上料辅助系统的制作方法

本实用新型涉及一种上料辅助系统。

背景技术：

随着科学技术的发展、能源供给的日趋稳定以及人们环境保护意识的不断增强，清洁可再生能源的开发和利用已经成为了现代社会能源发展的主要方向。蔗渣作为一种清洁可再生的生物质燃料，一般是在甘蔗糖厂的生产过程中产生的。除去糖厂自身的蒸汽锅炉的一部分燃料消耗，还会剩下大部分蔗渣需要进行及时处理。常见的蔗渣处理方法有将蔗渣发酵后作为有机肥使用或去除剩余的蔗髓后用于造纸等。但是这些处理方法的处理工艺都比较复杂、处理周期长、成本高。随着生物质锅炉技术的发展，将蔗渣直接作为生物质电站的一种发电燃料已逐渐得到越来越多的应用。

由于蔗渣具有密度小、热值低、湿度大、易结块、有弹性等特性。在生物质电站，在蔗渣等生物质燃料上料和皮带输送过程中容易发生料线供料不稳定甚至阻塞的情况，从而导致锅炉燃料供给不足而跳机。

通过生物质电站皮带输送机构的多次现场调试发现，导致料线不稳定的主要因素是耙料机在给皮带输送机构的传送带上料的过程中，无法做到对蔗渣量的有效控制。耙料机一般在蔗渣堆的上表面进行来回的水平移动，将蔗渣堆表面的一层蔗渣耙到传送带上。耙料机每次耙料的多少，取决于耙料机耙齿的下抓深度。由于蔗渣的特殊性质，导致很难控制耙齿下抓的深度。而且蔗渣在耙料机耙齿移动的过程中也会有不同程度的漏料，因此耙料机每次的耙料量很难保持一致，导致传送带上的蔗渣忽多忽少。此外，在耙料机工作的过程中，蔗渣堆的靠近皮带一侧的边缘还会发生滑坡和坍塌，大量蔗渣会落到传送带上导致输送设备阻塞。

因此，需要提供一种上料辅助系统，以至少部分地解决上述问题。

技术实现要素：

在实用新型内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本实用新型的实用新型内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

为至少部分地解决上述问题，本实用新型公开了一种上料辅助系统，用于辅助耙料机对皮带输送机构均匀上料。所述上料辅助系统包括至少一个上料辅助装置，所述上料辅助装置包括缓存料斗、给进机构和电机。所述缓存料斗用于缓存所述耙料机耙下的生物质燃料，所述缓存料斗具有位于顶部的入口和连通所述入口并位于底部的出口。所述给进机构设置在所述缓存料斗中并位于所述出口的上方，所述给进机构的外表面设置有齿状凸起。

所述电机能够带动所述给进机构转动，使得所述齿状凸起能够将所述生物质燃料输送至所述出口，以给所述皮带输送机构上料。

根据本实用新型的上料辅助系统，上料辅助装置能够辅助耙料机实现对皮带输送机构上料，且在上料过程中能够对生物质材料起到缓冲和调节作用，以实现上料量稳定、上料速度量化控制。

