磨煤机料位测量方法回顾与展望

仪器仪表用户　文章编号：１６７１—１０４１（２００８）Ｏ６—０００１—０２　口综述口　磨煤机料位测量方法回顾与展望　荆晶，孙建平，顾崇廉　（华北电力大学，保定０７１００３）　摘要：针对球磨机运行特性。有效监测及控制钢球磨煤机的料位，是制　粉系统实现优化运行、节能降耗的关键。本文对目前磨煤机料位测量　中采用的几种主要测量方式做了介绍，并对磨煤机料位的测量进行了　展望。　关键词：磨煤机；料位；监测　中图分类号：ＴＰ２７３　文献标识码：Ａ　Ｔｈｅ　ｒｅｖｉｅｗ　ａｎｄ　ｏｕｔｌｏｏｋ　ｏｆ　ｍｉｌｌ　ｌｅｖｅｌ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　ＪＩＮＧ　Ｊｉｎｇ，ＳＵＮ　Ｊｉａｎ－ｐｉｎｇ，ＧＵ　Ｃｈｏｎｇ－ｌｉａｎ　（Ｎｏａｈ　Ｃｈｉｎａ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｐｏｗｅｒ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂａｏｄｉｎｇ　０７１００３，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｖｉｅｗ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｂａｌ　ｌｍｉｌｌ　ｏｐｅｒａｔｉｎｇ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ，ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ　ｍｏｎｉｔｏｒ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｃｏｎｔｒｏｉ　ｂａｌｆ　ｍｉｌｌｓ　ｍａｔｅｒｉａｆ　ｐｏｓｉｔｉｏｎ　ｉＳ　ｔｈｅ　ｍｉｌｌｉｎｇ　ｓｙｓ—　ｔｅｒｎ　ｒｅａｌｉｚｅｓ　ｔｈｅ　ｋｅｙ　ｗｈｉｃｈ　ｔｈｅ　ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ　ｍｏｖｅｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｅｎｅｒｇｙ　ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ　ｆａｌ　ｌｃｏｎｓｕｍｅ．Ｔｈｉｓ　ａｒｔｉｃｌｅ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ　ｓｅｖｅｒａＩ　ｍａｉｎ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　ｍｏｄｅｓ　ｗｈｉｃｈ　ｕｓｅｓ　ｔＯ　ｐｒｅｓｅｎｔ　ｃｏａｌ　ｐｕｌｖｅｒｉｚｅｒ　ｍａｔｅｄａｆ　ｐｏｓｉｔｉｏｎ　ｓｕｒｖｅｙ　ａｎｄ　ｈａｓ　ｃａｒｒｉｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｆｏｒｅｃａｓｔ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｃｏａｌ　ｐｕｌｖｅｒｉｚｅｒ　ｍａｔｅｒｉａｌ　ｐｏｓｉｔｉｏｎｓ　ｓｕｒｖｅｙ．　