粉碎機監測的製作方法

2023-10-07 17:34:04

粉碎機監測的製作方法
【專利摘要】本發明涉及粉碎機監測。一種用於檢測粉碎機(110,200)中的燃燒相關條件的系統(100)，其包括粉碎機(110,200)，粉碎機設置為通過入口(114)接收煤塊(141)，將煤塊(141)碾磨成煤粉(142)，並通過出口(113)輸出煤粉(142)。該系統(100)包括傳感器(123a-123f)，其設置為檢測供給粉碎機(110,200)的熱輸入特徵和從粉碎機(110,200)發出的熱輸出特徵。該系統(100)還包括控制器(130)，其設置為基於來自傳感器(123a-123f)的信號，基於包括熱輸入特徵和熱輸出特徵的熱平衡函數而確定粉碎機(110,200)中是否存在燃燒相關條件。
【專利說明】粉碎機監測

【技術領域】
[0001]本發明的實施例致力於監測粉碎機，且具體地說涉及基於計算粉碎機的熱平衡而檢測粉碎機中的燃燒相關條件。

【背景技術】
[0002]在許多發電站中使用煤作為燃料。在將煤引入到發電站中之前，其通常遭遇粉碎過程，以便將煤的尺寸從相對較粗糙的大塊(chunk)減小至精細的粉末。這樣做，以便通過增加有效表面面積來提高煤的反應性，從而減少煤上的表面溼度，並使煤至火爐的運輸更為容易，火爐形成發電站的一部分。
[0003]在粉碎過程中有一定的時間，煤可點燃，從而導致粉碎機內部火情。火情可損害粉碎機，並對人員造成安全性風險，並且還造成依賴於精細煤粉的功率-提供系統中的延遲。


【發明內容】

[0004]根據這裡所示的方面，提供了一種用於檢測粉碎機中的燃燒相關條件的系統，其包括粉碎機，粉碎機設置為通過入口接收煤塊，將煤塊碾磨成煤粉，並通過出口輸出煤粉。該系統包括傳感器，其設置為檢測供給給粉碎機的熱輸入特徵和從粉碎機發出的熱輸出特徵。該系統還包括控制器，其設置為基於來自傳感器的信號，基於包括熱輸入特徵和熱輸出特徵的熱平衡函數而確定粉碎機中是否存在燃燒相關條件。
[0005]根據這裡所示的其它方面，一種用於檢測粉碎機中的燃燒相關條件的方法包括利用傳感器測量粉碎機的輸入熱特徵和粉碎機的輸出熱特徵。該方法還包括通過執行熱平衡操作而檢測粉碎機中的燃燒相關條件，包括輸入熱特徵和輸出熱特徵。
[0006]根據這裡所示的其它方面，粉碎機控制系統包括處理器，其設置為接收與粉碎機的輸入熱特徵和粉碎機的輸出熱特徵相對應的傳感器信號作為輸入，從而基於包括輸入熱特徵和輸出熱特徵的熱平衡方程而確定粉碎機中是否存在燃燒相關條件，並執行至少如下一種操作，即，產生信號以指示粉碎機中存在燃燒相關條件，或者基於粉碎機中存在燃燒相關條件的判斷而控制粉碎機採取正確的動作。
[0007]通過以下附圖和詳細描述將舉例說明上述特徵以及其它特徵。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]現在參照附圖，它們是示例性的實施例，其中相似的元件用相同的標號標出:
圖1是根據一個實施例的粉碎機系統的簡圖；
圖2是根據本發明的一個實施例的粉碎機的熱平衡算法的功能簡圖；且圖3是顯示了根據本發明的一個實施例的方法的流程圖。