可选地，所述给进机构的外表面设置有多个所述齿状凸起，所述多个齿状凸起呈V形排布。

可选地，所述齿状凸起所在的平面与所述给进机构的中心轴线之间的夹角大于等于10°且小于等于30°。

可选地，所述缓存料斗包括第一侧壁、与所述第一侧壁相对的第二侧壁以及连接所述第一侧壁和所述第二侧壁并位于两端的端壁，所述第二侧壁的顶表面高于所述第一侧壁的顶表面。

可选地，所述上料辅助装置还包括传动机构，所述传动机构分别连接至所述电机和所述给进机构，以使得所述电机能够带动所述给进机构转动。

可选地，所述传动机构包括设置在所述电机的转轴上的第一皮带轮和设置在所述给进机构上的第二皮带轮以及套设在所述第一皮带轮和所述第二皮带轮上的第一皮带。

可选地，所述上料辅助装置还包括搅拌机构，所述搅拌机构设置在所述缓存料斗中并位于所述给进机构的上方，所述电机能够通过所述传动机构带动所述搅拌机构转动。

可选地，所述搅拌机构包括搅拌轴和设置在所述搅拌轴上的多个搅拌齿，所述多个搅拌齿间隔设置。

可选地，所述传动机构还包括设置在所述搅拌机构上的第三皮带轮和套设在所述第三皮带轮和所述第二皮带轮上的第二皮带，以使得所述电机的能够带动所述搅拌机构转动。

可选地，所述第二皮带轮包括第一皮带槽和第二皮带槽，所述第一皮带槽的直径大于所述第二皮带槽的直径，所述第一皮带套设在所述第一皮带槽中，所述第二皮带套设在所述第二皮带槽中。

附图说明

本实用新型实施方式的下列附图在此作为本实用新型的一部分用于理解本实用新型。附图中示出了本实用新型的实施方式及其描述，用来解释本实用新型的原理。在附图中，

图1为本实用新型的一个优选实施方式的上料辅助系统的立体结构示意图，其中仅示出了部分结构；

图2为图1中的缓存料斗的一个立体结构示意图；

图3为图1中的缓存料斗的另一个立体结构示意图；

图4为图1中的给进机构的立体结构示意图；

图5为图1中的搅拌机构的立体结构示意图；

图6为图1中的第二皮带轮的立体结构示意图；

图7为图1中的上料辅助系统的另一个立体结构示意图；以及

图8为图7中的上料辅助系统应用到生物质电站时的工艺流程图，以及耙料机的控制原理图和上料辅助装置控制原理图。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本实用新型更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本实用新型实施方式可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本实用新型实施方式发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

为了彻底了解本实用新型实施方式，将在下列的描述中提出详细的结构。显然，本实用新型实施方式的施行并不限定于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。

本实用新型提供了一种上料辅助系统。上料辅助系统用于辅助耙料机(未示出)对皮带输送机构(具体地指传送带10)均匀上料。上料辅助系统可以包括至少一个上料辅助装置。

下面将结合图1至图8对本实用新型的上料辅助装置100进行详细的说明。

如图1所示，上料辅助装置100主要可以包括缓存料斗110、给进机构120和电机130。缓存料斗110用于缓存耙料机耙下的生物质燃料(例如甘蔗渣、稻糠、粉碎的秸秆等)。给进机构120设置在缓存料斗110中。电机130可以为变频电机，且设置在缓存料斗110的外侧。电机130能够带动给进机构120转动。

如图1至图3所示，缓存料斗110具有位于顶部的入口111和连通入口111并位于底部的出口112。入口111可以设置在出口112的上方，出口112可以设置在皮带输送机构的传送带10的上方。耙料机耙下的生物质燃料可以从入口111进入到缓存料斗110中，然后从出口112落出以堆置在皮带输送机构的传送带10上。缓存料斗110的入口111的面积可以大于出口112的面积，以便于生物质燃料进入到缓存料斗110中，且使得部分生物质燃料能够暂存在缓存料斗110中，进而便于控制生物质燃料从出口落出的速度。

缓存料斗110可以包括第一侧壁113、与第一侧壁113相对的第二侧壁114以及连接第一侧壁113和第二侧壁114并位于两端的端壁115，第二侧壁114的顶表面高于第一侧壁113的顶表面。具体地，缓存料斗110可以由第一侧壁113、第二侧壁114和端壁115围绕形成，以在第一侧壁113、第二侧壁114和端壁115的顶部形成入口111且在底部形成出口112。

更具体地，第一侧壁113可以包括平板部113a和连接至平板部113a的圆弧部113b。平板部113a可以构造为平的薄板状结构，圆弧部113b可以构造为沿缓存料斗110的长度方向延伸的半圆弧形板状结构，且圆弧部113b相对于平板部113a朝向缓存料斗110的内侧延伸。圆弧部113b设置在平板部113a的下方，以能够在圆弧部113b和第二侧壁114的底部形成出口112。

