CN201028572Y - 一次风粉在线监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种一次风粉在线监测系统，该监测系统包括数据采集前端；它还包括风粉在线测量装置；测量装置它安装在锅炉一次风管道上，通过静压测量装置读取静压，测量静压的一次元件装置具有防磨、防堵功能，然后通过计算将静压转换成速度，采集的数据通过数据总线与数据采集前端连接，计算结果通过采集前端输出与计算机或DCS连接。本实用新型优点：①由于采用防磨、防堵的测量装置，减少了经常更换一次元件的麻烦；②整个系统采用数据前端进行采集和运算，安装调试方便；③采用数据总线将各部件进行连接，其抗干扰能力强；④风速测量准确，非常直观，便于运行人员监视；⑤使用方便；⑥安全性高、易于维护。

Description

一次风粉在线监测系统

技术领域

本实用新型涉及一种监测系统，特别是一种用在电厂等大型锅炉上的一次风、粉监测系统。

背景技术

火力发电厂中，采用四角切圆燃烧方式的锅炉最为普遍，对于四角布置的直流燃烧器，其风量和煤粉量分配的均匀性对锅炉安全和经济运行起着重要作用。同时保持合理的一、二次风速是建立良好的炉内空气动力工况和达到高效稳燃的重要条件。

燃煤锅炉的一次风速和管内煤粉浓度以及二次风速的大小，对燃烧效果有很大影响。目前许多电厂锅炉在实际运行时，对一、二次风速的监测广泛采用静压表(即监测一、二次风道的静压值)间接地反映风、粉运行的方法。这种传统的监测方式对锅炉优化运行和燃烧配风调整存在直观性差、准确性低等缺点。由于缺乏有效的一、二次风速在线监测手段，运行人员在很大程度上盲目进行调整，往往导致一、二次风比例严重失调、二次风门状态混乱，堵管事件频繁发生，个别一次风管磨损严重，角缺风或喷口缺风甚至无风，引发炉内火焰中心偏斜、燃烧不稳，从而发生熄火放炮，水冷壁局部结焦及炉内爆管，灰渣可燃物增大、排烟温度升高和锅炉效率偏低等问题。

通常情况下，火力发电厂燃煤锅炉制粉系统分成三种形式：燃用无烟煤或贫煤的热风送粉中储式制粉系统、燃用烟煤的乏气送粉中储式制粉系统以及燃用烟煤或褐煤的直吹式制粉系统(其中也包括双进双出钢球磨煤机直吹式制粉系统)。制粉系统的形式对一次风、粉在线监测系统一次元件(动压管或静压管)工作的可靠性和测量数据的精度有很大影响。制粉系统形式不同，对一次元件的技术要求也不同。

①热风送粉制粉系统：在热风送粉制粉系统中，一次元件安装在混合器前的热风管段，因此，一次元件没有磨损和堵塞问题。热风送粉中储式制粉系统一次风、粉在线监测技术目前较为成熟且已广泛应用，主要技术原理是测定煤粉、空气和煤粉空气混合物的温度以及空气流量，利用煤粉与热空气混合过程的热平衡来确定煤粉浓度、流量。但由于这种技术是以风粉温度的变化作为测量的基础，因而它对乏气送粉中储式制粉系统及直吹式制粉系统并不能适用。

②乏气送粉的制粉系统：在中储式乏气送粉的制粉系统中，乏气中带有少量的煤粉，即使一次元件安装在风粉混合器前，也有磨损和堵塞的问题。国内几家单位在一次风粉在线监测技术的应用中由于没有解决其中的关键性问题，普遍存在着堵塞、速度波动、测量偏差大等问题，实际上也并没有取得成功，因此一次风粉在线监测技术在乏气制粉系统中并没有得到推广应用。