Ｋｅｙ　ＷＯｒｄｓ：ｃｏａｌ　ｐｕｌｖｅｒｉｚｅｒ；ｌｅｖｅｌ；ｍｏｎｉｔｏｒ　１　引言　在我国的电力行业，尽管现在核能、风能、水能、太阳能等　发电方式发展迅速，但是以煤炭发电仍然是我国电厂发电的　主要方式。磨煤机是火电厂发电正常运行的重要辅机之一，　长期手动控制磨煤机的运行不但容易造成超温、空煤和跑煤　等事故，而且也不能长期使球磨机保持最大出力运行，导致单　位磨煤电耗增加。为了提高劳动生产率和自动化管理水平，　火电厂需要对煤仓的料位进行连续的监测和控制，随时掌握　仓内的储煤情况，确保各个生产环节及整个系统安全、高效。　由于煤仓内环境恶劣、结构比较复杂，而且防爆要求高，再加　上传统的煤仓加料方式各种各样，煤仓料位的准确监测一直　是个难题。　２球磨机运行特性　≥　静　签　嚣　麴　嚣　存爆量，％　图１存煤量与球磨机功率图　如图ｌ所示，曲线ｌ表征球磨机总功率和存煤量的关系，陆　线２表征球磨机无效碰撞功率和存煤量的关系，曲线３表征球　磨机有效功率即球磨机出力和存煤量的关系，曲线４表征球磨　机进出口差压与存煤量的关系。该图分为ａ、ｂ、Ｃ、ｄ四个区域。　在ａ区时球磨机耗电量大，出力小，不合理；在ｃ区ｄ区时容易堵　欢迎订阅欢迎撰稿欢迎发布产品广告信息　煤，应该避免；在ｂ区状况最好，应使磨煤机在高出力下安全工作。　３磨煤机料位测量方法回顾　磨煤机煤量的测量按照被测参量来分可以被分为热工量　中的物位检测技术。由于物位检测对象种类繁多，检测的条件　和环境也有很大差别，所以物位检测的方法有多种多样。我们　在测量磨煤机料位时用到的电容式、电感式等物位测量仪表　属于电气式物位检测；悬垂式、音叉式物位检测仪表属于机械　接触式物位检测；而超声波式、核辐射式则属于其他物位检测　方式。　３．１电气式物位检测　将物位的变化转化为某些电量参数的变化来测量液位。　电容式料位计原理是插入料仓中的电极与料仓壁之间构成电　容器，检测元件是两个同轴圆筒电极组成的电容器，其电容　量为：　２　ＩＬ　。一ｌｎＤ／ｄ　式中，，Ｊ是极板长度；Ｄ，ｄ是指外电极内径及内电极外径；ｓ．是　指极板间介质的介电常数。设原有中间介质的介电常数为ｓ．，　被测物料的介电常数为ｓ：，电极被浸没的深度为日，则此时的　电容为：　２，ｒｒ￣ｌ（　一日）２ｒｒｓ２日　—　一　。电容的变化量为：　ＡＣ＝　上式中，当圆筒形电容器的几何尺寸，Ｊ、Ｄ和ｄ保持不变，　且介电常数也不变时，电容器电容增量ＡＣ与日成正比，测量电　容变化量即可得知物位。因为电容量是连续变化的，因此该料　位计可以用作连续料位测量，也可用作料位开关，作为报警或　喂料、卸料设备的输入信号。　３．２　机械接触式物位检测　通过测量物位探头与物料面接触时的机械力实现物位的　测量。比较典型的如悬垂式和音叉式测量磨煤机内料位的方　式。以往经常采用的电极测量法（电容法）、超声波测距法、悬　垂测量法等来进行的料位测量方式中，电极测量法（电容法）　和超声波测距法在煤粉仓这种环境条件下存在一些难以解决　的问题，相比较而言，运行人员喜欢采用悬垂测量法。　悬垂法利用悬垂自身的重力，将连接悬垂的绳索拉直，当　悬垂接触料位后，绳索失去向下的拉力变得松弛。测量由料仓　顶端到开始松弛的绳索长度，再用料仓的高度减去这个长度，　得到物料的实际高度即料位。这种方法在新厂建设及老厂改　造时常常用到。实际应用中，大多数电厂并没有实现料位的自　动测量，而是由运行人员在需要测量时通过摇柄将悬锤放下，　当悬锤接触料位时，绳索松弛，停住摇柄，然后观察旁边的料位　指示器并将料位指示器指示的料位值记录下来，再将悬锤摇　至仓顶，完成一个周期的测量过程。