【具體實施方式】
[0009]圖1顯示了根據本發明的一個實施例的粉碎機系統100。本系統100包括粉碎機110和粉碎機控制系統130。粉碎機110包括外殼111。驅動組件117定位在外殼111中。驅動組件117包括一個或多個馬達、齒輪箱或齒輪系統，或任何其它驅動部件。驅動組件117使基架116旋轉,在基架上安裝了磨煤碗(coal grinding bowl)115。一個或多個滾子組件119緊密地定位在旋轉的磨煤碗115附近。例如,在一個實施例中，有三個滾子組件119大約120度等距地分開定位。各個滾子組件受到支撐組件120的支撐，其包括例如支撐臂121和彈簧組件122。在操作期間，滾子組件119隨磨煤碗115的旋轉一起旋轉，並且彈簧122向磨煤碗115提供了滾子組件119的偏壓力。
[0010]煤供給入口 114也被稱為煤塊入口，煤入口或入口 114，其延伸到外殼111中，以容許煤塊141插入到外殼111的磨煤碗115中。乾燥和運輸空氣從空氣管道118提供至外殼111中，其防止磨碎的煤粉142下落到碗下面，並且引導磨碎的煤粉142向上遠離磨煤碗115而朝著收集斜槽(chute) 112移動，並從煤粉出口 113出來。另外，可提供一個或多個額外的空氣入口以引導密封的空氣流入外殼111中，其防止煤141和142進入碗115下面的構件中，例如軸承、齒輪以及其它可移動構件。從煤粉出口 113可將煤粉提供給發電系統以燃燒煤粉，從而產生電功率、熱功率或任何其它類型的功率。
[0011]在本發明的實施例中，傳感器123a至123f定位在粉碎機110周圍多個位置上，以檢測粉碎機110的特徵。具體地說，傳感器123a至123f設置為檢測與熱平衡算法或方程相關聯的粉碎機110的特徵，其代表供給粉碎機110的熱源和由粉碎機110發出的熱量。在圖1中，傳感器123a示出為定位在空氣管道118附近，其也被稱為乾燥和運輸空氣入口118。傳感器123a可檢測例如乾燥和運輸空氣的溫度或乾燥和運輸空氣的溼度。所示傳感器123b靠近外殼111。傳感器123b可檢測外殼111的溫度，以確定外殼111的對流熱量。所示傳感器123c比傳感器123b離外殼111更遠。傳感器123c可檢測離外殼111更遠的空氣溫度，從而檢測粉碎機110的熱輻射。傳感器123d示出為靠近粉碎機110的煤粉出口113。傳感器123d可檢測從出口 113發出的空氣和煤粉的溫度或從出口 113發出的空氣或煤粉的溼度。傳感器123e示出為定位在粉碎機110的煤塊入口 114附近。傳感器123e可檢測提供到入口 114中的空氣的溫度。傳感器123f可檢測通過碾磨磨煤碗115中的煤而產生的熱溫度。
[0012]雖然在圖1中已經提供了某些傳感器和傳感器位置的示例，但是本發明的實施例包含任何傳感器構型，用以確定粉碎機110的熱平衡方程或算法。例如，其中一個或多個傳感器123a、123d和123e可測量空氣或固體的流量。本發明的實施例還包括具有額外傳感器的粉碎機，包括振動傳感器、負載傳感器或任何其它傳感器。在一個實施例中，傳感器123a至123f檢測進出粉碎機110以及在粉碎機110內部的空氣和煤的熱特徵、溼度特徵和質量特徵。測量特徵的示例包括通過煤塊入口 114的空氣輸入的主空氣溫度、通過煤塊入口 114輸入的空氣和煤塊141的空氣/燃料比、位於煤粉出口 113下遊的燃燒系統中的煤粉142的燃料燃燒速率、煤入口 114的溫度以及進入入口 114或出口 113的空氣的溼度。測量特徵的其它示例包括進入粉碎機110的煤塊141的溼度、離開粉碎機110的煤粉142的溼度以及在煤粉出口 113處的溫度。測量特徵的其它示例包括入口 118處的乾燥和運輸空氣源的溫度、乾燥和運輸空氣的流量、密封空氣流的溫度和密封空氣流量。
[0013]粉碎機控制系統130監測和控制粉碎機110的操作。監測系統131可包括處理電路，其接收來自傳感器123a至123e的數據並通過馬達控制系統133根據傳感器數據以及用戶輸入數據或來自粉碎機控制系統130的外部系統的控制數據來控制驅動組件117。燃燒檢測系統132接收與例如熱量、溼度和流量數據相對應的傳感器數據作為輸入，並基於所接收的傳感器數據而產生熱平衡算法，或將所接收的傳感器數據供給到預定的熱平衡算法中。如果在熱平衡算法中檢測到預定的不平衡或特徵，則燃燒檢測系統132確定在外殼111中存在燃燒相關條件。燃燒檢測系統132可為用戶產生存在燃燒相關條件的警報或通告，或者燃燒檢測系統132可將控制信號發送給馬達控制系統133和輸入/輸出控制系統134，以便自動地控制驅動組件117的旋轉，以停止通過空氣入口 118的進氣流，停止通過煤塊入口 114輸入煤塊141，以及停止從煤粉出口 113輸出煤粉。
[0014]在本說明書和權利要求中，詞語「燃燒相關條件」指燃燒，例如冒煙或火焰，並且還指被確定為可導致粉碎機110中發生燃燒和燃燒先兆的條件。因此，燃燒檢測系統132檢測與存在火焰相對應的條件，例如熱平衡方程中的不平衡，其高於與火焰相對應的閾值，並且燃燒檢測系統132檢測粉碎機110中導致火焰的燃燒相關條件，例如粉碎機110的出口 113處的高溼度水平，粉碎機110操作在閾值煤流量水平下，其可導致煤溢出到驅動組件117中或任何其它燃燒相關條件。
[0015]在本發明的一個實施例中，用於計算粉碎機110中的熱平衡或能量平衡的算法如下:

