斗轮机边缘取料恒流量控制研究.pdf
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1、2023 年 32 期实验报告科技创新与应用Technology Innovation and Application斗轮机边缘取料恒流量控制研究高静,王海群,刘健(国能数智科技开发(北京)有限公司,北京 100011)国内已建成或规划建设中的火电厂智慧煤场,在充分考虑操作员工作环境的前提下,大多数都采用堆取料无人值守控制系统实现对斗轮机的自动堆取料作业控制1。其基本原理是通过激光探测物料面变化,不断调整斗轮取料机的行走、回转、俯仰等动作,从而实现远程全自动化作业2。目前,在水平回转范围内的恒流量控制相对较为成熟3,而问题集中在料堆边缘取料流量的稳定性4。恒流量控制有直接法和间接法 2 种主要
2、手段,直接法是通过悬挂在输煤皮带上方的流量计监测输煤皮带中的流量,但这种方式存在较长时间的滞后性,发现断流时已经没有时间对问题进行调整5-6;另一种是在控制端通过斗轮机水平转动电流来间接监测流量,更进一步地可以利用PID 控制来实现斗轮机回转速度的控制7,此种方式可精准地实现对回转速度的控制,但在回转到料堆边缘时的判断仍会出现断流的现象。本研究提出基于精准回转取料边缘检测的方法,采用在斗轮两侧安装 2 个激光雷达,在取料作业中实时对料堆表面进行测距,结合数据建模及算法提高左右回转至料堆边界的到边检测精准度。1机理建模方案方案设计中考虑扫描方式设计、激光雷达设备选型、数字建模和算法设计等 4 个
3、步骤。逻辑上这 4 个步骤不是线性关系,而是在研究过程中反复摸索修正得到的最终结论。1.1安装位置尧扫描方式设计激光测距雷达安装位置如图 1 所示。由于安装位置位于都轮左右两侧,尽量与斗轮旋转轴心平行相对,便于后续数学建模。如图 2 所示,将激光扫描面设定为与斗轮取料旋第一作者简介:高静(1984-),女,硕士,工程师。研究方向为自动化控制系统的实施、产品设计和项目管理。摘要:在火电厂条型料场取料作业中,恒流量取料作业是精准配煤掺烧的前提条件。在实际作业中,斗轮机在左右两侧到边时容易发生流量减小、断流的情况。该文依托某火电厂堆取料无人值守系统的技术改造项目,通过在斗轮两侧加装激光雷达的方式进行
4、激光测距,对设备进行数字化分析并建模,结合实际工况统计个性化统计学参数,结合客观技术参数,运用机理建模原理研究设计一套与控制系统对接的算法,通过对流量曲线的对比分析,解决到边取料流量降低甚至断流的问题,提高恒流量取料的效率。关键词:斗轮机取料;机理建模;工况统计学参数;控制点分析;效果评估中图分类号院TH246文献标志码院A文章编号院2095-2945渊2023冤32-0058-04Abstract:In the reclaiming operation of strip yard in thermal power plant,constant flow reclaiming operatio
5、n is a prerequisitefor accurate coal blending.In the actual operation,the bucket turbine is easy to reduce and cut off when it is on the left and rightsides to the edge.In this paper,relying on the technical transformation project of the unmanned system of stacking and reclaimingin a thermal power p
6、lant,laser ranging is carried out by installing lidar on both sides of the bucket wheel,the equipment isdigitally analyzed and modeled,and the individual statistical parameters are counted according to the actual working conditions.Combined with the objective technical parameters,a set of algorithm
7、for docking with the control system is designed by using theprinciple of mechanism modeling,and through the comparative analysis of the flow curve.The problem of reducing or even cuttingoff the material flow at the edge of the material is solved,and the efficiency of constant flow material extractio
8、n is improved.Keywords:bucket wheel pick-up;mechanism modeling;working condition statistical parameters;control point analysis;effectevaluationDOI:10.19981/j.CN23-1581/G3.2023.32.01558-实验报告科技创新与应用Technology Innovation and Application2023 年 32 期转面垂直,即在取料作业中,激光束形成的扫描面与斗轮悬臂立面垂直。安装时,需保证激光雷达扫描扇面的角平分线到料堆表
9、面的距离最短。针对料场堆料工艺,此种安装方式的设计可保证斗轮两侧的激光雷达无论以何种角度照射到煤堆表面,扇面在料堆表面所形成的直线与有效测距角两侧直线可形成近似等腰三角形,如图 2 阴影区域所示。图 1激光雷达安装位置实物图图 2激光扫描面设定示意图1.2设备选择为尽量减少激光雷达本身带来的检测误差,经计算需满足扫描频率小于等于 25 Hz,扫描分辨率小于等于 0.25毅。故本方案采用 SICK 的 2D LiDAR LMS511PRO 型号激光雷达,其激光核心参数见表 1(只列举已选取的工况数据)。表 1 激光扫描设备核心参数1.3数字建模分析数字建模阶段主要确定有效激光扫描范围,并为后续的
10、到边检测算法提供理论支持。如图 3 所示,计算确定激光扫描有效角度 琢。经研究,方案中将测量高度 b 的垂线作为 琢 的角平分线可满足实际测量需要,即在左右两侧保留相同的 琢/2 为有效扫描角度。斗轮机作业机械参数见表 2。通过测量可以得到雷达安装位置距离斗轮旋转面垂直距离 a,雷达安装位置距斗轮下沿(斗轮与煤面接触位置)的垂直距离 b,易得琢=2arctanab,(1)经测量,a=3.92 m,b=4.86 m(推荐安装位置 b=r),计算可得 琢=2伊38.89毅=77.78毅。图 3激光扫描安装数字建模表 2斗轮机作业机械参数如图 4 所示,结合激光扫描仪内部对激光束的角度定义可知,有效
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