专利名称:燃煤锅炉耗煤及吨汽煤耗测量方法与装置的制作方法
本发明涉及一种燃煤锅炉的耗煤量及吨汽耗煤量同时测量的方法与装置。
工业上和生活上燃煤锅炉都是目前占主要地位的能量和热量转换设备。据统计我国现有各种工业锅炉约30万台，50万蒸吨。年耗煤量2亿吨左右，约占全国原煤产量的 1/3 。目前这些锅炉，除少数工业锅炉(一般是大型工业锅炉)配备较先进的自控装置外，大多数燃煤锅炉都还没有很完善的控制设备，更没有很好的耗煤量和吨汽耗煤量的计量手段，这给能源管理和节能工作带来一定的困难。国内公知的耗煤计量有两种，其一，如电子皮带称，它是采取重量法，优点是能直接检测重量，比较精确。但由于价格昂贵，又难于与单台锅炉配套使用，使耗煤计量无法进行。其二是容积式耗煤计，是以容积法原理测定单台锅炉的耗煤量。目前市售的这类产品大多是机械式耗煤计，它只适用链条炉，例如上海机床电镀厂生产的MB81-3型煤耗计(见《能源技术》1983年第一期)和济南仪表厂生产的GMX-2型远传煤量计。前者是一种纯机械式，整体结构，讯号不具备远传特点，同时测量精度低(为±5%)，煤表读数需换算成煤量值，不直观;当煤种变化时，该表无法适应。对于后者产品优点是传感器与二次仪表分开，能远传，运算、显示部分采用计算器，结构简单。但是其进煤速度和煤层厚度传感器结合在一起，用钢丝绳传递厚度值，误差较大，综合测量精度为±4%，也偏低。而且满量程后还需人工置入系数，重新启动，使用不方便。煤种变化重新标定当量系数。
上面公知的煤量计的性能还仅限于对锅炉耗煤量的计量，无法用于测量锅炉的吨汽煤耗值。此外，有些测定锅炉燃烧效率的自动化仪表，如南京分析仪器厂引进英国凯恩梅公司全套技术生产的燃烧效率测定仪，也只是通过测定氧化锆实现间接测定吨汽煤耗，其测量方法及使用都很不方便。
本发明的目的是提供一种既能连续测量当班单台锅炉的耗煤量，又能测量锅炉的吨汽煤耗，还能根据需要定时显示或打印的方法与装置。
按照本发明的目的，发明人设计了一种能同时测量锅炉耗煤量和吨汽煤耗值的方法与装置。
本发明中耗煤量是采用传统的容积法工作原理，对不同结构的锅炉提出具体的测量方法和装置。
根据容积法工作原理，耗煤积算量Q＝r·v·t……(1)式中Q-煤耗量，公斤;
r-煤的密度，公斤/分米3;
v-煤的容积流量，分米3/分;
t-积算时间，分。
即耗煤量等于容积流量乘以煤密度和时间的乘积，这是耗煤量总的理论公式。结合具体锅炉经过理论推导，对于不同结构的锅炉，其具体的计算公式是不一样的。例如对链条炉，Q链＝r·H·K链·N……(2)
对沸腾炉及其他机械送煤锅炉Q沸＝r·K沸·N……(3)式中H-链条炉煤层厚度，分米;
K链-链条炉容积系数，分米2/转;
K沸-沸腾炉容积系数，分米3/转;
N-进煤速度传感器累加转数。
从(2)和(3)式可以看出耗煤量Q与煤的密度，炉子的容积系数、煤层厚度(对链条炉而言)及累加转数有关，而与时间无关，也就是说要测量锅炉耗煤量，只要测定有关参数。在本发明中对变量参数N、H采取传感器来检测，而对常量参数K、r用人工拨盘置入，再通过微机进行数据采集、处理、运算、累加、比较，显示出锅炉的瞬时耗煤量和累计耗煤量。
本发明的吨汽煤耗是通过耗煤量与蒸汽量的比值来确定。
即，q＝Q/T……(4)式中q-吨汽煤耗，公斤/蒸吨;
Q-耗煤量，公斤;
T-在耗煤量积算的同步时间内，锅炉的造汽量，蒸吨。
吨汽煤耗参数，利用蒸汽流量计测量蒸汽流量值输入微机並和微机中采集的耗煤量，进行耗煤量与蒸汽量的比值运算，並根据需要显示或打印。
与现有技术相比，本发明具有许多优点，1.首先把锅炉的进煤量和出汽量有机地结合起来，並能直接显示、打印锅炉的耗煤量和吨汽煤耗值，有利于对锅炉的性能、效率考核指示;给能源管理部门指出具体指标，便于调变，其次给锅炉运行人员操作指出具体方向，以便在鼓风、引风、送煤之间找到合理的经济值，达到满意的节能效果，还能解决多台锅炉用煤的“糊塗帐”问题;2.本发明的方法及装置能够分别对进煤速度和煤层厚度用传感器检测、远传，耐用可靠，可以满足连续运行需要，不受高温影响;3.本发明采用单片微机作为运算、控制中心，各种参数可随机处理，综合测量精度高可达±2%(见福建省计量科学技术研究所，中试字第86001号);4.本发明通过改变微机软件，可以适合不同结构锅炉的使用;5.本发明采用电磁计数器累计耗煤量，停电不丢失数据，价格低廉;6.本发明装置体积小，安装使用方便。