③直吹式制粉系统：直吹式制粉系统安装一次风粉在线监测装置，因煤粉浓度很大，其一次元件磨损和堵塞问题较乏气送粉系统更严重，准确测量数据更具有难度。

现有用于直吹式制粉系统的监测系统是利用防堵、防磨动压探头，测量含尘气流中代表点的动压；同时利用防堵静压测量装置准确测量某一代表管段的阻力。该动压、阻力与气流速度、煤粉浓度有关，根据气流速度、煤粉浓度与测得的动压和阻力之间的关系以及通过现场试验标定得出的系数，得出被测含尘气流流速和煤粉浓度。其关键技术采用了小流速洁净压缩空气连续吹扫探头，解决探头堵塞问题，采用特殊材料解决探头磨损的问题。但该项技术过于复杂，其中的关键技术是否已解决，还有待于在实际应用中检验。

目前国际、国内尚无广泛应用的适合于中储式乏气送粉制粉系统的一次风粉监测技术(同时适合于直吹式制粉系统)。为满足运行优化包括低NOx燃烧控制的要求，非常有必要研究开发一种可靠、准确的并在工业上广泛应用的一次风粉在线监测技术。

通过以上比较，可知在乏气送粉制粉系统或在直吹式制粉系统上使用一次风粉在线监测系统，其关键技术是如何解决一次元件的磨损和堵塞的问题以及测量数据的精度。

要解决以上问题必须依靠科学的监测手段，才能直观地反映出一次风、粉的运行情况，才能使司炉有的放矢地进行调节，以保持锅炉燃烧系统最佳的风、煤比，保证锅炉安全、经济运行。

因此，开发有效的锅炉一次风、粉在线监测技术对于提高锅炉的运行水平以及安全和经济性有着重要的意义。

发明内容

发明目的：本实用新型提供一种一次风粉在线监测装置，其目的在于解决目前许多电厂锅炉在实际运行时，对一、二次风速的监测广泛采用静压表直接测得的结果，只能间接地反映风、粉的运行情况，这种监测方式对锅炉优化运行和燃烧配风调整存在直观性差、准确性低，且存在探头易磨损等缺点。不利于运行人员针对锅炉的情况进行有效调节一、二次风，导致锅炉效率偏低等方面存在的问题。

技术方案：本实用新型是通过以下技术方案来实现的：

一种一次风粉在线监测系统，该监测系统包括处理数据的计算机、数据采集模块；其特征在于：它还包括风粉在线监测器和测量装置；测量装置采用防磨、防堵的一次元件，它设置在被监测的锅炉内，它的输出通过数据总线与数据采集模块连接，数据采集模块的输出与风粉在线监测器连接，风粉在线监测器的输出与处理数据的计算机连接。

测量装置采用防磨、防堵结构，测量装置的取压管设置在一次风管道的侧壁上，取压管后端设有丝堵和连接管，取压管上设有稳压器，稳压器后端设有第二连接管，测量装置的后端与压力传感器、压力变送器和温度变送器连接。

风粉在线监测器采用嵌入式计算机，其上设有用于与处理数据的计算机连接的10/100M以太网接口、与数据采集模块连接的RS-485接口、与数据总线连接的RS-232接口。

优点及效果：通过本实用新型技术方案的实施，能够很好地解决目前许多电厂锅炉在实际运行时，对一、二次风速的监测广泛采用静压表直接得出的结果进行监测，它只能间接地反映风、粉的运行情况，对锅炉优化运行和燃烧配风调整存在直观性差、准确性低及测头易磨损、堵塞等缺点。不利于运行人员针对锅炉的情况进行有效调节一、二次风，导致锅炉效率偏低等方面存在的问题。

本实用新型优点如下：

①由于采用压缩空气吹扫装置，实现了测量装置的防磨、防堵；

②整个系统采用现有的计算机系统，安装调试方便；

③采用数据总线将各部件进行连接，其抗干扰能力强；

④风速测量准确，在处理数据的计算机中可直接得到结果，非常直观，便于工作人员操作；

⑤使用方便；

本系统的软件操作画面功能强大，操作简单明了，易于掌握，运行人员只需用10分钟就可学会操作方法。

⑥安全性高、易于维护；

由于系统采用集散式系统进行数据采集，且系统具有3000V电压隔离能力。系统中的模块具有热插拔能力，系统维护可带电运行。由于模块间独立性强，所以更换元件时也非常快速、方便。

