0～2000s后，判斷鎖斗遠傳料位計14是否達到預(yù)設(shè)的低報警值0～90％：若鎖斗遠傳料位計14達到預(yù)設(shè)的低報警值0～90％，啟動延時計時器，計時到0～1000s后，依次關(guān)閉鎖斗卸料閥5和壓力平衡閥9，接著依次執(zhí)行步驟(8)、(9)；若鎖斗遠傳料位計14未達到預(yù)設(shè)的低報警值0～90％，則依次關(guān)閉鎖斗卸料閥5和壓力平衡閥9，返回步驟(5)；

(8)判斷循環(huán)計時器是否超過10～10000s。若超時，程序結(jié)束；若未超時，循環(huán)計時器復(fù)位；

(9)判斷給料斗遠傳料位計15是否達到報警值0～90％：若給料斗遠傳料位計15未達到報警值0～90％，則等待；若給料斗遠傳料位計15達到報警值0～90％，則返回步驟(1)開始下一輪給料循環(huán)。

參見圖2，一種粉煤給料控制裝置的中央控制器19基于分散型控制系統(tǒng)構(gòu)建，由順序控制單元20、模擬量和開關(guān)量輸入/出單元21、人機交互單元22和現(xiàn)場通信單元23構(gòu)成。

順序控制單元20包括順控表模塊27、邏輯圖模塊28、三位置開關(guān)型sfc模塊29、計時器模塊30，此四組模塊構(gòu)建了給料控制方法24、鎖斗抽吸控制過程25和鎖斗卸料循環(huán)控制過程26。

順控表模塊27包括順控功能塊自動運行模塊、順控故障送sis模塊、順控啟動動作模塊、順控復(fù)位動作模塊、順控停止動作模塊和循環(huán)計時器時間到動作模塊；邏輯圖模塊28包括順控啟動前條件判斷模塊、順控閥門互鎖模塊、粉煤鎖斗壓力低判斷模塊、粉煤鎖斗料位高判斷模塊、粉煤鎖斗料位低判斷模塊、粉煤給料斗料位低判斷模塊、壓差計高判斷模塊和順控畫面按鈕動作模塊；三位置開關(guān)型sfc模塊29包括順控主程序模塊；計時器模塊30包括循環(huán)計時器模塊、放料計時器模塊、閥門動作計時器模塊和延時計時器模塊。

操作員站發(fā)出的工藝參數(shù)和指令，經(jīng)由模擬量和開關(guān)量輸入/出單元21轉(zhuǎn)化后，經(jīng)人機交互單元22下發(fā)到順序控制單元20；同時，人機交互單元22能實時顯示順序控制的步驟和狀態(tài)，從而實現(xiàn)了操作人員實時掌控程序運行狀態(tài)、更改各項控制參數(shù)的目的，避免了人為操作的失誤，操作靈活度得以提高。

中央控制器19的順序控制單元20經(jīng)由現(xiàn)場通信單元23接收鎖斗遠傳壓力計11、鎖斗遠傳料位計14、給料斗遠傳壓力計12、給料斗遠傳料位計15、遠傳壓差計13的反饋信號，經(jīng)順序控制單元20內(nèi)置的給料控制方法24分析后產(chǎn)生相應(yīng)的時序動作指令，由現(xiàn)場通信單元23轉(zhuǎn)化為開關(guān)量信號，操縱相關(guān)閥門按指令啟閉，自動完成粉煤的加壓給料過程。