一种余热发电风机自耗电装置及方法
【专利摘要】本发明公开了一种余热发电风机自耗电装置及方法，用于优化风机的自耗电。一种余热发电风机自耗电装置包括：数据采集模块、控制模块、输出模块；其中，所述数据采集模块用于采集影响风机频率的数据；所述控制模块用于控制现场设备的运行，并对所述数据采集模块采集的影响风机频率的数据执行最优规则库运算来计算风机的调整频率；所述输出模块用于输出所述控制模块最优规则库计算的风机调整频率。本发明提供的一种余热发电风机自耗电装置及方法解决了现有技术中不能对风机进行最优化调节，风机自耗电较高的问题。
【专利说明】—种余热发电风机自耗电装置及方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及自动控制领域，特别涉及一种余热发电风机自耗电装置及方法。
【背景技术】
[0002]余热发电是国家重点支持的节能减排项目，采用风机引烟气热风的余热发电系统其原理都是利用风机将高温烟气引入余热锅炉，热能被转化为一定温度和压力的蒸汽，通过汽轮机做功从而拖动发电机进行发电的能量转化过程。
[0003]风机是余热发电生产的关键设备，功率较大，多采用变频调速控制。以烧结余热发电生产为例，随着烧结生产变化，环冷机一段和二段的矿料温度不断变化，为了在保证矿料冷却效果的前提下更好的利用热能，需要不断对风机转速进行调节。常规控制一般采用环冷机烟罩一段烟温和二段烟温为参考对风机频率进行调节。但这种控制方法存在一些不足之处，由于烟罩处烟温受矿料影响较为直接，变化频繁，波动大，容易造成风机转速的频繁调节,导致循环风机耗能增加。风机功率大,耗电大约占余热发电系统总耗电的80%以上，因此合理地调节风机转速，优化风机的自耗电非常重要，并可以在降低余热发电系统自耗电比例的情况下，提高发电量和供电量。
[0004]同时，由于烧结工艺的复杂性和矿料变化，产生不同的矿料冷却特性，如果风机还是采用不变的调节方法，不能综合多种因素制定调整方案，势必会造成余热利用的浪费和风机耗能的增加。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于解决现有技术中不能对风机进行最优化调节，风机自耗电较高的问题。
[0006]为实现上述目的，本发明提供一种余热发电风机自耗电装置，包括:数据采集模块、控制模块、输出模块；其中，所述数据采集模块用于采集影响风机频率的数据；所述控制模块用于控制现场设备的运行，并对所述数据采集模块采集的影响风机频率的数据执行最优规则库运算来计算风机的调整频率；所述输出模块用于输出所述控制模块最优规则库计算的风机调整频率。
[0007]本发明还提供一种余热发电风机自耗电方法，包括:
[0008]采集影响风机频率的数据；
[0009]控制现场设备的运行，并对所述采集到的影响风机频率的数据执行最优规则库运算计算出风机的调整频率；以及
[0010]输出所述控制模块最优规则库计算出的风机调整频率。
[0011]由本发明提供的技术方案可知，通过综合判断矿料生产工艺情况和余热发电生产情况，实时监控发电量与自耗电量，综合判断风机运行参数，采用最优控制规则对风机频率进行调节，解决了现有技术中不能对风机进行最优化调节，风机自耗电较高的问题，保证风机在最优状态下运行，使风机自耗电始终处于比较合理的水平。【专利附图】
【附图说明】
[0012]为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0013]图1为本发明提供的一种余热发电风机自耗电装置结构示意图；
[0014]图2为本发明提供的一种余热发电风机自耗电装置中控制模块的结构示意图；
[0015]图3为本发明提供的一种余热发电风机自耗电方法流程图。
【具体实施方式】
