一种用于垃圾焚烧的ACC风量控制系统的制作方法

本发明涉及acc风量控制系统，尤其涉及一种用于垃圾焚烧的acc风量控制系统。

背景技术：

根据环保要求燃烧产生的烟气处于高温段≥850℃,持续时间>2秒，所有排放的烟气中的污染物浓度均按氧量11%含量进行计算，锅炉出口氧量要求控制在8～12%范围为宜，因此，如何提供一种自动化程度高的用于垃圾焚烧的acc风量控制系统是本领域技术人员所亟待解决的技术问题之一。

技术实现要素：

为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种自动化程度高的用于垃圾焚烧的acc风量控制系统。

本发明提供了一种用于垃圾焚烧的acc风量控制系统，包括采集工艺流程的被控对象数值的就地仪表、acc风量控制站和就地设备，其中，所述就地仪表的输出端与所述acc风量控制站的输入端连接，所述acc风量控制站的输出端与所述就地设备的输入端连接。

所述就地仪表包括锅炉炉膛温度测量仪表、锅炉出口氧量测量仪表、一次风量测量仪表、一次风压力测量仪表、一次风风温测量仪表、二次风量测量仪表、二次风压力测量仪表和二次风风温测量仪表，所述锅炉炉膛温度测量仪表、锅炉出口氧量测量仪表、一次风量测量仪表、一次风压力测量仪表、一次风风温测量仪表、二次风量测量仪表、二次风压力测量仪表、二次风风温测量仪表分别通过i/o通道与所述acc风量控制站连接。

所述锅炉炉膛温度测量仪表、锅炉出口氧量测量仪表、一次风量测量仪表、一次风压力测量仪表、一次风风温测量仪表、二次风量测量仪表、二次风压力测量仪表、二次风风温测量仪表分别通过ai采集模件与所述acc风量控制站连接。

所述就地仪表包括输出引用机自动状态的分布式控制系统，所述分布式控制系统通过di采集模件与所述acc风量控制站连接。

所述acc风量控制站包括引风机模式判断块和自动条件综合判断块，所述所述分布式控制系统通过di采集模件与所述引风机模式判断块的输入端连接，所述引风机模式判断块的输出端与所述自动条件综合判断块的输入端连接，所述引风机模式判断块向所述自动条件综合判断块送出引风机自动状态。

所述acc风量控制站包括检测信号故障判断块和一次风变频控制块，所述所述锅炉炉膛温度测量仪表、锅炉出口氧量测量仪表、一次风量测量仪表、一次风压力测量仪表、一次风风温测量仪表、二次风量测量仪表、二次风压力测量仪表、二次风风温测量仪表分别通过ai采集模件与所述检测信号故障判断块的输入端连接，所述检测信号故障判断块的输出端、自动条件综合判断块的输出端分别与所述一次风变频控制块连接，所述检测信号故障判断块检测所有信号状态，当所有信号均正常向所述一次风变频控制块送出参数正常信号。

所述acc风量控制站包括炉温偏差减法块、炉温偏差小判断块、氧量pid控制块、一次风指令加法块和一次风量pid控制块，其中，所述锅炉炉膛温度测量仪表通过ai采集模件与所述炉温偏差减法块的输入端连接，所述炉温偏差减法块的输出端与所述炉温偏差小判断块连接，所述炉温偏差小判断块的输出端与所述氧量pid控制块连接，所述氧量pid控制块的输出端与所述一次风指令加法块连接，所述一次风指令加法块的输出端与所述一次风量pid控制块连接，所述一次风量pid控制块的输出端与所述一次风变频控制块连接。

所述炉温偏差减法块的输出端分别连接有氧量补偿f(x)1块(又称氧量补偿块)和一次风量补偿f(x)2块（又称一次风量补偿块），所述氧量补偿f(x)1块连接有氧量设定加法块，所述氧量设定加法块的输出端与所述氧量pid控制块连接，所述一次风量补偿f(x)2块的输出端与所述一次风指令加法块连接。