⑦取压装置简单、可靠；

⑧系统具有可扩充能力。

附图说明

图1为本实用新型各部分连接示意图；

图2为本实用新型中的测量装置的结构示意图；

图3为吹扫装置连接示意图；

图4为本实用新型用在乏气送粉制粉系统测量装置设置的测点的示意图；

图5为本实用新型中静压测点在锅炉中设置的示意图。

具体实施方式

本实用新型很好的解决了目前国际、国内尚无广泛应用的适合于中储式乏气送粉制粉系统的一次风粉监测技术(同时适合于直吹式制粉系统)。为满足运行优化包括低NOx燃烧控制的要求，提供一种可靠、准确的并在工业上可广泛应用的一次风粉在线监测技术。

也解决了在乏气送粉制粉系统或在直吹式制粉系统上使用一次风粉在线监测系统时一次元件的磨损和堵塞的问题以及保证了测量数据的精度。

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式详细说明如下，但不因具体的实施例限制本实用新型。

如附图1所示，本实用新型是一种一次风粉在线监测系统，该监测系统包括处理数据的计算机3、数据采集模块6、7和测量装置，它还包括风粉在线监测器4和压缩空气吹扫装置；测量装置设置在被监测的锅炉内，它与压缩空气吹扫装置连接，它的输出通过数据总线与数据采集模块6、7连接，数据采集模块6、7的输出与风粉在线监测器4连接，风粉在线监测器4的输出与处理数据的计算机3连接，处理数据的计算机通过网关机5、连接到厂内的DCS系统8和MIS数据库1上。

如图2所示，测量装置采用防磨、防堵结构，测量装置的取压管21设置在一次风管道26的侧壁上，取压管21后端设有丝堵23和连接管24，取压管21上设有稳压器22，稳压器22后端设有第二连接管25，测量装置的后端与压力传感器、压力变送器和温度变送器连接。它后端连接压力传感器9、压力变送器10和温度变送器11。

一次风速在线监测系统的好坏取绝于压力变送器的测量精度，本系统采用压力变送器为美国西特公司的产品，测量精度高，并且运行稳定，故障率低。经过现场逐一标定，风速测量准确。

风粉在线监测器4采用嵌入式计算机，其上设有用于与处理数据的计算机连接的10/100M以太网接口、与数据采集模块连接的RS-485接口、与数据总线连接的RS-232接口。

如图所示，压缩空气吹扫装置由为吹扫灰尘提供风源的风源管路、电磁总阀和电磁阀构成，吹扫用的风源管路通过电磁总阀和电磁阀与测量装置连接。

(1)本实用新型在乏气送粉制粉系统中应用具体设置如下：

①设计原则：提高锅炉运行的安全性、经济性，监测系统工作可靠，数据准确，为运行人员在线监测一次风、粉的运行状况，以便对制粉系统以及燃烧工况及时进行调整，提高锅炉运行的安全性、经济性；

②一次元件必须防磨、防堵：由于监测系统的一次元件安装在乏气送粉的管道上，乏气携带制粉量10％左右的煤粉，并且风速较高，在30m/s左右，因此，一次元件必须考虑磨损、堵塞的问题，否则影响监测的准确性和可靠性，失去研制、开发的意义；

③降低成本，易于维护：尽量简化系统，电厂可以自己维护，更换备件。而且操作简易，不需要培训；

④界面直观，操作方便：系统界面完全按WINDOWS界面风格设计，切换方便，准确直观；

基于上述要求，发明人设计了一套软、硬件方案，并采用在电厂应用的成熟稳定的变送器，结合互联网监控软件，实现一次风、粉实时在线监测。本实用新型一次风粉在线监测系统工作原理如图5所示：图中81、煤粉仓；83、给粉机；84、混合管；86、锅炉炉膛；67、测量装置。