[0016]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0017]下面对本发明提供的技术方案做详细公开的说明，首先，参考图1所示，为本发明提供的一种余热发电风机自耗电装置结构示意图，在本发明提供的以下各实施例中，其对应的结构包括图1所示系统的部分或者全部组成部分。参考图1所示，本发明提供一种余热发电风机自耗电装置，包括:数据采集模块、控制模块、输出模块；其中，所述数据采集模块用于采集影响风机频率的数据；所述控制模块用于控制现场设备的运行，并对所述数据采集模块采集的影响风机频率的数据执行最优规则库运算来计算风机的调整频率；所述输出模块用于输出所述控制模块最优规则库计算的风机调整频率。
[0018]具体的，参考图1所示，由于烧结余热发电是典型的烟气余热利用系统，矿料以烧结为例，本发明提供的一种余热发电风机自耗电装置示意图，包括:数据采集模块、控制模块、输出模块，具体的，烧结余热发电风机自耗电装置包括数据采集模块、控制模块、输出模块；其中，所述数据采集模块用于采集影响风机频率的数据，具体的，烧结余热发电风机自耗电装置的数据采集模块用于采集影响烧结风机频率的数据；所述控制模块用于控制现场设备的运行，并对所述数据采集模块采集的影响风机频率的数据执行最优规则库运算来计算风机的调整频率，具体的，所述烧结余热发电风机自耗电装置的控制模块用于控制现场设备的运行情况，并对烧结余热发电风机自耗电装置的数据采集模块采集到的影响烧结余热发电风机频率的数据执行最优规则库运算并以此来计算风机的调整频率；所述输出模块用于输出所述控制模块最优规则库计算的风机调整频率，具体的，所述烧结余热发电风机自耗电装置的输出模块用于输出烧结余热发电风机自耗电装置的控制模块最优规则库计算的烧结余热发电风机的调整频率。
[0019]优选的，由于烧结余热发电是典型的烟气余热利用系统，所以本实施方式中矿料以烧结为例进行描述。参考图1所示，本发明提供一种余热发电风机自耗电装置，包括:数据采集模块、控制模块、输出模块，具体的，烧结余热发电风机自耗电装置包括数据采集模块、控制模块和输出模块。其中，所述数据采集模块用于采集影响风机频率的数据，所述数据采集模块采集的影响风机频率的数据为烧结机尾矿料温度、环冷机下料温度、矿料冷却特性、环冷机出口烟温以及锅炉入口温度中的一种或多种；具体的，烧结余热发电风机自耗电装置中的数据采集模块采集的数据为烧结机尾矿料温度、环冷机下料温度、烧结冷却特性、环冷机出口烟温以及锅炉入口温度，数据采集模块采集的数据还可以是循环风机耗电量、锅炉蒸发量、发电机发电量和耗电量以及现场设备所需的一些其他数据。所述控制模块用于控制现场设备的运行，并对所述数据采集模块采集的影响风机频率的数据执行最优规则库运算来计算风机的调整频率，参考图2所示，所述控制模块包括:环冷机监控单元、矿料监控单元、风机监控单元、锅炉监控单元以及发电机监控单元；具体的，烧结余热发电风机自耗电装置的控制模块包括:环冷机监控单元、烧结监控单元、风机监控单元、锅炉监控单元以及发电机监控单元。其中，所述环冷机监控单元用于分析环冷机上的矿料冷却特性；所述矿料监控单元用于监控矿料的生产情况；所述风机监控单元用于监控风机的运行情况；所述锅炉监控单元用于监控锅炉的运行情况；所述发电机监控单元用于监控汽轮机和发电机的运行情况；所述输出模块用于输出所述控制模块最优规则库计算的风机调整频率；具体的，烧结余热发电风机自耗电装置中的环冷机监控单元包括环冷机一段和二段烟罩热电偶，用于分析环冷机上矿料的冷却特性；烧结监控单元包括烧结尾部落料温度和环冷机下料温度等，主要用于监控烧结生产的情况；风机监控单元包括循环风机耗电量，包括电流、功率等，主要用于风机运行情况的监控；锅炉监控单元包括锅炉入口烟温、锅炉蒸发量，主要用于锅炉运行情况的监控；发电机监控单元包括发电机发电量，包括总发电功率和电量、耗电功率和电量等，主要用于汽轮机、发电机运行情况的监控。