所述acc风量控制站包括一次风量计算块、二次风量计算块、二次风量补偿f(x)3块（又称二次风量补偿块）、二次风量指令f(x)4块（又称二次风量指令块）、二次风指令加法块、二次风量pid控制块和二次风变频控制块，其中，所述炉温偏差减法块的输出端与所述二次风量补偿f(x)3块连接，所述一次风量测量仪表、一次风压力测量仪表、一次风风温测量仪表分别通过ai采集模件与所述一次风量计算块的输入端连接，所述二次风量测量仪表、二次风压力测量仪表、二次风风温测量仪表分别通过ai采集模件与所述二次风量计算块的输入端连接，所述一次风量计算块的输出端分别与所述氧量pid控制块、一次风量pid控制块、二次风量指令f(x)4块连接，所述二次风量补偿f(x)3块、二次风量指令f(x)4块的输出端分别与所述二次风指令加法块连接，所述二次风指令加法块的输出端与所述二次风量pid控制块连接，所述二次风量计算块的输出端与所述二次风量pid控制块连接，所述二次风量pid控制块的输出端与所述二次风变频控制块连接。

所述就地设备包括一次风机变频器控制器和二次风机变频器控制器，所述一次风变频控制块的输出端与所述一次风机变频器控制器连接，所述二次风变频控制块的输出端与所述二次风机变频器控制器连接。

本发明的有益效果是：通过上述方案，提高了自动化程度。

附图说明

图1是本发明一种用于垃圾焚烧的acc风量控制系统的整体示意图。

图2是本发明一种用于垃圾焚烧的acc风量控制系统的炉温偏差-氧量补偿f(x)1曲线图。

图3是本发明一种用于垃圾焚烧的acc风量控制系统的炉温偏差-一次风量补偿f(x)2曲线图。

图4是本发明一种用于垃圾焚烧的acc风量控制系统的炉温偏差-二次风量补偿f(x)3曲线图。

具体实施方式

下面结合附图说明及具体实施方式对本发明作进一步说明。

术语解释：

acc：自动燃烧控制系统（automaticcombustioncontrol，简称acc），主要指生活垃圾焚烧炉的液压系统和风系统控制的自动控制系统，一般采用plc系统，与dcs间的重要信号采用电缆连接方式，次要数据采用软通讯方式。以下简称acc。

dcs：分布式控制系统的英文缩写（distributedcontrolsystem），又称之为集散控制系统。这里主要指用于主厂房中用于重要辅机、工艺参数监控的dcs系统。以下简称dcs。

锅炉炉膛温度：是指余热锅炉第一烟道中部的烟气温度。以下简称炉温。

锅炉出口氧量：主要指余热锅炉省煤器前或省煤器后的烟气中的含氧量。以下简称氧量。

一次风量：主要指一次风系统中的送风主管道的通过温压补偿后风量。

二次风量：主要指二次风系统中的送风主管道的通过温压补偿后风量。

如图1所示，一种用于垃圾焚烧的acc风量控制系统，包括采集工艺流程的被控对象数值的就地仪表、acc风量控制站和就地设备，其中，所述就地仪表的输出端与所述acc风量控制站的输入端连接，所述acc风量控制站的输出端与所述就地设备的输入端连接。

如图1所示，所述就地仪表包括锅炉炉膛温度测量仪表、锅炉出口氧量测量仪表、一次风量测量仪表、一次风压力测量仪表、一次风风温测量仪表、二次风量测量仪表、二次风压力测量仪表和二次风风温测量仪表，所述锅炉炉膛温度测量仪表、锅炉出口氧量测量仪表、一次风量测量仪表、一次风压力测量仪表、一次风风温测量仪表、二次风量测量仪表、二次风压力测量仪表、二次风风温测量仪表分别通过i/o通道与所述acc风量控制站连接。

如图1所示，所述锅炉炉膛温度测量仪表、锅炉出口氧量测量仪表、一次风量测量仪表、一次风压力测量仪表、一次风风温测量仪表、二次风量测量仪表、二次风压力测量仪表、二次风风温测量仪表分别通过ai采集模件与所述acc风量控制站连接。