继续参照图1，在工程应用中，上料辅助装置100可以设置在生物质燃料堆的一侧，并且其高度可以低于生物质燃料堆的高度，以方便耙料机将生物质燃料耙至缓存料斗110中。例如，上料辅助装置100可以设置在皮带输送机构的安装沟槽20中。第一侧壁113可以设置为靠近生物质燃料堆，第二侧壁114相对于第一侧壁113设置为远离生物质燃料堆，以此能够防止耙料机从生物质燃料堆耙下来的生物质燃料掉落到缓存料斗110的外侧，同时也能够防止生物质燃料堆出现坍塌和滑坡现象时生物质燃料掉落到缓存料斗110的外侧。

如图1至图4所示，给进机构120设置在缓存料斗110中并位于出口112的上方。具体地，给进机构120可以沿水平方向设置。给进机构120的中心轴线可以与第一侧壁113的圆弧部113b的中心轴线同轴。给进机构120的外表面可以与圆弧部113b的内表面间隔一定的距离，使得当给进机构120静止时，给进机构120能够将生物质燃料堵在缓存料斗110中，以防止缓存料斗110中的生物质燃料从出口112落出，便于对皮带输送系统进行上料控制。

给进机构120的外表面可以设置有齿状凸起121。齿状凸起121相对于给进机构120的外表面倾斜地设置。具体地，齿状凸起121可以与圆弧部113b的内表面间隔一定的距离。当电机130带动给进机构120转动时，齿状凸起121能够将生物质燃料输送至出口112，以给皮带输送机构上料。在本实施方式中，给进机构120的外表面可以设置有多个齿状凸起121，多个齿状凸起121呈V形排布。具体地，多个齿状凸起121沿给进机构120的轴向方向形成有多个连续的V形结构。

优选地，齿状凸起121所在的平面与给进机构120的中心轴线之间的夹角大于等于10°且小于等于30°。由此，在给进机构120转动时，齿状凸起121能够对生物质燃料施加一个与齿状凸起121所在的平面垂直的作用力。该作用力可以分解为沿着给进机构120的旋转方向的推力和沿着给进机构120的轴向方向的推力。沿着给进机构120的旋转方向的推力能够将生物质燃料输送至出口112位置，沿着给进机构120的轴向方向的推力能够防止生物质燃料黏附在相邻两个齿状凸起121之间的间隙中而影响上料辅助装置100的工作。

本领域技术人员可以理解，齿状凸起121所在的平面与给进机构120的中心轴线之间的夹角不限于本实施方式。根据需要，齿状凸起121所在的平面与给进机构120的中心轴线之间的夹角可以小于10°或大于30°。例如，在本实用新型的一个未示出的实施方式中，齿状凸起121所在的平面与给进机构120的中心轴线之间的夹角为35°±2°。

返回参照图1，上料辅助装置100还可以包括传动机构140。具体地，传动机构140可以为带转动机构。传动机构140可以分别连接至电机130和给进机构120，以使得电机130能够带动给进机构120转动。

传动机构140可以包括设置在电机130的转轴上的第一皮带轮141和设置在给进机构120上的第二皮带轮142以及套设在第一皮带轮141和第二皮带轮142上的第一皮带143。具体地，第二皮带轮142可以位于给进机构120的一端并设置在缓存料斗110的外侧。上料辅助装置100工作时，电机130的转轴转动能够带动第一皮带轮141转动，第一皮带143能够带动第二皮带轮142转动，从而带动给进机构120转动。如图1和图5所示，上料辅助装置100还可以包括搅拌机构150，搅拌机构150可以设置在缓存料斗110中并位于给进机构120的上方，电机130能够通过传动机构140带动搅拌机构150转动。搅拌机构150可以沿水平方向设置在缓存料斗110中并位于靠近入口111的位置处。当然，搅拌机构150也可以设置在缓存料斗110的沿高度方向的中部位置处，搅拌机构150也可以相对于水平方向成锐角地设置。搅拌机构150转动时能够对缓存料斗110中的生物质燃料进行搅拌，以打散结块的生物质燃料，使生物质燃料顺利通过缓存料斗110，防止生物质燃料因结块而悬置在缓存料斗110中。

