工业燃煤锅炉节能操作技能仿真培训装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种工业燃煤锅炉节能操作技能仿真培训装置及方法。直线位移传感器固定于链条炉排内部的前拱安装处，转速传感器固定安装在炉排驱动电机的主轴上，四个风门角位移传感器、鼓风机角位移传感器及引风机角位移传感器分别安装在分段风门、鼓风机及引风机上，两个电位器分别安装在给水阀及主汽阀内，电子壁炉安装在锅炉炉膛内，煤量指示LED光柱安装在煤斗侧面，触摸屏显示器安装在操作控制台上，双色LED光柱安装在水位表内，步进电机安装在压力表内，PLC控制器安装在操作控制台内。本发明专利技术克服了现有锅炉操作仿真培训装置存在的缺陷，仿真度高，操作真实感强，实现了节能操作技能的培训，为工业锅炉的实际操作提供了新的培训模式。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及工业锅炉操作仿真培训装置及方法，尤其是涉及一种。
技术介绍
工业锅炉操作仿真培训装置是一种由缩小比例的锅炉实体物理模型和后台仿真计算机组成的半物理式仿真培训考核系统，通常又称为锅炉模拟机。这类装置中没有燃料、水、汽等介质，也不存在真正的燃烧、蒸发等物理化学过程。利用锅炉模拟机对司炉人员的实际操作技能进行培训考核，能取得较好的培训效果，同时又能保证人员的安全性。随着国家节能减排战略的开展，工业锅炉成为了节能的主要对象之一。我国工业燃煤锅炉数量众多，而实际热效率平均仅为60%飞5%。实践证明，司炉工的操作水平和节能安全意识是影响锅炉效率的决定性因素，提高司炉人员操作水平而取得的节能效果可占节能总量的1/3左右，开展司炉工节能操作技能的培训显得十分紧迫。然而目前的工业锅炉模拟机并不具备节能操作技能培训的功能，仅仅只提供安全操作技能培训功能，如对锅炉运行时的一些正常操作步骤的培训，以及针对常见事故的应急操作的仿真培训。要在锅炉模拟机上实现燃煤锅炉节能操作技能的培训考核需要具备一定软硬件条件，在硬件上需要对煤层高度、炉排速度、分段送分门开度、鼓引风挡板开度、给水出汽阀门开度等节能操作关键物理量进行连续检测，并设计相应的煤量调节检测装置、风量调节检测装置、给水量及出汽量调节检测装置、及热力学参数显示反馈装置等；而在软件上需要较为精确的锅炉全工况动态运行的数学模型，使得对节能变量操作时各物理量之间建立联动关系。现有的锅炉操作仿真培训装置并不具备以上条件，对阀门挡板等的状态检测通常以开关量或档位量的形式处理，在操作机构上通常也进行一些简化，如采用铁皮或木板做锅炉的外包结构，没有真正运转的链条炉排，省略了煤层高度调节机构，省略了分段风门调节机构，对锅炉状态的显示通常也以指示灯的亮灭来表示，缺乏空气过剩系数、排烟温度、热效率等锅炉运行关键参数的显示。相比而言，支持节能操作技能培训考核的工业燃煤锅炉仿真培训装置涉及机械结构设计、传感检测、机电控制、软件编程等相关技术，是一套更为复杂的机电系统。
技术实现思路
为了克服上述
技术介绍
的不足，本专利技术的目的是提出一种工业燃煤锅炉节能操作技能的仿真培训装置及方法，实现对司炉工的实际操作技能，尤其是工业燃煤锅炉节能经济运行的各种实际操作技能的培训及考核。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是: 一、一种工业燃煤锅炉节能操作技能仿真培训装置:本专利技术包括链条炉排、锅筒及其外包结构、水位表、压力表、主汽阀、给水阀、安全阀、排气阀、快开排污阀、慢开排污阀、鼓风机、引风机、除尘器、给水泵、除渣机、操作控制台、仿真微机。用来测量煤层高度的直线位移传感器固定于链条炉排内部的前拱安装处，直线位移传感器拉杆和煤闸板固定连接；用来测量炉排速度的转速传感器固定安装在炉排驱动电机的主轴上；用来测量分段风门开度的四个风门角位移传感器分别通过支架固定于炉排侧板上，每个风门角位移传感器的转轴分别与各自风门转轴固定连接；用来测量鼓风挡板开度的鼓风机角位移传感器安装在鼓风挡板转轴上；用来测量引风挡板开度的引风机角位移传感器安装在引风挡板转轴上；两个用于测量阀门开度的电位器分别通过各自的弧形套筒安装在给水阀及主汽阀内；用来模拟炉膛火焰的电子壁炉安装在锅炉炉膛内；用来显示煤斗中剩余煤量的煤量指示LED光柱固定安装在煤斗的侧面；用来显示锅炉运行热力学参数动态曲线的触摸屏显示器安装在操作控制台上；用来显示水位的双色LED光柱固定安装在水位表内；用来驱动指针转动的步进电机安装在压力表内；PLC控制器安装在操作控制台内，所述的各种传感器、显示装置及驱动装置通过电缆和PLC控制器电气连接，PLC控制器通过以太网联接仿真微机，触摸屏显示器通过VGA电缆连接仿真微机。所述的两个用于测量阀门开度的电位器自由放置在各自的弧形套筒内，两个弧形套筒通过螺纹分别固定在给水阀及主汽阀阀体内部，两个用于测量阀门开度的电位器的转轴分别和给水阀及主汽阀的阀杆固定连接。