煤炭燃燒全國中文核心期刊礦業(yè)類核心期刊《cAcD規(guī)范》執(zhí)行優(yōu)秀期刊基于PⅪI總線的精細水煤漿制備過程控制技術(shù)劉兆妍',魏麗(1.河北理工大學(xué)自動化與自動控制學(xué)院河北唐山063009;2.唐山學(xué)院唐山市機電一體化重點實驗室,河北唐山063000摘要:為了保證超聲強化制備精細水煤漿先進工藝的良好效果,研究了精細水煤漿制備過程自動控制技術(shù)。開發(fā)了一種PⅪI總線結(jié)構(gòu)的自動控制系統(tǒng)。系統(tǒng)采用虛擬儀器軟件,能夠經(jīng)過自學(xué)習(xí)優(yōu)化生產(chǎn)工藝參數(shù),按照優(yōu)化目標(biāo)實時自動控制超聲制備過程,并具有自動數(shù)據(jù)管理和發(fā)布等功能。關(guān)鍵詞:精細水煤漿;超聲處理;過程控制;PⅪI;虛擬儀器中圖分類號:TQ536;TP206·.1文獻標(biāo)識碼:A文章編號:100646772(2008)040055-03水煤漿做為一種成本低、見效快和成熟度高的桶中的液位,當(dāng)液位不足時打開閥門輸入原料水煤代油產(chǎn)品用于鍋爐燃燒已經(jīng)進入全面推廣應(yīng)用階原料段。目前水煤漿技術(shù)研究的熱點是精細水煤漿的制→液位信號備與應(yīng)用。精細水煤漿一般粒度小于10μm,灰分在1%-2%,濃度為50%-55%1,加入柴油和添頻率控制聲化麥精細濃裝的六內(nèi)先楚藝亮-0.m@mPXI( PCI extensions for Instrumentation—-PCI在儀器領(lǐng)域的擴展)總線體系結(jié)構(gòu)的儀器在超聲強化水溫度開關(guān)數(shù)據(jù)信號控制控制煤漿制備過程自動控制中的應(yīng)用,對于提高精細水圖1超聲制備精細水煤漿工藝流程煤漿的品質(zhì),改進精細水煤漿的應(yīng)用效果具有重要意義。漿;壓縮機將原料輸入超聲破碎機,壓力傳感器監(jiān)1超聲強化制備精細水煤漿工藝過程及監(jiān)測壓縮機的壓力,通過調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速來控制壓縮機壓力;溫度傳感器監(jiān)測水煤漿溫度,通過開關(guān)冷卻測要求器調(diào)節(jié)溫度;超聲破碎機是核心設(shè)備,超聲波的頻目前國內(nèi)常用的水煤漿制備工藝主要是磨制和率、水煤漿的溫度等因素都會影響水煤漿的質(zhì)量機械攪拌方法,超聲強化制備水煤漿是利用超聲波用激光粒度儀測量水煤漿的粒度,當(dāng)粒度達到要求作用于初磨攪拌后的水煤漿形成100μm左右直時開啟閥門輸出成品;成品用流量計計量;粒度達徑的泡沫,利用泡沫在Iμs時間內(nèi)產(chǎn)生的強烈爆破,到要求以前水煤漿返回進料桶再次加工。使煤粉細化并分散。這種方法與常規(guī)的水煤漿2自動控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)制備方法相比設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單能耗低、易于實現(xiàn)自動控制制備的水煤漿級配更合理流變性和穩(wěn)定性更自動控制系統(tǒng)硬件采用PXI總線結(jié)構(gòu)。PXI是好,因此燃燒效率更高、不易堵塞噴嘴。美國國家儀器( National Instruments Corp.簡稱N)超聲強化制備水煤漿的工藝流程和自動控制系發(fā)布的一種開放性、模塊化儀器總線規(guī)范,它將PCI統(tǒng)輸入輸出信號如圖1所示。液位傳感器監(jiān)測進料總線技術(shù)發(fā)展成適合于測量與控制場合應(yīng)用的機械牧稿日期:2008-03-05作者簡介:劉兆妍(1960-)女河北唐山人高級實驗師主要從事測試和自動控制教學(xué)與研究工作。炭燃燒和電氣規(guī)范將PC機的性價比優(yōu)勢與PCI總線的發(fā)環(huán)境提供了幾乎所有經(jīng)典信號處理的函數(shù)和大必要擴展結(jié)合起來形成一種主流的虛擬儀器測試量高級信號分析工具3; LabVIEW程序非常容易硬件平臺。虛擬儀器( Virtual Instruments,簡稱Ⅵ)和各種數(shù)據(jù)采集硬件集成,極大的方便了測控系統(tǒng)是以計算機為載體的測量與控制系統(tǒng),可以用基本的開發(fā);LabⅤEW本身提供了一種叫做 Datasocket相同的硬件,通過修改軟件來實現(xiàn)不同的測控應(yīng)用。的網(wǎng)絡(luò)技術(shù),可以非常方便靈活的與 Internet和In與傳統(tǒng)的獨立儀器相比,虛擬儀器的功能更豐富、更 tranet連接,實現(xiàn)測控系統(tǒng)信息共享; LabVIEW可以靈活,開發(fā)效率更髙。虛擬儀器已經(jīng)成為世界范圍快速的與 SQL-Server等大型數(shù)據(jù)庫鏈接,便于測試內(nèi)一種主流的先進測控技術(shù)。PXI總線具有更多的數(shù)據(jù)存儲和管理。