搅拌机构150可以包括搅拌轴151和设置在搅拌轴151上的多个搅拌齿152，多个搅拌齿152间隔设置。具体地，多个搅拌齿152可以沿搅拌轴151的轴向方向间隔设置。搅拌齿152可以包括沿周向设置的多个条形齿。条形齿可以沿搅拌轴151的径向方向向外延伸。

返回参照图1，传动机构140还可以包括设置在搅拌机构150上的第三皮带轮144和套设在第三皮带轮144和第二皮带轮142上的第二皮带145，以使得电机130能够带动搅拌机构150转动。第二皮带轮142可以为双槽皮带轮或者多槽皮带轮。

如图6所示，第二皮带轮142可以包括第一皮带槽142a和第二皮带槽142b，第一皮带槽142a的直径大于第二皮带槽142b的直径，第一皮带143套设在第一皮带槽142a中，第二皮带145套设在第二皮带槽142b中。由此，电机130能够同时带动给进机构120和搅拌机构150转动，且可以通过调整第一皮带槽142a和第二皮带槽142b的直径比例，以实现给进机构120和搅拌机构150以不同的转速转动。

本领域技术人员可以理解，根据需要，传动机构140还可以包括设置在第一皮带轮141和第二皮带轮142之间的多个第四皮带轮(未示出)，以此调节第一皮带轮141和第二皮带轮142之间的转速比。第四皮带轮可以为与第二皮带轮142的结构类似的双槽皮带轮或者多槽皮带轮。

如图7所示，本实用新型示例性地示出了上料辅助系统包括三个上料辅助装置100。每个上料辅助装置100的最大上料速度可以设计为锅炉炉膛燃烧系统的最大燃料消耗速度的0.6倍。因此在三个上料辅助装置100均正常运行时，三个上料辅助装置100可同时运行在中等负荷状态。如果有一个上料辅助装置100出现故障需要检修，则另外两个上料辅助装置100也可以保证锅炉炉膛燃烧系统的功能需求。

三个上料辅助装置100可以沿着皮带传输系统的传送带10的传输方向依次设置在安装沟槽20中，缓存料斗110的出口112可以位于传送带10的正上方。三个上料辅助装置100之间留有适当的间隙以便检修。相邻两个上料辅助装置100之间搭接有挡板160。挡板160可以搭接在相邻两个上料辅助装置100的端壁115的顶端。挡板160可以构造为长方体形状的板状结构。挡板160能够防止生物质燃料通过相邻两个上料辅助装置100之间的间隙落入到安装沟槽20中或者落到传动机构140上，影响上料辅助装置100的正常运行。

在工程应用中，需要先启动皮带输送机构，然后再启动上料辅助装置100，接着让耙料机在生物质燃料堆的顶部来回移动以给上料辅助装置100的缓存料斗110喂料。控制系统可以根据皮带输送机构的皮带称重仪的流量信号以及设置在锅炉前的落料管的料位来调节上料辅助装置100的给进机构120的转速。

当皮带称重仪测得的流量偏大或者落料管中的料位偏高时，则可以适度降低给进机构120转速。当皮带称重仪测得的流量偏小或者落料管中的料位偏低时，则可以适度提高给进机构120的转速。耙料机只需要在缓存料斗110内的生物质燃料消耗完之前及时补料即可。因此，耙料机不再需要一直来回运行，可大大降低耙料机的耙料动作频率和控制难度。耙料机的耙料动作频率可以以运行中的上料辅助装置100的平均速度(例如电机130的转速)作为参考。当上料辅助装置100的平均速度较大时，则可以提高耙料机的耙料动作频率。当上料辅助装置100的平均速度较小时，则可以降低耙料机的耙料动作频率。