参考图2所示，所述控制模块还包括计算单元，所述计算单元包括最优规则库，用于根据所述最优规则库对所述环冷机监控单元、所述矿料监控单元、所述风机监控单元、所述锅炉监控单元以及所述发电机监控单元执行最优规则库运算；具体的，烧结余热发电风机自耗电装置的控制模块还包括计算单元，该计算单元包括最优规则库，计算单元用于根据所述最优规则库对所述环冷机监控单元、所述烧结监控单元、所述风机监控单元、所述锅炉监控单元以及所述发电机监控单元执行最优规则库运算。所述最优规则库为矿料监控单元对风机频率的调整规则、环冷机监控单元对风机频率的调整规则以及锅炉监控单元对风机频率的调整规则中的至少一者；具体的，烧结余热发电风机自耗电装置中的最优规则库为烧结监控单元对风机频率的调整规则、环冷机监控单元对风机频率的调整规则以及锅炉监控单元对风机频率的调整规则，进一步具体的，烧结监控单元对风机频率的调整规则可以是烧结监控单元的烧结机尾矿料温度或烧结监控单元的烧结冷却特性对风机频率的调整规则，环冷机监控单元对风机频率的调整规则可以是环冷机下料温度或环冷机出口烟温对风机频率的调整规则，锅炉监控单元对风机频率的调整规则可以是锅炉入口烟温对风机频率的调整规则。
[0020]以烧结为例，具体的调整规则内容如下:
[0021]烧结监控单元的烧结机尾矿料温度对风机频率的调整规则1:
[0022]具体的，将烧结机尾矿料温度分为高、合适、低三个区间，
[0023]IF烧结机尾矿料温度高THEN循环风机频率设定小幅增加；
[0024]IF烧结机尾矿料温度合适THEN循环风机频率设定不变；
[0025]IF烧结机尾矿料温度低THEN循环风机频率设定小幅降低；
[0026]环冷机监控单元的环冷机下料温度对风机频率的调整规则2:
[0027]具体的，将环冷机下料温度分为高、合适、低三个区间，
[0028]IF环冷机下料温度高THEN风机频率设定小幅增加；[0029]IF环冷机下料温度合适THEN风机频率设定不变；
[0030]IF环冷机下料温度低THEN风机频率设定小幅降低；
[0031]烧结监控单元的烧结冷却特性对风机频率的调整规则3:
[0032]具体的，将烧结的冷却特性分为好和差两个区间，
[0033]IF烧结机矿料冷却特性好THEN风机频率设定不变；
[0034]IF烧结机矿料冷却特性差THEN风机频率设定小幅增加；
[0035]环冷机监控单元的环冷机出口烟温对风机频率的调整规则4:
[0036]具体的，将环冷机出口烟温分为高、合适、低三个区间，
[0037]IF环冷机出口烟温高THEN风机频率设定小幅增加；
[0038]IF环冷机出口烟温合适THEN风机频率设定不变；
[0039]IF环冷机出口烟温低THEN风机频率设定小幅降低；
[0040]锅炉监控单元的锅炉入口烟温对风机频率的调整规则5:
[0041]具体的，将锅炉入口温度分为高、合适、低三个区间，将温度变化趋势分为上升、稳定、下降三个情况，
[0042]IF锅炉入口烟温较高且在上升THEN较大提升风机频率；
[0043]IF锅炉入口烟温较高且相对稳定THEN较小提升风机频率；
[0044]IF锅炉入口烟温较高且在下降时THEN维持原频率；
[0045]IF锅炉入口烟温合适且在上升时THEN较小提高原频率；
[0046]IF锅炉入口烟温合适且在下降时THEN较小降低原频率；
[0047]IF锅炉入口烟温合适且稳定THEN维持原频率；
[0048]IF锅炉入口烟温较低且在上升时THEN维持原频率；
[0049]IF锅炉入口烟温较低且稳定THEN较小降低原频率
[0050]IF锅炉入口烟温较低且在下降时THEN较大降低原频率。
[0051]需要说明的是，上述对风机频率的调整规则的具体内容仅是本实施例的一个示例，本领域的技术人员可以根据具体情况采用不同的风机调整频率规则。