利用这种方法，测量的精度　会受到一定的影响，因为运行人员在运行时需要经常测量，特　别是在料位仓马上快要满或马上快要空的时候更要频繁进　行，这会造成运行人员在运行时劳动强度过大，非常容易漏测　ＥＩＣ　ＶＯＩ＿１５　２００８　Ｎｏ．６　１　口综述口　或记录错误，导致空仓或跑粉故障。　音叉式料位计由压电晶体（振子）、电子电路和探测音叉　构成。音叉由２块极板组成，端部压紧２组压电晶体，一组是驱　动元件，驱动音叉产生振动，另一组是检测元件，将叉体振动　变换成电压。二者分别接于放大器的输入和输出端，形成振荡　电路。当叉体被固体物料所阻尼时，振荡器停振，继电器输出开　关信号，进行料位的有关动作。若大颗粒物料堆积在两极板问，会　影响测量精度。因此该料位计较适合粉料和小颗粒料的测量。　３．３　超声波式　仪器仪表用户　主导变量）之间的数学关系（称为软测量模型），通过各种数学　计算和估计方法以实现对主导变量的测量。所以软测量实际　上是以现有传感器为基础，以各种计算机软件为核心的一种　硬件与软件相结合的新测量方法。　（４）数据融合技术：基于多传感器数据融合技术的检测系　统是由若干个传感器和具有数据综合和决策功能的计算机系　统组成，以完成通常单个传感器无法实现的测量。多传感器数　据融合技术具有很多优点，如可增加检测的可信度，降低不确　定性，改善信噪比，增加对待测量的时间和空间覆盖程度等。　（５）基于专家系统的检测技术：专家系统是一个计算机软　件系统，它综合集成了某个或几个特殊领域的专家的知识和　超声波式以其可以做到不接触、连续测量、长时工作及对　人体无危害等诸多优点，非常适用于煤位测量。超声波在固体　中传播的衰减最小。超声波在穿过两种不同介质的分界面时　会产生反射和折射，对于声阻抗（声速和介质密度的乘积）差　别较大的相界面，几乎为全反射。从发射超声波至收到反射回　波的时间间隔与分界面位置有关，利用这一比列关系可以进　行物位测量。目前根据介质的不同和探头使用上的差异可以　分为六种超声波物位计的基本测量方案：单探头液介式、单探　头气介式、单探头固介式、双探头液介式、双探头气介式、双探　头固介式。就目前国内超声波料位计而言，在稳定性和可靠性　方面还不尽如人意，系统造价比较高，如要进行料位群测，价　格负担更重。　３．４核辐射式　经验，能像人类专家那样运用这些知识，通过推理，模拟人类　专家做出决定的过程，来解决人类专家才能解决的复杂问题。　随着微电子技术、微处理技术、信息处理技术、ＤＳＰ技术、　通信技术、计算机科学和材料技术飞速发展并不断变革，检测　技术发展呈现出下列几种发展态势：高度集成化、非接触化、多　参数融合化。在现代工业生产、仪器仪表高度自动化和信息管　理现代化的过程中，大量以计算机为核心的信息处理与过程　检测相结合的实用检测系统相继问世。其检测系统发展趋势　大致为下列几个特征：综合化、智能化、系统化及标准化、虚拟　化、网络化。将这些先进的技术方法和磨煤机的运行特点很好　的结合起来，必将会提高磨煤机料仓料位的自动测量技术，而　且可以极大地提高测量的精度。口　参考文献　核辐射式物位计是利用核辐射线在穿透物质时将会衰减　的现象来确定物位。射线射入一定厚度的介质时，其强度随所　通过介质厚度的增加呈指数规律衰减，有如下关系：　Ｉ＝Ｉｏｅ一讪　［１］方彦军，程继红．检测技术与系统设计．北京：中国水利水电　出版社，２ｏｏ７．　［２］张宏建，孙志强．现代检测技术．