本发明的实施方案，以链条炉为例，结合附图来说明采用这种方法和装置的工作原理和构成。
图1二次仪表结构原理图;
图2是本发明测量耗煤量及吨汽煤耗的方法逻辑流程框图;
图3进煤速度传感器结构图;
图4煤层厚度传感器结构图;
根据容积法工作原理即链条炉耗煤量Q与煤的密度(r)、煤层厚度(H)、链条炉容积系数(K)及进煤速度传感器累加转数(N)成正比，而吨汽煤耗值又等于锅炉的耗煤量与在耗煤量积算的同步时间内锅炉的造汽量的比值。为此本发明设计的装置，其构成包括一个进煤速度传感器(A)，一个煤层厚度传感器(B)和一个二次仪表(C)三个部件。
上述的二次仪表(C)安装在锅炉控制间内，由一个主电路板(1)，一个稳压电源 (2)，一个煤密度拨盘(3)，一个锅炉容积系数拨盘(4)，一个耗煤量积算计数器(5)，一个吨汽煤耗值显示器(6)，一个蒸汽流量脉冲计数器(7)，一个微型打印机(8)构成。
上述进煤速度传感器(A)包括一组由红外发光二极管(10)和光敏三极管(11)组成的转数检测头(12)及一个带孔园盘(9)，带孔园盘(9)位于红外发光二极管(10)和光敏三极管(11)之间，转数检测头(12)和带园孔园盘(9)一起封装在一个壳体(13)内，并随锅炉减速器的传动轴同步旋转。该传感器(A)采用透射方式检测转数並转换成电脉冲，送入二次仪表(C)。
上述煤层厚度传感器(B)是由直线型循环码(格雷码)盘(14)，拉杆(15)，外壳(16)及排成一条直线的8个电刷(17)组成。该8个电刷对应8个数道，拉杆(15)与锅炉闸门连接並随煤层厚度变化而移动，而每个电刷(17)又随拉杆(15)在对应的数道上移动。这样不同煤层厚度对应不同的循环码，通过计算机软件，将循环码转换成十进制码参加运算。
二次仪表(C)中的主电路板(1)，采用美国INTEL公司MCS-48系列8位单片微机作为耗煤量积算及吨汽煤耗比值运算控制中心。具体测量方法逻辑流程图见(图2)，煤层厚度传感器(B)，密度拨盘(3)容积系数拨盘(4)及蒸汽流量脉冲计数器(7)的8根信号线通过各自接口电路接入微机的P1I/O通道。进煤速度传感器(A)通过接口(32)接入微机的T1端口。微机T0端口输出的时钟信号接入时钟分频器(17)的输入端(Ⅰ)。时钟分频器(17)的输出端(Ⅱ)接到微机的外部中断源
INT端口。微机P2通道中的P27、P26位接到二/四译码器(18)的输入端。译码器(18)的四个输出端分别接到厚度传感器(B)、煤密度拨盘(3)锅炉容积系数拨盘(4)和蒸汽流量脉冲计数器(7)各自接口电路的选通端，微机P2通道中的P25位接到耗煤量积算计数器(5)接口(38)，P24位接到蒸汽流量脉冲计数器(7)的复零端。吨汽煤耗显示器(6)和微型打印机(8)通过接口(37)和接口(36)直接挂在微机8位数据总线上。蒸汽流量计的脉冲讯号通过电平转换器(20)接入蒸汽流量脉冲计数器(7)。
二次仪表(C)中的煤密度拨盘(3)采用二位十进制拨盘。以适应密度变化范围0.70～1.69kg/dm3，该拨盘(3)安装在仪表(C)面板上，便于人工置数，再通过一个接口(33)送入计算机。
二次仪表(C)中的锅炉容积系数拨盘(4)采用二位十进制拨盘，对某一确定锅炉容积系数K值采取实际标定值。标定后的容积系数通过容积拨盘(4)人工置入，该拨盘(4)安装在仪表(C)面板上，置数范围为0.01～0.99，若测定出K值超过这个范围，可适当增加进煤速度传感器(A)中园盘(9)的孔数，即可达到要求。
二次仪表(C)中的耗煤量积算计数器(5)采用脉冲式电磁计数器。
二次仪表(C)中的吨汽煤耗显示器(6)采用四位十进发光二极管显示器。
本发明装置的具体测量方法如下本装置在锅炉上安装好后，首先把预先标定好的锅炉容积系数K和煤密度r数值分别由拨盘(4)(3)人工置入。上电后当锅炉运转时，由进煤速度传感器(A)不断检测带动链条炉排移动的减速器轴的转数，由煤层厚度传感器(B)不断检测煤层厚度H。同时蒸汽流量脉冲计数器(7)和时钟分频器(17)开始工作。当进煤速度传感器(A)检测到转数信号时，通过微机T1端向微机申请中断。下面是微计算机执行的用户程序流程图。