[0052]相应的，本发明还提供了一种余热发电风机自耗电方法，参考图3所示，包括如下步骤:
[0053]S301:采集影响风机频率的数据；
[0054]S302:控制现场设备的运行，并对所述采集到的影响风机频率的数据执行最优规则库运算计算出风机的调整频率；以及
[0055]S303:输出所述控制模块最优规则库计算出的风机调整频率。
[0056]具体的，由于烧结余热发电是典型的烟气余热利用系统，矿料以烧结为例，参考图3所示，本发明提供的一种余热发电风机自耗电方法，采集影响风机频率的数据，具体的，烧结余热发电风机自耗电装置中的采集数据模块采集影响烧结余热发电风机频率的数据；控制现场设备的运行，并对所述采集到的影响风机频率的数据执行最优规则库运算计算出风机的调整频率，具体的，烧结余热发电风机自耗电装置中的控制模块控制现场设备的运行情况，并对烧结余热发电风机自耗电装置中的数据采集模块采集到的影响烧结余热发电风机频率的数据执行最优规则库运算计算出烧结余热发电风机的调整频率；输出所述控制模块最优规则库计算出的风机调整频率，具体的，烧结余热发电风机自耗电装置的输出模块输出烧结余热发电风机自耗电装置的控制模块最优规则库计算出的烧结余热发电风机调
整频率。
[0057]步骤S301:采集影响风机频率的数据；
[0058]数据采集模块采集影响风机频率的数据，采集的数据为烧结机尾矿料温度、环冷机下料温度、矿料冷却特性、环冷机出口烟温以及锅炉入口温度中的一种或多种。具体的，矿料以烧结为例，烧结余热发电风机自耗电装置的数据采集模块采集影响风机频率的数据，所述数据为烧结机尾矿料温度、环冷机下料温度、烧结冷却特性、环冷机出口烟温以及锅炉入口温度，数据采集模块采集的数据还可以是循环风机耗电量、锅炉蒸发量、发电机发电量和耗电量以及现场设备所需的一些其他数据。
[0059]S302:控制现场设备的运行，并对所述采集到的影响风机频率的数据执行最优规则库运算计算出风机的调整频率；
[0060]控制现场设备的运行，并对数据采集模块采集到的影响风机频率的数据执行最优规则库运算计算出风机的调整频率。具体的，矿料以烧结为例，烧结余热发电风机自耗电装置的控制模块控制监控单元的运行情况，具体为控制环冷机监控单元、烧结监控单元、风机监控单元、锅炉监控单元以及发电机监控单元的运行情况，并且对数据采集模块采集到的数据如数据为烧结机尾矿料温度、环冷机下料温度、烧结冷却特性、环冷机出口烟温以及锅炉入口温度等按照控制模块的计算单元中最优规则库执行最优规则库运算。其中，执行的最优规则库运算为根据矿料监控单元对风机频率的调整规则对风机频率进行调整、根据环冷机监控单元对风机频率的调整规则对风机频率进行调整以及根据锅炉监控单元对风机频率的调整规则对风机频率进行调整，具体的，矿料以烧结为例，烧结余热发电风机自耗电装置执行的最优规则库为根据烧结监控单元的烧结机尾矿料温度或烧结监控单元的烧结冷却特性对风机频率进行调整，根据环冷机监控单元的环冷机下料温度或环冷机出口烟温对风机频率进行调整以及根据锅炉监控单元的锅炉入口烟温对风机频率进行调整。同样以烧结为例，具体的调整规则内容可以参考上述装置实施例中关于调整规则内容的描述，此处不再赘述。
[0061]S303:输出所述控制模块最优规则库计算出的风机调整频率。
[0062]余热发电风机自耗电装置的输出模块输出上述最优化规则运算后的结果即最优化规则库计算出的风机调整频率。具体的，以烧结为例，烧结余热发电风机自耗电装置的输出模块输出最优规则库计算出的风机调整频率至变频器，由变频器实现对风机频率的调节。优选的，控制风机变频器设定范围是0-50Hz，正常工作范围下限30Hz，上限45Hz，根据风机功率和电流分析结果制定风机输出控制值，在最优规则库运算后获得频率最终调整值，由控制模块发送给分散控制系统，分散控制系统将4-20mA电流发送给变频器执行调节频率。