北京：化学工业出版社，２ＯＯ７．　［３］樊尚春，乔少杰．检测技术与系统．北京：北京航空航天大学　出版社，２００５．　［４］Ｒａｄｏｎ　Ｊ，Ｕｂｅｒ　ｄｉｅ　ｂｅｓｆｉｍｍｕｎｇ　ｙｏｎ　ｆｕｎｋｔｉｏｎｅｎ　ｄｕｒｃｈ　ｉｈｒｅ　ｉｎｔｅｇｒａｌ—　ｗｅｒｅ　ｌａｎｇｓ　ｇｅｗｉｓｓｅｒｍａｎｎｉｇｆａｌｔｉｇｋｅｉｔｅｎ，Ｂｅｒ．Ｖｅｒｂ．Ｓａｅｃｈｓ，Ａｋａｄ．　Ｗｉｓｓ．，Ｌｅｉｐｚｉｇ，Ｍａｔｈ．Ｐｈｙｓ．，１９１７，Ｋ１，６９：２６２—２７７．　式中，ｎ，，是射线穿透介质前后的辐射强度泓是介质对射线的　吸收系数；Ｈ是介质层厚度。当射线源与被测介质确定后，利用　物位高度不同而改变射线吸收厚度的原理，测量射线辐射强　度的变化即可测得物位。　，　４　磨煤机料位测量方法的发展与展望　目前比较有代表性的检测系统，包括自动测试系统、数据　采集系统、虚拟仪器系统、现场总线系统以及基于工业以太网　［５］Ｃｏｒｍａｃｋ　Ａ　Ｍ．Ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ　ｏｆ　ａ　ｆｕｎｃｔｉｏｎ　ｂｙ　ｉｔｓ　ｉｎｔｅｇｒａｌｓ，ｗｉｔｈ　ｓｏｍｅ　ｒａｄｉｏｌｏｇｉｃａｌ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎⅡ，Ｊ．Ａｐｐ１．Ｐｈｙｓ．，１９６３，３５（１０）：　２９０８．２９１３．　技术的新型检测系统。　现代检测技术中常用的方法有：　（１）先进传感技术：传感器的工作原理是建立在各种物理　效应、化学效应和生物效应基础之上的，新材料、新效应、新工　艺的不断问世，大大促进了传感技术的发展。　（２）现代信息处理技术：对传感器输出信号进行处理或变　换，获取信号的某些特征值，并通过这些特征值与待测参数的　关系来得到待测参数的信息。　（３）软测量技术：利用较易测量的辅助变量（或称为二次　变量），依据这些辅助变量与难以直接测量的待测变量（称为　［６］李明远，安立璋．仪器仪表现代化发展综述．仪器仪表用户，　２００５，１２（１）：１—３．　［７］孙丽华，曲莹军，张彦斌，司刚全．钢球磨煤机负荷检测方法　的研究及实现．热力发电，２００４，３３（１１）：２５—２７．　［８］吴道悌．非电量测试技术．西安：西安交通大学出版社，２００２．　作者简介：荆晶（１９８２一）。女，硕士研究生。主要研究方向：先进控制理　论及其应用；孙建平（１９６２一）。男。教授。主要研究方向：生产过程最优　化理论与方法。系统工程；顾崇廉（１９８２一），男。硕士研究生。主要研究　方向：电站热力设备状态监测与控制。　收稿日期：２００８—０４—２６（８２１９）　文章编号：１６７１—１０４１（２００８）０６—０００２—０３　长时延网络控制系统的研究方法与展望　高　媛　（华北电力大学控制科学与工程学院，保定０７１００３）　摘要：随着网络控制系统的发展。网络时延逐渐成为研究的热点问题。　目前对于网络控制系统的研究主要集中在短时延网络控制系统，而对　于长时延络控制系统的研究较少。本文主要从不同方面论述了具有长　时延网络控制系统的现有研究方法。并对此问题的其他研究方法进行　了展望。　关键词：网络控制系统；长时延；建模；控制器设计　２　曰Ｃ　ＶｏＩ．１５　２００８　Ｎｏ．６　欢迎光临本刊网站ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｅｉｃ．ｃｏｍ．ｃｒｌ