根据乏气送粉制粉系统的特点，通过与热风送粉制粉系统上应用的一次风粉在线技术对比分析，决定在乏气送粉制粉系统上采用测量静压，然后将静压再转换成速度的监测方法。

如图5，该方法的原理：静压测点经煤粉混合器至燃烧器喷口之间的阻力与一次风速度和煤粉浓度等有关，通过数学模型建立一次风速度、煤粉浓度与静压测点至燃烧器喷口之间的压差所形成的数学关系，并通过锅炉冷态试验，确定出系统阻力系数，然后，通过对一次风管系统中的风压、排粉风机出口温度以及给粉机转速等信号的采集、转化后，输送至监控核心进行数据处理，计算结果数据通过两个途径发布出去：一是通过以太网独立发布，用户可以在任何以太联网的计算机上通过浏览器观看；二是通过网关计算机，以专用通信协议方式发布数据，用来连接到厂内DCS系统中。

(2)管道一次风速：

采用静压法测量一次风管静压，利用压力变送器将压力信号转换成标准电信号送入监控核心，其基本原理为：

根据测压管测得的气流静压计算气流速度。计算关系为：

$v_1=\sqrt{\frac{2\×\mathrm{\ΔP}}{\mathrm{\ρ\ζ}(1+\mathrm{k\μ})}}---\left(1\right)$

式中：v₁——管道平均一次风速，m/s；

ΔP——测点与燃烧器喷口之间的压差，Pa；

其中，ΔP＝P_s-P_pk    (2)

式中：P_s——测点处静压值，Pa；

P_pk——喷口处静压值，通过实测获得，Pa；

ρ——乏气密度，kg/m³；

ρ＝273ρ₀/(273+t)·(P_a+P_s)/P_a    (3)

式中：ρ₀——湿空气密度，kg/m³；

t——乏气温度，取排粉风机出口温度，℃

ξ——系统阻力系数，通过冷态试验确定；

μ——煤粉浓度，通过迭代计算得出，kg/kg；

k——煤粉浓度修正系数，取0.75；

P_a——标准大气压，101325Pa。

(3)喷口一次风速：

一次风燃烧器喷口速度，由流体质量守恒方程求得：

v＝v₁A/A_pk           (4)

式中：v——喷口一次风速，m/s；

A_pk——喷口截面积，m²；

A——点处截面积，m²；

试验测点的设置见图4，图中81、煤粉仓；83、给粉机；67、测量装置。

(4)一次风量

一次风流量计算：

Q＝Av          (5)

Q_m＝Av×ρ     (6)

式中：Q——一次风体积流量，m³/s；

Q_m——一次风质量流量，kg/s。

(5)温度的测量

为了降低成本，简化系统，考虑到乏气送粉制粉系统运行时排粉风机出入口温度变化很小，因此，利用排粉风机的入口温度作为一次风管道的温度。这样可减少温度的测量点数，将16个管道温度测点减少到2个，降低使用热偶的成本。通过数据采集模块将温度信号转化成数字信号送入监控核心。

(6)煤粉浓度的测量

煤粉浓度通常采用下列计算公式进行计算。

μ＝B(1-ΔM)/Q_m         (6)

式中

B——锅炉燃煤量，kg/s；

Q_m——一次风量，kg/s；

ΔM——每公斤原煤被干燥所蒸发的水分，kg/kg；

ΔM＝(M_ar-M_pc)/(100-M_pc)    (7)

式中

M_ar——原煤收到基水分，％；

M_pc——煤粉水分，％；

考虑到实际过程煤质及其水分经常变化，很难及时进行取样分析，因此，通过给粉机转速表示煤粉浓度，给粉机转速的范围根据燃烧煤种等现场条件确定。

μ＝G/Q_m

(8)

其中

G＝(n/n₀)·G₀    (9)

式中

n——给粉机实际转速，r/min；

n₀——给粉机额定转速，r/min；

G₀——额定转速煤粉量，kg/s。

(7)一次元件防磨、防堵

在乏气送粉的制粉系统中安装一次风粉在线监测系统，实际应用中的关键问题在于一次元件工作的可靠性，即一次元件的磨损和堵塞问题。因此，在阜新发电厂200MW机组锅炉开发应用能够直接测取静压，然后转化成速度的一次风、粉在线监测装置。静压取压方式具有防磨、防堵的功能，但个别情况下，系统仍会发生测量装置的堵塞问题，因此在系统中设计了压缩空气吹扫系统，使一次风粉在线监测系统更加可靠，能够解决一次元件在运行中的堵塞问题。