模塊擴展槽以及觸發(fā)、定時和邊帶通訊能力,易于測自動控制系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)如圖3所示。數(shù)據(jù)采集控系統(tǒng)的集成;PXI總線結(jié)構(gòu)的儀器采用堅固的工模塊分別采集液位、壓力和溫度3個模擬信號,每秒業(yè)封裝和嚴(yán)格的電磁屏蔽設(shè)計,具有優(yōu)異的防塵散鐘采樣一次;由計數(shù)器通道讀取流量脈沖信號,進熱、抗震性能和抗干擾能力,成為虛擬儀器中非常適行脈沖計數(shù)以后,根據(jù)流量計的脈沖當(dāng)量轉(zhuǎn)換為流合工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用的硬件。量值,作為產(chǎn)品輸出的計量值。基于PXI總線結(jié)構(gòu)的超聲強化制備水煤漿自動數(shù)據(jù)顯控制系統(tǒng)如圖2所示。PⅪI系統(tǒng)包括4槽的PXI數(shù)據(jù)采集1031機箱、P4-M2.2G的PXI-8196主控制器和PXI數(shù)據(jù)發(fā)布622l1多功能數(shù)據(jù)采集模塊。PXI-6221具有16路據(jù)分析串口通散據(jù)管理16位AD轉(zhuǎn)換器、250kS/s釆樣率2路16位D/A轉(zhuǎn)輸出控制換器2個通用計數(shù)器和24個數(shù)字通道。圖3自動控制系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)激光拉度僅322串口出料閥門升關(guān)仙號脈沖信匚流量計串口通信模塊每分鐘讀取一次激光粒度分析儀液位傳感器慢型輸入溫度傳感器數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)分析模塊通過自學(xué)習(xí)得到一組優(yōu)化的溫A開位開位工a度壓力和超聲頻率參數(shù)當(dāng)本媒制備過程控制在這組參數(shù)范圍內(nèi)時,可以在最短時間、用最低能耗達壓力傳感器6221模擬輸出到粒度及其分布曲線的要求。自學(xué)習(xí)過程采取單因[交頻調(diào)速器PXI系統(tǒng)素實驗法,單次實驗將超聲頻率做為影響精細水煤出功豐放人器漿粒度的主要因素固定下來,調(diào)節(jié)溫度和壓力,記錄圖2超聲強化制備水煤漿自動控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)水煤漿達到合格的粒度及其分布所消耗的時間和功耗;不同的實驗編號采用不同的超聲頻率,最后取激光粒度分析儀在線監(jiān)測水煤漿粒度及其分布得一組理想?yún)?shù)。數(shù)據(jù),通過RS23串口與PⅪI系統(tǒng)通信。進料閥門、輸出控制模塊將優(yōu)化得到的溫度、壓力和超聲出料閥門和冷卻器的開關(guān)控制通過PXI-621數(shù)字頻率作為控制目標(biāo),用1個數(shù)字線的輸出電平高低端口不同數(shù)字線輸出的高低電平實現(xiàn)。液位、壓力控制冷卻器開關(guān)調(diào)節(jié)溫度;用模擬輸出的電壓幅度和溫度監(jiān)測都釆用輸出標(biāo)準(zhǔn)電流信號的變送器,在調(diào)節(jié)變頻調(diào)速器頻率通過改變壓縮機轉(zhuǎn)速控制壓接入PXI-622的模擬輸入通道之前用精密電阻將力,電壓幅度值用式(1)所表示的PID( Proportional電流轉(zhuǎn)換為電壓并進行隔離和濾波。PXI-6221 Integral-Derivative比例微積分)算法確定6的模擬輸出通道輸出0~5V電壓信號給變頻調(diào)速(1)器來控制壓縮機電機的轉(zhuǎn)速。PXI-6221另一路模a()=k(+擬輸出通道輸出正弦信號,通過功率放大器以后給式中K—控制器增益;超聲破碎機。流量計輸出脈沖信號經(jīng)過光電隔離和偏差;整形以后接入PX1-6221的計數(shù)器輸入通道。T積分時間;3自動控制系統(tǒng)的軟件7微分時間。程序中生成一個正弦信號確定超聲振蕩的頻率自動控制軟件用高效率的 LabVIEW圖形語言和幅值;用2個數(shù)字線的輸出電平高低分別控制進編制。 LabVIeW是目前最流行的虛擬儀器軟件開料開關(guān)和出料開關(guān)。煤炭燃燒全國中文核心期刊礦業(yè)類被心期刊《cAcD規(guī)范》執(zhí)行優(yōu)秀期刊數(shù)據(jù)顯示模塊用 LabVIEW提供的圖形、圖線、容器表頭和指示燈等各種形式生動直觀的控件進行生產(chǎn)現(xiàn)場狀態(tài)的實時顯示,包括樣品濃度、粒度、分散狀態(tài)的變化情況等;同時按照用戶要求顯示重要數(shù)據(jù)在不同時段的歷史趨勢。