如图1所示，所述就地仪表包括输出引用机自动状态的分布式控制系统，所述分布式控制系统通过di采集模件与所述acc风量控制站连接。

如图1所示，所述acc风量控制站包括引风机模式判断块和自动条件综合判断块，所述所述分布式控制系统通过di采集模件与所述引风机模式判断块的输入端连接，所述引风机模式判断块的输出端与所述自动条件综合判断块的输入端连接，所述引风机模式判断块向所述自动条件综合判断块送出引风机自动状态。

如图1所示，所述acc风量控制站包括检测信号故障判断块和一次风变频控制块，所述所述锅炉炉膛温度测量仪表、锅炉出口氧量测量仪表、一次风量测量仪表、一次风压力测量仪表、一次风风温测量仪表、二次风量测量仪表、二次风压力测量仪表、二次风风温测量仪表分别通过ai采集模件与所述检测信号故障判断块的输入端连接，所述检测信号故障判断块的输出端、自动条件综合判断块的输出端分别与所述一次风变频控制块连接，所述检测信号故障判断块检测所有信号状态，当所有信号均正常向所述一次风变频控制块送出参数正常信号。

如图1所示，所述acc风量控制站包括炉温偏差减法块、炉温偏差小判断块、氧量pid控制块、一次风指令加法块和一次风量pid控制块，其中，所述锅炉炉膛温度测量仪表通过ai采集模件与所述炉温偏差减法块的输入端连接，所述炉温偏差减法块的输出端与所述炉温偏差小判断块连接，所述炉温偏差小判断块的输出端与所述氧量pid控制块连接，所述氧量pid控制块的输出端与所述一次风指令加法块连接，所述一次风指令加法块的输出端与所述一次风量pid控制块连接，所述一次风量pid控制块的输出端与所述一次风变频控制块连接。

如图1所示，所述炉温偏差减法块的输出端分别连接有氧量补偿f(x)1块和一次风量补偿f(x)2块，所述氧量补偿f(x)1块连接有氧量设定加法块，所述氧量设定加法块的输出端与所述氧量pid控制块连接，所述一次风量补偿f(x)2块的输出端与所述一次风指令加法块连接。

如图1所示，所述acc风量控制站包括一次风量计算块、二次风量计算块、二次风量补偿f(x)3块、二次风量指令f(x)4块、二次风指令加法块、二次风量pid控制块和二次风变频控制块，其中，所述炉温偏差减法块的输出端与所述二次风量补偿f(x)3块连接，所述一次风量测量仪表、一次风压力测量仪表、一次风风温测量仪表分别通过ai采集模件与所述一次风量计算块的输入端连接，所述二次风量测量仪表、二次风压力测量仪表、二次风风温测量仪表分别通过ai采集模件与所述二次风量计算块的输入端连接，所述一次风量计算块的输出端分别与所述氧量pid控制块、一次风量pid控制块、二次风量指令f(x)4块连接，所述二次风量补偿f(x)3块、二次风量指令f(x)4块的输出端分别与所述二次风指令加法块连接，所述二次风指令加法块的输出端与所述二次风量pid控制块连接，所述二次风量计算块的输出端与所述二次风量pid控制块连接，所述二次风量pid控制块的输出端与所述二次风变频控制块连接。

如图1所示，所述就地设备包括一次风机变频器控制器和二次风机变频器控制器，所述一次风变频控制块的输出端与所述一次风机变频器控制器连接，所述二次风变频控制块的输出端与所述二次风机变频器控制器连接。

如图1所示，就地仪表的具体作用如下：

这部分主要功能为传统仪表，采集工艺流程的被控对象数值。

（1）引风机控制自动方式：从dcs送出引风自动状态，通过电缆连接，送给“acc风量控制系统”，由“di采集模件”采集送给“acc风量控制站”，再通过“引风机模式判断块”获取引风机控制的自动模式状态信号。