一次风、粉在线监测装置，具有防磨、防堵，一次风速直观的技术特点，因而简单实用，对锅炉运行的安全性、经济性有着深远的意义。

(8)压缩空气吹扫系统工作原理

吹扫原理如下：首先关闭测量管路上的电磁阀，然后打开吹扫管路上的电磁阀，用压缩空气进行吹扫。吹扫完毕后将吹扫管路上的电磁阀关闭，再打开测量管路上的电磁阀，恢复工作状态。吹扫装置具体见图3，图中61、提供风源的风源管路；62、电磁总阀；63、64、电磁阀；65、压力变送器；66、管道；67、测量装置。

(9)主要参数的选取

采用数学模型(1)实现由静压向速度的转换，需考虑模型计算的准确性，使之必须具有一定的精度，以符合工程的要求，有些参数需通过试验测量外，其它参数则直接给定。如浓度修正系数、乏气密度、煤粉浓度等。

下面以2003年抚顺发电厂2号炉冷态空气动力场试验数据以及热态下的运行参数为依据，利用公式(1)进行计算、比较，以验证这些参数以及建立的数学模型是否合理。需要说明的是，热态下的一次风速并没有实际测量，而是采用公式(1)计算得出的，通过与表盘显示的冷、热态一次风压比较来看，数学模型是合理的。

表3为2003年抚顺发电有限公司2号炉冷态空气动力场试验数据。由表3中的2号管可看出，在管道风速24.5m/s时，对应的管道一次风压为2.2kPa，可以预测在冷态下管道风速28m/s时，对应的一次风压为3kPa左右。

表3冷态下一次风管道风速测量结果

管道编号	阀门开度	DCS静压	管道风速(m/s)				平均(m/s
								1	2	3	4
			1	100％	2.04kPa	24						25.8	25.4	24.6	25
2	85％	2.2kPa					32	25.5	23	17.5	24.5
			3	100％	2.01kPa	32.3						24.1	21.5	19.7	24.4
4	100％	2.5kPa					23.2	24.6	24.6	24	24.1
			5	100％	2.61kPa	22.7						24.9	24.2	25.5	24.3
6	100％	2.31kPa					18.3	22.2	26	28.3	23.7
			7	100％	2.43kPa	24.9						25.1	25.9	26.1	25.5
8	100％	2.32kPa					20.3	22.4	23.5	24	22.5
			9	100％	2.04kPa	18.8						23.5	26	27.8	24
10	100％	2.28kPa					24.9	26.8	24.8	24.7	25.3
			11	100％	2.33kPa	23.5						25.1	26	26.3	25.2
12	100％	1.83kPa					19.7	22.5	26.7	28.1	24.3
			13	100％	2.09kPa	29.2						26.4	22.5	18.7	24.2
14	90％	2.11kPa					23.7	25.9	26.6	27.5	26
			15	90％	2.19kPa	26.3						26.8	24.9	22.4	25.1
16	100％	2.24kPa					29.2	26	23.4	19.6	24.6

(10)煤粉体积

煤是一种脆性的物质，在机械力的作用下被粉碎成煤粉。在一般的磨煤设备中，褐煤的最大粒径可达1000～1500μm，无烟煤的最大粒径为200～250μm，大部分煤粉的尺寸为20～90μm。煤粉的形状既不是球形，也不是方形，是一种无规则的多面体。它的表面积很大，比同体积的正方体的表面积要大100倍以上，这对燃烧的组织是很有利的。煤粉和空气的比重相差很大，1kg煤粉的体积大约只有1kg空气体积的1/2000，即1kg空气的体积比同等重量的煤粉体积大2000倍左右。运行中的煤粉锅炉一次风中的煤粉浓度为0.3～0.5kg/kg，因此一次风中的煤粉体积微乎其微，没有必要考虑煤粉的体积。因此，在计算风管风速及喷口流速时，不计煤粉的体积。

