中速磨煤机电液比例变加载技术的研究
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摘要
磨煤机是制粉系统中的重要设帑,其磨煤质量的好坏直接关系到锅炉设备的燃烧率和使用效率。在磨煤生产的实际过程中调压系统大多是采用传统的液压系统,而压力也不能根据实际的需要进行连续的控制,造成了生产实际中能源的严重浪费。
针对上述问题,本课题结合磨煤机对实际情况的需要,在对物料的粉碎方法及LM18.20磨煤机的粉碎特点进行分析的基础上,对辊式磨煤机的粉碎机理进行了研究；分析研究了磨辊与磨盘的切线速度差、料层“拥包”现象及料层的涡流现象等方面对LM18.20磨煤机煤坛运动的特性影响研究了料层运动对磨辊磨损的影响结合LM18.20从理论上对磨辊的受力和力学模型进行了除步分析,由于LMl8.20磨煤机的磨辊的形状特点及料层分知的复杂性,磨辊与料层的碾压区域的压力分布呈非均匀性；在此基础上对LM18.20磨煤机的电液比例调压系统进行了原理设计,以满足制粉系统埘压力连续性的需要,同时分析了电液比例系统的含义、组成和特点等,比较了比例阀和伺服阀的特点,研究了比例调压系统的可行性。文章通过压力和流量等方程对液压主要元件(比例溢流阀和液压缸)建立数学模型,通过分析磨煤机对实际工况的需要,计算得到各个主要元件的参数,并进行选型。
把计算和样本中得到的参数,代入到已建立的数学模型中。并在MATLAB仿真软件Simulink中搭建仿真框图,进行仿真。通过仿真得到比例调压系统的动态和稳念响应,经过分析和观察可以得山,所设计的比例训压系统是以个不稳定的系统,而且动态响应也达不到要求。
针对系统的不稳定,采用了PID校正,并对PID控制器进行设计,通过仿真得到PID校正后系统的动态和稳念响应,可以看到还是不能满足系统指标的要求。最后用临界比例度法对PID控制参数进行整正,通过试筹法逐个的调节控制参数,最后得到了比较理想的PID控制参数,并通过动态和稳态响应分析,得到满足系统实际需要的稳定余度和动态响应性能指标。仿真结果表明：所设计的比例调压系统经过PID控制参数整正后响应快、超调量小、阶跃响应平稳、稳定余度大、可以实现对压力连续平稳的控制,能满足系统实际工作的需要。
文章同时还用AMESim软件对LM18.20磨煤机电液比例加载系统进行了仿真研究。
本项目的实验表明：将加载系统改造为电液比例变加载系统后,降低了由于煤层厚度和煤质变化引起的振动；摹本消除了磨煤机在低出力运行工况时振动的大问题；磨煤机的出力范刚扩大到25-100%；增大了磨煤机出力范围；实现了磨煤机全负载范围内负荷与碾压力的最佳匹配,使磨煤机的碾磨力随磨煤机的负载同步变化,降低了单位能耗；减小了磨煤机磨损件模损速率
本文的研究和实验成果,为实现液压变加载系统的控制提供理论参考。
Coal pulverizer is the important equipment in coal pulverizing system, the quality of coal mill is directly related to boiler equipment's the combustion rate and efficiency. Regulating system mostly use traditional hydraulic system in the actual production of coal milling process, and the pressure can't be Continuously controled according to the actual needs, it caused serious waste of energy in practical production.
In view of the above questions, the subject combine the needs of the coal pulverizer to the actual situation, electro-hydraulic proportional pressure system is designded to satisfie the needs for continuous pressure of pulverizing system, analyse the consitution、meaning and characteristics of the electro-hydraulic proportional system, compare the proportional valve and servo valves, and propose the feasibility of the system pressure ratio. At the same time, hydraulic major components (proportional relief valve and hydraulic cylinder) are established the mathematical model through the pressure and flow equations, the needs of the coal pulverizer to the actual situation are analysised, the parameters of the main components are calculated and the models are selected.
The parameters of calculation and the sample are put into the mathematical model. The simulation diagram is set up under simulink in the simulation of MATLAB software, and the simulation is done. The static and dynamic response of the regulating system proportion are obtained, the proportion of regulating system is an unstable system and dynamic response is not reach the requirements,which can be obtained through analysis and observing.
PID calibration is adopted to solve the unstable system, and the PID controller is designed, the static and dynamic response of system dynamic PID after correction are obtained, it still can not meet the requirement of system through observing the simulations. At last, the parameters of PID controler are adjusted useing the critical ratio methodthe, the parameters is adjusted through the test method, finally the ideal PID control parameters are got, the static and dynamic response of system sastisfied the requirement of system. Simulation results show that the design of regulating system through the proportion of PID control parameters after correction have the advantages of fast responsing, small overshoots, smooth step responsing, stability degree and smooth pressure controling, continuous, it can meet the needs of system.