（2）锅炉炉膛温度：在余热锅炉的中部侧墙开孔，由热电偶作为一次检测元件，再连接补偿电缆送给“acc风量控制系统”，由“ai采集模件”采集送给“acc风量控制站”，获得炉温数值。

（3）锅炉出口氧量：在余热锅炉的省煤器的入口或出口，由氧化锆为一次检测元件，通过电缆送给“acc风量控制系统”，由“ai采集模件”采集送给“acc风量控制站”，获得氧量数值。

（4）一次风量：在一次风送风主管道上，由德尔塔巴元件作为一次风量检测元件，对应风压、风温，通过电缆送给“acc风量控制系统”，由“ai采集模件”采集送给“acc风量控制站”的“一次风量计算块”获得一次风量数值。

（5）二次风量：在二次风送风主管道上，由德尔塔巴元件作为二次风量检测元件，对应风压、风温，通过电缆送给“acc风量控制系统”，由“ai采集模件”采集送给“acc风量控制站”的“二次风量计算块”获得一次风量数值。

acc风量控制站的具体作用如下：

（1）一次风变频控制块允许投入自动条件：

信号1-“引风机模式判断块”送出“引风机自动状态”信号；

信号2-“检测信号故障判断”检测所有信号状态，当所有的信号均正常送出“参数正常”信号；

信号1与信号2送给“自动条件综合判断块”，两个信号同时成立（“与”关系），综合送至“一次风变频控制块”，以允许投入自动，否则逻辑切除自动。

（2）一次风量控制

①炉温偏差：由“减法块1(炉温偏差)”通过“炉温”实测值与“操作站”发出的“锅炉炉膛温度设定”相减得到时“炉温偏差”数值。

②当“炉温偏差小判断块”模块判断“炉温偏差”数值小于15～30℃时（根据实际工况可设），送出一个为“1”（或“true”）开关量信号，送至“氧量pid控制块”的自动允许位，表示此pid的p作用、i作用来自动调节输出“一次风量指令”；

当“炉温偏差小判断块”数值不小于15～30℃时（根据实际工况可设），送出一个为“0”（或“false”）开关量信号，送至“氧量pid控制块”的“输出保持位”保持“一次风量指令”不变。

③炉温偏差补偿氧量：它是由“氧量补偿f(x)1块”产生。

“氧量补偿f(x)1块”是以“炉温偏差”数值为自变量，由f(x)1产生一个应变量的函数值。利用②中设定参数（15～30℃，原则上保持一致）作为“氧量补偿f(x)1块”中的死区偏差数值参数。“氧量补偿f(x)1块”具体设置如图2所示。

图2中：

当“炉温偏差”为正数大时，“氧量补偿f(x)1块”输出较小负数；

当“炉温偏差”在死区范围内，“氧量补偿f(x)1块”输出为“0”；

当“炉温偏差”为负数小时，“氧量补偿f(x)1块”输出较大正数。

其中，对应的数值不为唯一性，根据垃圾特点有所变化。

④总氧量设定值：由“acc风量控制系统”的“操作站”进行“锅炉出口氧量设定”，再加上③中的补偿氧量，进入“acc风量控制站”的“氧量设定加法块”，再进入“氧量pid控制块”的总氧量设定值。

⑤一次风量总指令：两部分组成，一部分由“氧量pid控制块”输出，另一部分为“炉温偏差”由“一次风量补偿f(x)2块”通过函数生成，两部分输入“一次风指令加法块1”相加后生成一次风量总指令。