(11)煤粉浓度及其修正系数

表4为煤粉浓度及其修正系数对计算结果影响的汇总结果。

据有关资料介绍，煤粉浓度修正系数在0.73～0.77之间。由表4中看出煤粉浓度修正系数采用0.73～0.77时，速度偏差不大，约0.2m/s，可见，煤粉浓度修正系数的变化对计算风速的影响很小。

试验中选取煤粉浓度修正系数为0.75，介于0.73～0.77之间。

煤粉浓度在0.3～0.5kg/kg时，一次风计算速度与设计值偏差在0.6～1m/s之间，设计条件下的煤粉浓度为0.33kg/kg，而在乏气送粉制粉系统中实际煤粉浓度基本在0.3～0.4kg/kg之间，一次风计算速度与设计值偏差在0.2～0.6m/s之间，因此，煤粉浓度对计算结果的影响也很小。试验中煤粉浓度通过迭代计算确定。

表4煤粉浓度及其修正系数对计算结果的影响比较

冷态下DCS静压(kPa)	热态下DCS静压(kPa)	阻力系数	乏气密度(kg/m3)	煤粉浓度(kg/kg)	煤粉浓度修正系数	冷态管道风速(m/s)	热态管道风速(m/s)	设计管道风速(m/s)
									2.2	3.1	6.12	1.285	0.4	0.73	24.5	27.3	27.4
2.2	3.1	6.12	1.285	0.4	0.75	24.5	27.2	27.4
									2.2	3.1	6.12	1.285	0.4	0.77	24.5	27.1	27.4
2.2	3.1	6.12	1.285	0.5	0.75	24.5	26.4	27.4
									2.2	3.1	6.12	1.285	0.3	0.75	24.5	28	27.4

(12)全程煤粉浓度修正，静压测点的设置如图5所示，

采用公式(1)进行计算时还需说明的是，由于静压测点位置如距离煤粉混合器有一定的距离，去掉90°弯头的尺寸，一般为5m左右，见图5。一般情况下200MW机组锅炉管道静压测点距离煤粉混合器的长度再外加一个弯头，在设计风速下，其计算阻力为120Pa左右，若考虑煤粉浓度的影响，这部分阻力最多为154Pa，与纯空气状态下的阻力相比，高出32Pa，而热态下每根管道的平均静压测点与燃烧器喷口之间的阻力大约为3000Pa，因此这段阻力只有全程阻力的1％左右。因此在阻力计算时可考虑管道全程的煤粉浓度修正，而不必分段计算，这样经过简化后并不会影响风速计算，从而在工程上使静压转化为速度成为可能。

(13)管道堵塞、喷口结渣时采取的措施

当遇到个别管道堵塞或喷口处结焦时，采用公式(1)计算出的速度会较正常时大很多，这一点与采用动压监测的方式不同。因此，设定了报警功能，根据冷态试验和计算，规定出速度的上下界限，运行时若超出界限，进行报警，及时提醒运行人员采取相应的措施。同时，仍保留显示静压的功能，若速度显示异常，可结合静压的变化趋势进行监测、判断。

(14)乏气送粉制粉系统一次风粉在线监测系统构成：

以风粉在线监测器为核心设备，构成整个监测系统。

风粉在线监测器有一个以太网接口、一个RS-485串口和一个RS-232串口。

数据采集模块通过RS-485连接到风粉在线监测器上。风粉在线监测器通过采集模块获得原始数据，进行相应计算。计算结果数据通过两个途径发布出去：一是通过以太网独立发布，用户可以在任何以太联网的计算机上通过浏览器观看；二是通过Modbus协议方式发布数据，用来连接到厂内DCS系统中。

每台200MW机组有两个排粉风机，16条输粉管。需要测量的物理量是

●排粉风机入口温度，2个

●给粉机转速，16个

●乏气风管压力，16个

这些物理量的测量方法如下：

每条输煤管，在混合器之前，安装1个压力变送器，选用标准4～20mA输出的模拟变送器。温度采用热电偶测量，通过温度变送器转为4～20mA信号。给粉机转速的测量，需要从现有DCS系统中提取：现有DCS系统中，已有给粉机转速4～20mA信号，通过一个1转2的信号调理模块取出转速信息。