【權利要求】
1.一種用於檢測粉碎機(110，200)中的燃燒相關條件的系統(100)，所述系統(100)包括: 粉碎機(110，200)，其設置為通過入口(114)接收煤塊(141)，將所述煤塊(141)碾磨成煤粉(142)，並通過出口 (113)輸出所述煤粉(142)； 傳感器(123a-123f)，其設置為檢測供給所述粉碎機(110，200)的熱輸入特徵和從所述粉碎機(110，200)發出的熱輸出特徵；以及 控制器(130)，其設置為基於來自所述傳感器(123a-123f)的信號，基於包括所述熱輸入特徵和所述熱輸出特徵的熱平衡函數而確定所述粉碎機(110，200)中是否存在燃燒相關條件。
2.根據權利要求1所述的系統(100)，其特徵在於，還包括: 磨碗(115)，其中，所述煤塊(141)在所述磨碗(115)中被碾磨成所述煤粉(142);以及 乾燥和運輸空氣入口(118)，其定位在所述磨碗(115)的下方，並設置為將乾燥和運輸空氣運輸至所述磨碗(115)的邊緣周圍， 其中，由所述傳感器(123a-123f)測量的熱輸入特徵包括在所述乾燥和運輸空氣入口(118)處的乾燥和運輸空氣的溫度和溼度水平。
3.根據權利要求1所述的系統(100)，其特徵在於，所述熱輸入特徵包括輸入所述入口 (114)的空氣的溫度和溼度，以及通過將所述煤塊(141)碾磨成煤粉(142)而產生的熱量，以及 所述輸出熱特徵包括所述出口(113)處的空氣的溫度和溼度、所述粉碎機(110，200)的熱輻射和所述粉碎機(110,200)的熱對流。
4.根據權利要求1所述的系統(100)，其特徵在於，所述控制器(130)進一步設置為基於檢測所述粉碎機(110，200)中存在燃燒相關條件而控制所述粉碎機(110，200)的操作。
5.根據權利要求1所述的系統(100)，其特徵在於，所述傳感器(123a-123f)中的一個是位於出口(113)處的溼度傳感器，且 所述控制器(130)還設置為監測所述出口(113)處的空氣溼度，從而基於高於預定閾值的溼度水平而確定所述粉碎機(110，200)中是否存在火焰的先兆條件。
6.根據權利要求1所述的系統(100)，其特徵在於，所述控制器(130)設置為通過計算在所述熱輸入特徵之和與所述熱輸出特徵之和之間的差異，並且通過將所述差異與相當於所述燃燒相關條件的預定閾值進行比較，從而確定所述粉碎機(110，200)中是否存在所述燃燒相關條件。
7.根據權利要求1所述的系統(100)，其特徵在於，所述熱平衡函數如下:
TQ
Jssl， OUlIfI 其中，Hii是進入所述粉碎機(110,200)中的空氣的質量流量，Hij是離開所述粉碎機(110, 200)的空氣的質量流量，Iii是輸入所述粉碎機(110,200)中的焓，h」是從所述粉碎機(110，200)輸出的焓，並且Q是能量變化，以及 所述控制器(130)設置為通過確定Q大於預定的閾值而檢測所述燃燒相關條件。
8.根據權利要求7所述的系統(100)，其特徵在於，所述燃燒相關條件是火焰，並且所述預定的閾值是+/-.05。
9.一種用於檢測粉碎機(110，200)中的燃燒相關條件的方法，所述方法包括: 利用傳感器(123a-123f)測量粉碎機(110，200)的輸入熱特徵和所述粉碎機(110, 200)的輸出熱特徵；以及 通過執行熱平衡操作而檢測所述粉碎機(110，200)中的燃燒相關條件，所述熱平衡操作包括所述輸入熱特徵和所述輸出熱特徵。