第一部分：“氧量pid控制块”的设定值由④中总氧量设定值输入，测量值由“锅炉出口氧量”信号输入，非自动状态下的跟踪值由“一次风量计算块”输出的“一次风量”值。

第二部分：由“炉温偏差”值为自变量，“一次风量补偿f(x)2块”输出应变量的函数值。“一次风量补偿f(x)2块”具体设置如图3所示。

图3中：

当“炉温偏差”为正数大时，“一次风量补偿f(x)2块”输出较小负数；

当“炉温偏差”在死区范围内，“一次风量补偿f(x)2块”输出为“0”；

当“炉温偏差”为负数小时，“一次风量补偿f(x)2块”输出较大正数。

其中，对应的数值不为唯一性，根据垃圾特点有所变化。

⑥一次风量控制：“一次风量pid控制块”的设定值由⑤的“一次风量总指令”输入，测量值由“一次风量计算块”输出的“一次风量”值，非自状态下的跟踪值由“一次风变频控制块”的输出值。通过“一次风量pid控制块”进行p作用、i作用运算后输出至“一次风变频控制块”来控制现场的一次风机变频器。

（3）二次风变频控制块允许投入自动条件：

“一次风变频控制块”的“手动/自动状态”送给“一次风自动状态判断块”，输出“一次风自动状态”为1时，才允许“二次风变频控制块”投入自动，否则逻辑切除自动。

（4）二次风量控制

①二次总风量设定值：主要由两部分获取，一部分是由“一次风量计算块”输出的“一次风量”值送给“二次风量指令f(x)4块”输出，另一部分是“炉温偏差”值送入“二次风量补偿f(x)3块”中输出，再送入“二次风指令加法块2”后输出二次总风量设定值。

其中，“二次风量指令f(x)3块”公式为：

f(x)3=k*一次风量

公式中，k为系数，根据垃圾特点进行调整，一般采用0.15~0.3；一次风量为由“一次风量计算块”输出的“一次风量”值。

“二次风量补偿f(x)3块”是以“炉温偏差”数值为自变量，由f(x)2产生一个应变量的函数值。具体设置如下图4所示。

图4中：

当“炉温偏差”为正数大时，f(x)3函数对应的数值越大；

当“炉温偏差”在死区范围内，f(x)3函数为“0”；

当“炉温偏差”为负数小时，f(x)3函数对应的数值越小。

其中，对应的数值不为唯一性，根据垃圾特点有所变化。

②二次风量控制：“二次风量pid控制块”的设定值由①的“二次总风量设定值”输入，测量值由“二次量风计算块”输出的“二次风量”值，非自状态下的跟踪值由“二次风变频控制块”的输出值。通过“二次风量pid控制块”进行p作用、i作用运算后输出至“二次风变频控制块”来控制现场的二次风机变频器。

就地设备的具体作用下如：

（1）一次风机：就地辅机，主要功能是为焚烧锅炉系统提供一次风，主要由一次风变频器控制控制总一次风量。由“acc风量控制系统”的“acc风量控制站”的“一次风变频控制块”发出指令，由“ao输出模件”输出4~20ma电气指令信号，送给一次风变频器来控制风机转速，同时变频器输出频率反馈送给“acc风量控制系统”的“ai输入模件”采集，送给“acc风量控制站”的“一次风变频控制块”判断一次风机运行状态。

（2）二次风机：就地辅机，主要功能是为焚烧锅炉系统提供二次风，主要由二次风变频器控制控制总二次风量。由“acc风量控制系统”的“acc风量控制站”的“二次风变频控制块”发出指令，由“ao输出模件”输出4~20ma电气指令信号，送给二次风变频器来控制风机转速，同时变频器输出频率反馈送给“acc风量控制系统”的“ai输入模件”采集，送给“acc风量控制站”的“二次风变频控制块”判断二次风机运行状态。

本发明提供的一种用于垃圾焚烧的acc风量控制系统具有以下特点：

（1）采用独立结构的acc风量控制系统方式；

（2）一次风的控制采用炉温偏差控制方法：当炉温偏差小时采用经典pid调节方式，以保证风量氧量保持在正常范围；当炉温偏差大时，采用氧量补偿方式保证氧量pid不过度积分，同时采用一次风补偿方式，充分发挥风对燃烧的作用。

（3）二次风量主要以一次风为主线方式（一次风量*系数）控制，由于二次风可以小范围控制炉温的方式加以二次风补偿方式进行。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。