监控硬件选用台湾研华4017模块，该模块价格低，有8路模拟量输入，简单易用。图1为本实用新型系统总体的连接图，图系统数据流图如图10所示。

(15)风粉在线监测器

风粉在线监测器是一台专用的嵌入式计算机。采用网络方式与电厂的生产系统连接，电厂用标准的IE就可以实现监控功能。同时以Modbus方式将数据发送给厂内计算机监控系统。风粉在线监测器具备计算功能，全部计算都在这里完成，向上级输送的是结果数据，保证关键技术不会泄漏。

10/100M以太网接口把风粉在线监测器连入计算机网络，这是唯一必需的标准接口，用于系统配置、管理，数据监控、查询。

(16)系统配置

●GX1-300MHz CPU

●128M SDRAM

●PCI、PC/104+扩展总线

●30G 2.5″HDD

(16)接口

●10/100M以太网

●RS-485，用于连接采集模块

● RS-232，用于Modbus接口

(17)采集系统

输入通道连线接法：每个4017有8个通道，其中通道0～5为差分通道，例如通道0的两根接线分别为Vin0+和Vin0-，通道6～7为单端通道，共用一根AGND线。通道分配见表6。

表6通道分配表

煤仓	输煤管	物理量	地址	通道	煤仓	输煤管	物理量	地址	通道
										1		温度	1	4	2		温度	5	4
1	静压P	1	0	1	静压P	5	0
								2	静压P		1	1	2	静压P		5	1
3	静压P	1	2	3	静压P	5	2
								4	静压P		1	3	4	静压P		5	3
5	静压P	2	0	5	静压P	6	0
								6	静压P		2	1	6	静压P		6	1
7	静压P	2	2	7	静压P	6	2
								8	静压P		2	3	8	静压P		6	3
1	1	静压P	3	0	2	1	静压P											7	0
								2	静压P	3	1	2	静压P	7	1
	3	静压P	3	2		3	静压P									7	2
								4	静压P	3	3	4	静压P	7	3
	5	静压P	4	0		5	静压P									8	0

	6	静压P	4	1		6	静压P	8	1
										7	静压P	4	2	7	静压P	8	2
	8	静压P	4	3		8	静压P	8	3

压力变送器连接方式：压力变送器输出为4～20mA信号，需要一个250Ω精密电阻转换成电压信号。

压力变送器连接在4017的两管线间接一个250欧姆的电阻R。

温度变送器输出为4～20mA信号，需要一个250Ω精密电阻R1转换成1～5V电压信号。

温度变送器为两线工作方式，供电与输出在同一对导线上。变送器与250Ω精密电阻串联，连接到电源上。精密电阻两端连接到4017的输入端。

(18)系统软件功能

本系统软件分为以下几个部分：

◆数据采集软件包

负责接收1-7000模块所采集的现场信号；

◆数据计算软件包

负责将采集来的原始数据进行处理、运算，生成所需的各种数据；

◆数据输出接口

负责将各种数据以Modbus方式上报给其他应用系统；

◆图形组态软件包

将用户所需数据以各种形式显示在屏幕上，如：各风管一次风速棒图、一次风煤粉浓度棒图等；

◆历史数据处理软件包

将实时数据经过压缩后存入历史数据库中，使用户可以在任意时刻以历史数据趋势曲线的形式查询以前的数据信息。

(19)系统技术参数

①工作电源：AC220V±10％：

②工作温度：-10℃～60℃：

③箱体、柜体防护等级：压力数采箱IP55，温度数采箱IP66；

④历史数据存储时间：≥1年；

⑤一次元件寿命：≥8年。

本实用新型一次风粉在线监测系统特点

①防磨、防堵

②系统安装调试方便

由于系统采用RS-485总线，系统安装过程中，数据采集元件及模块均放置于现场，工作站放置在主控室里的控制盘上，现场与主控之间只需一根4芯屏蔽电缆连接(两芯作RS-485总线用，另两芯作DC24V电源线用)，安装调试非常方便。