[0063]本发明针对现有技术中不能对风机进行最优化调节，风机自耗电较高的问题提供了一种余热发电风机自耗电装置及方法。由本发明提供的技术方案可知，通过综合判断矿料生产工艺情况和余热发电生产情况，实时监控发电量与自耗电量，综合判断风机运行参数，采用最优规则库进行运算实现对风机频率的调节，解决了现有技术中不能对风机进行最优化调节，风机自耗电较高的问题，保证风机在最优状态下运行，使风机自耗电始终处于比较合理的水平，而余热发电系统的自耗电降低，发电量和供电量得到提高，经济效益明OO
【权利要求】
1.一种余热发电风机自耗电装置，其特征在于，所述装置包括: 数据采集模块、控制模块、输出模块； 其中，所述数据采集模块用于采集影响风机频率的数据； 所述控制模块用于控制现场设备的运行，并对所述数据采集模块采集的影响风机频率的数据执行最优规则库运算来计算风机的调整频率； 所述输出模块用于输出所述控制模块最优规则库计算的风机调整频率。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述数据采集模块采集的影响风机频率的数据包括烧结机尾矿料温度、环冷机下料温度、矿料冷却特性、环冷机出口烟温以及锅炉入口温度中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制模块包括:环冷机监控单元、矿料监控单元、风机监控单元、锅炉监控单元以及发电机监控单元； 其中，所述环冷机监控单元用于分析环冷机上的矿料冷却特性；所述矿料监控单元用于监控矿料的生产情况；所述风机监控单元用于监控风机的运行情况；所述锅炉监控单元用于监控锅炉的运行情况；所述发电机监控单元用于监控汽轮机和发电机的运行情况。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制模块还包括计算单元，所述计算单元包括最优规则库，用于根据所述最优规则库对所述环冷机监控单元、所述矿料监控单元、所述风机监控单元、所述锅炉监控单元以及所述发电机监控单元执行最优规则库运算。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述最优规则库包括矿料监控单元对风机频率的调整规则、环冷机监控单元对风机频率的调整规则以及锅炉监控单元对风机频率的调整规则中的至少一者。
6.一种余热发电风机自耗电方法，其特征在于，所述方法包括: 采集影响风机频率的数据； 控制现场设备的运行，并对所述采集到的影响风机频率的数据执行最优规则库运算计算出风机的调整频率；以及 输出所述控制模块最优规则库计算出的风机调整频率。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述采集到的影响风机频率的数据为采集烧结机尾矿料温度、环冷机下料温度、矿料冷却特性、环冷机出口烟温以及锅炉入口温度中的一种或多种。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述对采集到的影响风机频率的数据执行最优规则库运算包括: 根据矿料监控单元对风机频率的调整规则对风机频率进行调整、根据环冷机监控单元对风机频率的调整规则对风机频率进行调整以及根据锅炉监控单元对风机频率的调整规则对风机频率进行调整中的至少一者。
【文档编号】G05B19/418GK103953561SQ201410200538
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2014年5月13日 优先权日:2014年5月13日
【发明者】尤春雨, 汪安逸, 张军廷, 杨波, 杨平, 王恒, 陈海燕, 刘武扬, 覃智敏 申请人:北京佰能电气技术有限公司