10.根據權利要求9所述的方法，其特徵在於，檢測所述粉碎機(110，200)中的燃燒相關條件包括計算在所述輸入熱特徵的組合與所述輸出熱特徵的組合之間的差異，並確定所述差異是否大於預定閾值。
11.根據權利要求9所述的方法，其特徵在於，還包括: 基於所述粉碎機(110，200)中的燃燒相關條件的檢測而控制所述粉碎機(110，200)，從而減小所述燃燒相關條件的等級。
12.根據權利要求9所述的方法，其特徵在於，所述熱輸入特徵包括位於乾燥和運輸空氣入口(118)處的乾燥和運輸空氣的溫度和溼度水平，其中，粉碎機(110，200)設置為使所述乾燥和運輸空氣 從磨煤 碗(115)的下方向上流動，或者所述熱輸入特徵包括輸入到煤塊入口(114)的空氣的溫度和溼度，以及通過將所述煤塊(141)碾磨成煤粉(142)而產生的熱量，且 所述輸出熱特徵包括所述煤粉出口(113)處的空氣的溫度和溼度、所述粉碎機(110, 200)的熱輻射和所述粉碎機(110,200)的熱對流。
13.根據權利要求9所述的方法，其特徵在於，還包括: 監測所述粉碎機(110,200)的煤粉出口(113)處的空氣溼度，從而基於高於預定閾值的溼度水平而確定所述粉碎機(110，200)中是否存在火焰的先兆條件。
14.根據權利要求9所述的方法，其特徵在於，所述熱平衡函數如下:
其中，Hii是進入所述粉碎機(110,200)中的空氣的質量流量，Hij是離開所述粉碎機(110, 200)的空氣的質量流量，Iii是輸入所述粉碎機(110,200)中的焓，h」是從所述粉碎機(110，200)輸出的焓，並且Q是能量變化，且 檢測火焰包括確定Q是否大於預定閾值。
15.一種粉碎機(110, 200)控制系統(100)，包括: 處理器，其設置為接收與粉碎機(110,200)的輸入熱特徵和粉碎機(110,200)的輸出熱特徵相對應的傳感器信號作為輸入傳感器信號，從而基於包括所述輸入熱特徵和所述輸出熱特徵的熱平衡方程而確定所述粉碎機(110，200)中是否存在火焰，並執行至少如下一種操作，即，產生信號以指示所述粉碎機(110，200)中存在燃燒相關條件，或者基於所述粉碎機(110,200)中存在燃燒相關條件的判斷而控制所述粉碎機(110,200)以採取正確的動作； 其中，所述處理器設置為計算在所述輸入熱特徵的組合與所述輸出熱特徵的組合之間的差異，並在所述差異大於預定閾值時確定存在火焰；以及其中，所述熱平衡方程如下:
其中，Hii是進入所述粉碎機(110,200)中的空氣的質量流量，Hij是離開所述粉碎機(110，200)的空氣的質量流量，hi是輸入所述粉碎機(110，200)中的焓，hj是從所述粉碎機(110，200)輸出的焓，並且Q是能量變化，且 檢測所述燃燒相關條件包括確定Q是否大於預定閾值。
【文檔編號】G05B19/048GK104049563SQ201410096839
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年3月17日 優先權日:2013年3月15日
【發明者】J.P.蘇特頓, D.C.桑德斯, R.L.託比亞茨, G.查塞 申請人:阿爾斯通技術有限公司