數(shù)據(jù)發(fā)布模塊使用 Datasocket以網(wǎng)頁的形式發(fā)0.11.0100.0布生產(chǎn)現(xiàn)場的數(shù)據(jù), LabVIEW提供了一種叫做粒徑/pmDatasocket的網(wǎng)絡(luò)技術(shù),它建立在TCP/P協(xié)議上圖4超聲強化制備的水煤漿粒度分布但是不需要復(fù)雜的編程就可以非常方便靈活的與局域網(wǎng)連接傳輸數(shù)據(jù)的速度與可靠性能夠得到充分(3)智能優(yōu)化的虛擬儀器軟件能極大的提高精保證全廠生產(chǎn)、技術(shù)、經(jīng)濟部門可以在瀏覽器上細水煤漿產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率查看實時數(shù)據(jù)和變化趨勢。(4)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)具有良好的可移植性,適應(yīng)多種數(shù)據(jù)管理模塊將重要數(shù)據(jù)保存在數(shù)據(jù)庫,Lb不同工藝的水煤漿制備過程自動控制。VEW可以快速的與 SQL-Server等大型數(shù)據(jù)庫鏈參考文獻:接,便于測試數(shù)據(jù)存儲和管理。系統(tǒng)根據(jù)生產(chǎn)管理需要,分期分類打印各種報表包括累計粒度分布數(shù)[1]付曉恒,王祖訥柴保明,等.精細水煤漿制備與應(yīng)用技術(shù)的研究[J].煤炭學(xué)報,2004,29(2):226~119據(jù)與曲線區(qū)間粒度分布數(shù)據(jù)與直方圖等重要技術(shù)[2]任蘭柱郭斌,劉長躍,等,精細油水煤漿制備及其特參數(shù)。超聲強化制備精細水煤漿測試得到的粒度數(shù)性的研究[J].選煤技術(shù),2007(3):12~14據(jù):中位徑0.76μm,體積平均徑2.10μm,面積平均[3]劉玉英,劉增厚葛軍,等,超聲波強化制備水煤漿方徑1.02μm,比表面積21302m2/kg。粒度及其分法的研究[J],燃料化學(xué)學(xué)報,1996,24(4):306~363.布如圖4所示。[4]高洪閣田原宇,黃偉,等.油煤水漿生產(chǎn)與工藝的研究探索[門].沽凈煤技術(shù),2007,13(2):59-614結(jié)論[5]雷振山.LabⅤEW7Expr實用技術(shù)教程[M].北(1)采用PXI總線結(jié)構(gòu)的硬件和虛擬儀器軟件京:中國鐵道出版社,2004組成的測控系統(tǒng)能夠很好地保證超聲強化制備精細6]劉兆妍,姚征基于ADAM510和 LabVIEW的集散型水煤漿這種先進工藝的良好效果。供熱控制系統(tǒng)[J]微計算機信息,2005,21(7):87(2)PXI總線結(jié)構(gòu)的硬件在復(fù)雜的工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境表現(xiàn)出優(yōu)異的性能。Process control technology of ultra-clean micronized coal waterslurry preparation based on PXI busLIU Zhao-yan, WEI Li(1. Institute of Automatization and Autocontrol, Hebei Polytechnic University, Tangshan 063009, China;2. Tangshan Key Laboratory of Mechantronics, Tangshan College, Tangshan 063000, ChinaAbstract: In order to guarantee the advantage of ultrasonic treatment on ultra-clean micronized coal water slurrypreparation, autocontrol technology of ultra-clean micronized coal water slurry preparation process has been re-searched. a autocontrol system which based on PXI bus structure has been developed. The software of the systemadopt virtual instrument. The technics parameters are optimized by auto-training. Ultrasonic treatment process of ultra-clean micronized coal water slurry preparation has been autocontroled according to the optimized parametersThe data of coal water slurry preparation has been managed and shared by the systemKeywords: ultra-clean micronized coal water slurry; ultrasonic treatment; process control; PXI; virtual instrument