③抗干扰能力强

由于数据采集元件均放于现场，采用R5-485总线，抗现场电磁信号干扰的能力都很强。

④风速测量准确

一次风速在线监测系统的好坏取绝于压力变送器的测量精度，本系统采用压力变送器为美国西特公司的产品，测量精度高，并且运行稳定，故障率低。经过现场逐一标定，风速测量准确。

⑤使用方便

本系统画面功能强大，操作简单明了，易于掌握，运行人员只需用10分钟就可学会操作方法。

⑥安全性高、易于维护

由于系统采用集散式系统进行数据采集，且系统具有3000V电压隔离能力。系统中的模块具有热插拔能力，系统维护可带电运行。由于模块间独立性强，所以更换元件时也非常快速、方便。

⑦取压装置简单、可靠

⑧系统具有可扩充能力

本实用新型的一次风粉在线监测系统主要功能如下：

①准确实现一次风速、风量的在线监测。运行人员通过监测各喷口风速，并通过调整一次风挡板开度，确保四角配风均匀，防止炉内气流偏斜和火焰贴边等问题。

②准确实现一次风速煤粉浓度在线监测。运行人员在风速调平的基础上，通过调节给粉机转速调节一次风管的煤粉浓度，避免出现个别燃烧器煤粉浓度偏高或偏低，保持锅炉燃烧稳定，提高锅炉的燃烧效率。

③静压显示。同时保留静压显示功能，可利用这项功能，帮助运行人员在一次风速显示异常时，利用静压的变化进行判断。

④准确实现一次风温在线监测。利用排粉风机的入口温度作为一次风的温度。因为粉仓温度与排粉风机入口温度非常接近，乏气与煤粉混合后温度变化很小。因此，这种方式不仅减少了温度测点，简化了系统，而且降低了系统成本。

⑤历史数据查询。通过所需查询参数的选择和查询时间段的输入，可查询历史数据，时间设定为1年。

⑥历史曲线回顾。通过对参数的选择，可以改变所显示曲线时间范围和量程。

⑦报表打印。设置日报表、月报表，并分别打印。

⑧一次风管堵粉、喷口结焦报警。当一次风管内发生堵管或喷口结焦时，通过设置速度上、下界限，监测系统会自动发出报警信号，使运行人员及时采取措施。

结论

将本实用新型在阜新发电厂200MW机组锅炉中应用本实用新型的一次风粉在线监测系统装置，由于采用直接测取静压，然后转化成速度的方法，并设计有压缩空气吹扫装置，因而能够彻底解决磨损和堵塞的问题。

乏气送粉制粉系统一次风粉在线装置，具有防磨、防堵，测量数据准确且直观的技术特点。

一次风粉在线监测系统对于提高锅炉的安全和经济性，优化锅炉运行有着深远的意义。

一次风粉在线系统装置采用智能模块技术构建的自动化系统，能极大地提高设备的技术含量，方便了系统集成工作。

采用网络方式与电厂的生产系统连接，任何一台安装有浏览器的计算机，可以对一次风粉在线系统的状态进行动态监控，随时获得最新数据。

Claims (3)

1.一种一次风粉在线监测系统，该监测系统包括处理数据的计算机、数据采集模块；其特征在于：它还包括风粉在线监测器和测量装置；测量装置采用防磨、防堵的一次元件，它设置在被监测的锅炉内，它的输出通过数据总线与数据采集模块连接，数据采集模块的输出与风粉在线监测器连接，风粉在线监测器的输出与处理数据的计算机连接。

2.根据权利要求1所述的一次风粉在线监测系统，其特征在于：测量装置采用防磨、防堵结构，测量装置的取压管(21)设置在一次风管道(26)的侧壁上，取压管(21)后端设有丝堵(23)和连接管(24)，取压管(21)上设有稳压器(22)，稳压器(22)后端设有第二连接管(25)，测量装置的后端与压力传感器、压力变送器和温度变送器连接。

3.根据权利要求1所述的一次风粉在线监测系统，其特征在于：风粉在线监测器采用嵌入式计算机，其上设有用于与处理数据的计算机连接的10/100M以太网接口、与数据采集模块连接的RS-485接口、与数据总线连接的RS-232接口。

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