权利要求
1.一种燃煤锅炉耗煤量及吨汽煤耗值同时测量的方法，其特征在于把分别测定的锅炉容积系数K、煤密度、锅炉减速器传动轴的转数N、煤层厚度H及锅炉的造汽量T的数值，通过单片微机进行耗煤量积算和吨汽煤耗比值运算，运算结果通过耗煤量积算计数器(5)计数和吨汽煤耗值显示器(6)显示。
2.根据权利要求
1的测量方法，其特征是锅炉容积系数K和煤密度r分别由拨盘(4)(3)人工置入单片微机。
3.根据权利要求
1的测量方法，其特征是单片微机执行的用户程序，包括一个主程序，一个转数中断服务子程序，一个时钟中断服务子程序。
4.根据权利要求
2的测量方法，其特征是进煤速度传感器(A)的转数作为计算机的主令讯号，控制计算机执行转数中断服务子程序。
5.根据权利要求
2的测量方法，其特征是时钟分频器(21)作为主令讯号控制微机执行时钟中断服务子程序。
6.一种燃煤锅炉耗煤量及吨汽煤耗值同时测定的装置，包括一个传感器和一个二次仪表(C)构成，二次仪表包括一个耗煤量积算计数器(5)，本发明特征在于传感器包括一个进煤速度传感器(A)和一个煤层厚度传感器(B)，上次的二次仪表(C)还包括一个主电路板(1)，一个稳压电源(2)，一个煤密度拨盘(3)，一个锅炉容积系数拨盘(4)，一个耗煤量积算计数器(5)，一个吨汽煤耗值显示器(6)，一个蒸汽流量脉冲计数器(7)，上述的进煤速度传感器(A)固定在锅炉减速器的传动轴上同步运转，上述的煤层厚度传感器(B)固定在锅炉的煤闸门上，上述的二次仪表(C)安装在锅炉的控制间内。
7.根据权利要求
6的装置，其特征是二次仪表(C)还包括一个微型打印机(8)。
8.根据权利要求
6或7的装置，其特征是进煤速度传感器(A)包括一个由红外发光二极管(10)和光敏三极管(11)组成的转数检测头(12)，一个带孔园盘(9)，一对轴承(18)及一个轴(19)，带孔园盘(9)位于红外发光二极管(10)和光敏三极管(11)之间，转数检测头(12)和带孔园盘封装在壳体(13)内，进煤速度传感器(A)靠法兰盘与锅炉减速器的传动轴连接，并随之同步旋转。
9.根据权利要求
6或7的装置，其特征是煤层厚度传感器(B)包括一个由直线型循环码盘(14)，一个拉杆(15)，一个排成直线的8个电刷(17)及一个外壳(16)组成，该8个电刷(17)对应码盘(14)上的8个数道，拉杆(15)与锅炉煤闸门连接。
10.根据权利要求
6或7的装置，其特征是二次仪表(C)的主电路板(1)包括一个用作耗煤量积算和吨汽煤耗比值运算、控制中心的单片微机，一个时钟分频器(21)，一个二/四译码器(22)，一个电平转换器(20)及若干个接口。
11.根据权利要求
6或7的装置，其特征是上述的煤密度拨盘(3)采用二位十进制人工拨盘，该拨盘(3)安装在仪表(C)的面板上。
12.根据权利要求
6或7的装置，其特征是上述的锅炉容积系数拨盘(4)采用二位十进制人工拨盘，该拨盘(4)安装在仪表(C)面板上。
13.根据权利要求
6或7的装置，其特征是上述的耗煤量积算计数器(5)采用脉冲式电磁计数器，该计数器(5)安装在仪表(C)的面板上。
14.根据权利要求
6或7的装置，其特征是上述的吨汽煤耗值显示器(6)采用四位十进发光二极管显示器，该显示器(6)安装在仪表(C)的面板上。
专利摘要
本发明提供一种燃煤锅炉耗煤量及吨汽煤耗值同时测量的方法与装置。由进煤速度传感器、煤层厚度传感器及二次仪表组成，用单片微机作为数据采集、控制、耗煤量积算及吨汽煤耗比值运算中心，结果分别由耗煤积算计数器计数、吨汽煤耗显示器显示。本发明把锅炉的进煤量和出汽量有机地联系起来，有利于对锅炉的性能、效率进行考核、指示。对进煤速度和煤层厚度分别进行检测、远传，整机稳定可靠，通过修改软件，可适用不同结构的锅炉，综合测量精度达±2％。
文档编号F27D21/00GK86102118SQ86102118
公开日1987年10月14日 申请日期1986年3月22日
发明者林本武, 周海英, 陈奇 申请人:福建省机械科学研究院导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan