圓頂閥AI智能控制器在粉煤灰氣力輸送系統(tǒng)中的應(yīng)用

畢寧

摘 要：氣力輸送系統(tǒng)中主要設(shè)備圓頂閥，通常其就地控制箱因氣動(dòng)部分與電控部分物理分離、閥門狀態(tài)信號(hào)采集不夠，導(dǎo)致圓頂閥開環(huán)控制，使得使用壽命降低，故障處理難度大；使用圓頂閥AI智能控制器后，可實(shí)現(xiàn)圓頂閥的氣電控集成化、AI智能控制及閥門狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，便于現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試和后期維護(hù)，大大延長(zhǎng)了圓頂閥的使用壽命，充分保障了氣力輸送系統(tǒng)的可靠穩(wěn)定運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：圓頂閥人工智能控制器；氣動(dòng)單元；控制單元；操作顯示單元；凸輪軸；氣力輸送系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TD82 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2017）35-0141-02

1 簡(jiǎn)介與概況

國(guó)華三河有限公司一期2×350MW機(jī)組與二期2×310MW機(jī)組、新疆華電紅雁池電廠二期2×200MW機(jī)組、華電旺亭電廠1×600MW機(jī)組的氣力輸送系統(tǒng)原采用德國(guó)穆勒和英國(guó)克萊德圓頂閥，原有的就地控制箱因氣動(dòng)系統(tǒng)裸露在外、閥門狀態(tài)信號(hào)采集不夠，導(dǎo)致氣動(dòng)系統(tǒng)被腐蝕、密封圈頻繁被擠破或磨損、閥體被沖刷等，故障頻繁，嚴(yán)重影響到氣力輸送系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

將原有的就地控制箱拆掉，換上圓頂閥控制器，將閥門的全開、全關(guān)反饋信號(hào)引入到控制回路里、氣電控部分進(jìn)行集成化處理，并加裝操作顯示單元等，從而實(shí)現(xiàn)了圓頂閥的AI智能控制、閥門故障迅速定位等功能；物理上將氣動(dòng)部分外部惡劣的工況隔離開，盡可能延長(zhǎng)圓頂閥的使用壽命。

因此根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)的實(shí)際問題，西北電力設(shè)計(jì)院有限公司和陜西誠(chéng)冠電力環(huán)保發(fā)展有限公司合作研制出一種圓頂閥控制器（已申請(qǐng)專利），解決了圓頂閥就地控制箱對(duì)圓頂閥的開環(huán)控制、氣電控分散布置等問題。經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試，密封圈破損率明顯降低，故障定位準(zhǔn)確，有效延長(zhǎng)了圓頂閥的使用壽命，充分保障了氣力輸送系統(tǒng)的可靠穩(wěn)定運(yùn)行。

控制器具備以下四種功能：

（1）信號(hào)鎖存

利用研發(fā)的一體化凸輪軸，自帶彈簧卡扣機(jī)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)開關(guān)信號(hào)的牢固鎖存。

（2）AI智能控制

將閥門的“開、關(guān)反饋”信號(hào)及“密封圈壓力”信號(hào)引入控制回路內(nèi)，通過控制單元內(nèi)集成電路實(shí)現(xiàn)對(duì)圓頂閥的AI智能控制。

（3）故障定位

通過控制單元對(duì)閥門的反饋狀態(tài)、閥門指令等計(jì)算、分析、統(tǒng)計(jì)后，可準(zhǔn)確定位閥門的故障類型。

（4）實(shí)時(shí)監(jiān)控

通過操作顯示單元，接收控制單元發(fā)出的信號(hào)，可實(shí)時(shí)監(jiān)控閥門的實(shí)際狀態(tài)。

2 控制器的設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)原理

2.1 設(shè)計(jì)理念及原理

利用現(xiàn)在電磁閥微型化、微處理芯片、存儲(chǔ)器、集成電路、LED微型指示燈等新科技，結(jié)合自動(dòng)控制AI智能控制原理，來實(shí)現(xiàn)對(duì)圓頂閥的AI智能控制、故障定位、狀態(tài)顯示的功能。其原理是：當(dāng)閥門打開或關(guān)閉時(shí)，首先采集凸輪軸上的“開、關(guān)反饋”信號(hào)及“密封圈壓力”信號(hào)，然后控制單元對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行分析、邏輯計(jì)算、統(tǒng)計(jì)及延時(shí)后，輸出控制指令，對(duì)閥門進(jìn)行打開和關(guān)閉、密封圈充放氣等動(dòng)作；同時(shí)在電路板上集成有故障顯示LED指示燈，可快速提示故障類型，并通過側(cè)面的操作顯示單元，實(shí)時(shí)監(jiān)控閥門的實(shí)際狀態(tài)。

2.2 組成部分

鋁合金殼體，氣動(dòng)控制塊，控制單元，凸輪軸，操作顯示單元等組成。

2.3 操作對(duì)象

進(jìn)料圓頂閥或出料圓頂閥。

2.4 主要優(yōu)點(diǎn)

2.4.1 集成度高：將氣動(dòng)部分與電控部分集成在一個(gè)密閉的控制器內(nèi)，將它們與外界惡劣的工況隔離開來，可充分保障了精密元器件的穩(wěn)定可靠運(yùn)行。

2.4.2 信號(hào)鎖存牢固可靠：利用研發(fā)的一體化凸輪軸，自帶有彈簧卡扣機(jī)構(gòu)，不僅方便在一個(gè)操作平面內(nèi)進(jìn)行開、關(guān)反饋的調(diào)節(jié)，并且可牢固鎖存這些信號(hào)。

2.4.3 AI智能控制：將閥門的“開、關(guān)反饋”信號(hào)及“密封圈壓力”信號(hào)引入控制回路內(nèi)，通過控制單元內(nèi)CPU、存儲(chǔ)器、集成電路等實(shí)現(xiàn)對(duì)圓頂閥的AI智能控制。

2.4.4 故障定位準(zhǔn)確迅速：通過控制單元對(duì)閥門的反饋狀態(tài)、閥門指令等邏輯計(jì)算、分析、統(tǒng)計(jì)，準(zhǔn)確定位閥門的故障類型。

2.4.5 實(shí)時(shí)監(jiān)控：通過實(shí)時(shí)接收控制單元發(fā)出的信號(hào)，將閥門的實(shí)際狀態(tài)傳送至操作顯示單元。

2.5 控制器特點(diǎn)

（1）加工精度高、密封性好。（2）集成度高，便于檢修維護(hù)。（3）單片機(jī)控制，自動(dòng)化程度高。（4）邏輯運(yùn)算能力強(qiáng)，可快速定位故障類型。

控制器有效的保護(hù)了圓頂閥閥體及密封圈，保障了氣力輸送系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，并切實(shí)有效地減輕了維護(hù)人員的工作強(qiáng)度、縮短了維修時(shí)間，其有效性和穩(wěn)定性得到了實(shí)際驗(yàn)證。

因此我們認(rèn)為在氣力輸送系統(tǒng)中的圓頂閥上，可普遍更換或添加此控制器，對(duì)保護(hù)閥門本體及密封圈、縮短維修時(shí)間、降低運(yùn)行成本，是不錯(cuò)的方案。

3 控制器的工程實(shí)際應(yīng)用和設(shè)備經(jīng)濟(jì)性

目前，控制器已經(jīng)成功的應(yīng)用于國(guó)華三河有限公司一期 2×350MW機(jī)組及二期2×310MW機(jī)組、國(guó)華呼倫貝爾有限公司2×600MW機(jī)組、華電紅雁池有限公司4×200MW機(jī)組、華電旺亭1×600MW機(jī)組的氣力輸送系統(tǒng)中，因就地控制箱故障率高、圓頂閥磨損厲害、氣動(dòng)元件腐蝕嚴(yán)重等問題，所以迫切要求安裝一種控制器。

控制器是基于實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用和用戶的自身利益而設(shè)計(jì)，其先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念和優(yōu)良的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)可以充分保障用戶的利益。控制器內(nèi)各個(gè)子單元功能強(qiáng)大、集成化程度高、接口完善，可很方便的嵌入到現(xiàn)有的控制系統(tǒng)中。現(xiàn)場(chǎng)安裝方便、日常維護(hù)簡(jiǎn)單以及后期備品備件的通用性和高互換性，都使得該控制器在生產(chǎn)中可將用戶運(yùn)行成本及維護(hù)成本降至最低。

4 控制器的控制

控制器內(nèi)部有單片機(jī)控制單元、氣動(dòng)單元及操作顯示單元，用來實(shí)現(xiàn)閥門本體的動(dòng)作及密封圈的充放氣；另外，控制單元內(nèi)還集成有外設(shè)接口，可很方便的嵌入現(xiàn)有的PLC或DCS控制系統(tǒng)內(nèi)。

控制器內(nèi)部配置有控制單元、氣動(dòng)單元及操作顯示單元等相關(guān)子單元。

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