下面将结合图8以120MW生物质电站配有两套60MW汽轮机发电机组(未示出)以及结合本实用新型的上料辅助系统为例进行详细的说明。其中，该生物质电站的每台锅炉(未示出)在满负荷时对生物质燃料(例如蔗渣)的燃料消耗速度约为90吨/小时，即皮带输送机构的最低设计要求为每小时输送180吨蔗渣。

若使用三个上料辅助装置100配合耙料机给皮带输送机构的传送带上料，那么每台上料辅助装置100的最大负荷可设计为180×0.6＝108吨/小时，即1.8吨/分钟。这样可在一个上料辅助装置100发生故障时，另外两个上料辅助装置100留有20％的负荷调节余量。满负荷正常工况下，三个上料辅助装置100同时运行，每个上料辅助装置100的平均上料速度需求为(180÷60)÷3＝1吨/分钟。电机130可选择最大工作频率为120Hz的四极变频电机，即电机130的最大转速为3600r/分钟。

传动机构140的第一皮带轮141和第二皮带轮142的转速比可以设定为100：1。则给进机构120的最大转速为36转/分钟。每个上料辅助装置100的给进机构120每转需上料1.8÷36＝0.05吨。所以满负荷正常工况下，三个上料辅助装置100的给进机构120同时运行，每个上料辅助装置100的给进机构120的平均转速为(1吨/分钟)÷(0.05吨/转)＝20转/分钟，该转速可以为给进机构120的基本设定转速。搅拌机构150的转速不需要太快，可以为给进机构120转速的1/4，以此能够防止蔗渣结块而悬置在给进机构120的上方。

满负荷正常工况下，皮带输送系统的皮带称重仪测量得到的蔗渣流量值理论上应当为3吨/分钟，此为连续的模拟量信号。控制逻辑中，应以3吨/分钟作为PID(Proportion Integral Differential)运算的参考值，与皮带称重仪实际测得的流量做PID运算，并以此运算结果作为调节上料辅助装置100的电机130的转速的一个参数，PID的具体参数可根据实际情况来设定和调节。

此外，该生物质电站每台锅炉前可以设置有多个落料管(例如八个)。落料管的底部可以各自连接一台锅炉的给料机。落料管的高度可以为6米，每米可容纳约0.5吨的蔗渣。在落料管的两米高度位置处可以设置有一个低低报警料位开关，在落料管的三米高度位置处可以设置有一个低报警料位开关，在落料管的五米高度位置处设置有一个高报警料位开关。在满负荷正常运行时，落料管中的料位需维持在四米左右。当落料管中的料位低于三米时，可将上料辅助装置100的给进机构120的基本设定转速(即20转/分钟)提高10％。当落料管中的料位低于两米时，可将上料辅助装置100的给进机构120的基本设定转速提高20％。当落料管中料位高于5米时，可将上料辅助装置100的给进机构120的基本设定转速降低10％。当落料管装满料后，多余的蔗渣可以通过返料皮带返回到蔗渣堆放点。耙料机在上料时，可以将运行中的上料辅助装置100的电机130的转速作为控制其耙料动作频率的一个参考信号。

根据本实用新型的上料辅助系统，上料辅助装置能够辅助耙料机实现对皮带输送机构上料，且在上料过程中能够对生物质材料起到缓冲和调节作用，以实现上料量稳定、上料速度量化控制。

除非另有定义，本文中所使用的技术和科学术语与本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中使用的术语只是为了描述具体的实施目的，不是旨在限制本实用新型。本文中出现的诸如“设置”等术语既可以表示一个部件直接附接至另一个部件，也可以表示一个部件通过中间件附接至另一个部件。本文中在一个实施方式中描述的特征可以单独地或与其它特征结合地应用于另一个实施方式，除非该特征在该另一个实施方式中不适用或是另有说明。

本实用新型已经通过上述实施方式进行了说明，但应当理解的是，上述实施方式只是用于举例和说明的目的，而非意在将本实用新型限制于所描述的实施方式范围内。本领域技术人员可以理解的是，根据本实用新型的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本实用新型所要求保护的范围以内。