针对上述问题,本课题结合磨煤机对实际情况的需要,在对物料的粉碎方法及LM18.20磨煤机的粉碎特点进行分析的基础上,对辊式磨煤机的粉碎机理进行了研究；分析研究了磨辊与磨盘的切线速度差、料层“拥包”现象及料层的涡流现象等方面对LM18.20磨煤机煤坛运动的特性影响研究了料层运动对磨辊磨损的影响结合LM18.20从理论上对磨辊的受力和力学模型进行了除步分析,由于LMl8.20磨煤机的磨辊的形状特点及料层分知的复杂性,磨辊与料层的碾压区域的压力分布呈非均匀性；在此基础上对LM18.20磨煤机的电液比例调压系统进行了原理设计,以满足制粉系统埘压力连续性的需要,同时分析了电液比例系统的含义、组成和特点等,比较了比例阀和伺服阀的特点,研究了比例调压系统的可行性。文章通过压力和流量等方程对液压主要元件(比例溢流阀和液压缸)建立数学模型,通过分析磨煤机对实际工况的需要,计算得到各个主要元件的参数,并进行选型。
把计算和样本中得到的参数,代入到已建立的数学模型中。并在MATLAB仿真软件Simulink中搭建仿真框图,进行仿真。通过仿真得到比例调压系统的动态和稳念响应,经过分析和观察可以得山,所设计的比例训压系统是以个不稳定的系统,而且动态响应也达不到要求。
针对系统的不稳定,采用了PID校正,并对PID控制器进行设计,通过仿真得到PID校正后系统的动态和稳念响应,可以看到还是不能满足系统指标的要求。最后用临界比例度法对PID控制参数进行整正,通过试筹法逐个的调节控制参数,最后得到了比较理想的PID控制参数,并通过动态和稳态响应分析,得到满足系统实际需要的稳定余度和动态响应性能指标。仿真结果表明：所设计的比例调压系统经过PID控制参数整正后响应快、超调量小、阶跃响应平稳、稳定余度大、可以实现对压力连续平稳的控制,能满足系统实际工作的需要。
文章同时还用AMESim软件对LM18.20磨煤机电液比例加载系统进行了仿真研究。
本项目的实验表明：将加载系统改造为电液比例变加载系统后,降低了由于煤层厚度和煤质变化引起的振动；摹本消除了磨煤机在低出力运行工况时振动的大问题；磨煤机的出力范刚扩大到25-100%；增大了磨煤机出力范围；实现了磨煤机全负载范围内负荷与碾压力的最佳匹配,使磨煤机的碾磨力随磨煤机的负载同步变化,降低了单位能耗；减小了磨煤机磨损件模损速率
本文的研究和实验成果,为实现液压变加载系统的控制提供理论参考。
Coal pulverizer is the important equipment in coal pulverizing system, the quality of coal mill is directly related to boiler equipment's the combustion rate and efficiency. Regulating system mostly use traditional hydraulic system in the actual production of coal milling process, and the pressure can't be Continuously controled according to the actual needs, it caused serious waste of energy in practical production.
In view of the above questions, the subject combine the needs of the coal pulverizer to the actual situation, electro-hydraulic proportional pressure system is designded to satisfie the needs for continuous pressure of pulverizing system, analyse the consitution、meaning and characteristics of the electro-hydraulic proportional system, compare the proportional valve and servo valves, and propose the feasibility of the system pressure ratio. At the same time, hydraulic major components (proportional relief valve and hydraulic cylinder) are established the mathematical model through the pressure and flow equations, the needs of the coal pulverizer to the actual situation are analysised, the parameters of the main components are calculated and the models are selected.
The parameters of calculation and the sample are put into the mathematical model. The simulation diagram is set up under simulink in the simulation of MATLAB software, and the simulation is done. The static and dynamic response of the regulating system proportion are obtained, the proportion of regulating system is an unstable system and dynamic response is not reach the requirements,which can be obtained through analysis and observing.
PID calibration is adopted to solve the unstable system, and the PID controller is designed, the static and dynamic response of system dynamic PID after correction are obtained, it still can not meet the requirement of system through observing the simulations. At last, the parameters of PID controler are adjusted useing the critical ratio methodthe, the parameters is adjusted through the test method, finally the ideal PID control parameters are got, the static and dynamic response of system sastisfied the requirement of system. Simulation results show that the design of regulating system through the proportion of PID control parameters after correction have the advantages of fast responsing, small overshoots, smooth step responsing, stability degree and smooth pressure controling, continuous, it can meet the needs of system.
引文
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[2]贾鸿祥 制份系统设计与运行.北京：水利电力出版社,1995,60-75
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