所述的仿真微机上运行着包含燃煤锅炉数字仿真程序及操作记录评分程序的培训考核软件。所述的安装在炉膛内的电子壁炉的火焰状态根据仿真的燃烧情况进行调节。二、一种工业燃煤锅炉节能操作技能仿真培训方法，其步骤为: 1)教练员在仿真微机上打开培训考核软件，在登陆成功后根据培训要求进入培训模式或考核模式，选择一道节能操作技能培训试题，在选定试题后由学员完成初始状态的设置； 2)学员根据操作控制台触摸屏显示器上出现的文字及动画提示，设置工业燃煤锅炉节能操作技能仿真培训装置的初始状态，直到锅炉实体物理模型上的煤闸板高度、炉排速度、四个分段调风门、鼓风机挡板、引风机挡板、所有阀门、仪表及显示装置的初始状态符合试题要求为止； 3)学员在触摸屏显示器上点击“开始练习”按键，开始节能操作技能培训过程；学员通过观察水位表、压力表、煤量指示LED光柱、电子壁炉，操作控制台上的各指示灯、电流电压表、报警灯，以及触摸屏显示器上显示的热力学参数动态曲线，包括热效率、炉膛出口处烟温及过量空气系数、排烟温度及过量空气系数、炉体外表温度、炉膛负压，对锅炉的运行工况及低效运行的原因做出分析和判断，然后调节锅炉实体物理模型上的与节能操作相关的各操作机构，包括煤闸板调节手轮、炉排调速旋钮、四个风门调节手柄、鼓风挡板调节手柄、引风挡板调节手柄、给水阀手轮、主汽阀手轮，同时根据锅炉出现的状况，对锅炉实体物理模型上的与安全操作相关的各操作机构进行辅助调节，包括排气阀、安全阀、快开排污阀、慢开排污阀、观火窗、拨火门、三通旋塞、水位表上的各旋塞、控制柜上的各按键； 4)PLC控制器按设定的频率对锅炉实体物理模型上的各传感器及操作控制台上的各按键的状态进行采样，再将各传感器和按键的状态信号处理成包含了节能操作信号在内的各类操作信号，并通过以太网将各操作信号输入仿真微机；仿真微机一方面依据操作记录评分程序记录并判断学员操作的正误，另一方面依据燃煤锅炉数字仿真程序计算出锅炉仿真运行的各参数信号，其中包含蒸汽压力、水位、煤斗煤余量、炉膛火焰大小在内的参数信号通过以太网输出给PLC控制器，包含热效率、排烟温度、过量空气系数、炉体外表温度、炉膛负压在内的参数信号输出给触摸屏显示器；PLC控制器将收到的各参数信号进一步处理成各类显示装置的驱动信号，并将各驱动信号分别输出至锅炉实体物理模型上的水位表、压力表、煤量指示LED光柱、电子壁炉，以及操作控制台上的指示灯、电流电压表、报警灯，触摸屏显示器将收到的各参数信号显示成动态曲线形式，从而将锅炉的运行工况反馈给学员，使学员做出进一步的判断和操作调节； 5)在试题规定的操作时间到达后，学员的操作将无效，操作记录评分程序根据试题规定操作时间内锅炉仿真运行的平均热效率、平均排烟温度，以及操作记录评分程序自动记录下的学员操作步骤，对学员在试题规定时间内的操作进行评分，并通过触摸屏显示器向学员显示最终得分以及提示扣分内容和相应的错误操作步骤，学员在触摸屏显示器上点击“确认评分”按键完成试题的练习，若为考核模式，则操作记录评分程序将学员的练习成绩记入系统数据库。与
技术介绍
相比，本专利技术具有的有益效果是: 1.本专利技术的培训装置克服了现有的锅炉操作仿真培训装置存在的缺陷，突破了现有培训装置的功能限制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种工业燃煤锅炉节能操作技能仿真培训装置，包括链条炉排（3）、锅筒（17）及其外包结构、水位表（12）、压力表（10）、主汽阀（15）、给水阀（49）、安全阀（16）、排气阀（14）、快开排污阀（30）、慢开排污阀（31）、鼓风机（26）、引风机（21）、除尘器（19）、给水泵（45）、除渣机（47）、操作控制台（1）、仿真微机（53）；其特征在于：用来测量煤层高度的直线位移传感器（8）固定于链条炉排（3）内部的前拱安装处，直线位移传感器拉杆（9）和煤闸板（7）固定连接；用来测量炉排速度的转速传感器（50）固定安装在炉排驱动电机（51）的主轴上；用来测量分段风门开度的四个风门角位移传感器（37）分别通过支架（35）固定于炉排侧板（43）上，每个风门角位移传感器（37）的转轴分别与各自风门转轴（44）固定连接；用来测量鼓风挡板（28）开度的鼓风机角位移传感器（25）安装在鼓风挡板转轴（27）上；用来测量引风挡板（22）开度的引风机角位移传感器（20）安装在引风挡板转轴（23）上；两个用于测量阀门开度的电位器（56）分别通过各自的弧形套筒（57）安装在给水阀（49）及主汽阀（15）内；用来模拟炉膛火焰的电子壁炉（33）安装在锅炉炉膛内；用来显示煤斗中剩余煤量的煤量指示LED光柱（6）固定安装在煤斗（5）的侧面；用来显示锅炉运行热力学参数动态曲线的触摸屏显示器（52）安装在操作控制台（1）上；用来显示水位的双色LED光柱固定安装在水位表（12）内；用来驱动指针转动的步进电机安装在压力表（10）内；PLC控制器（2）安装在操作控制台（1）内，所述的各种传感器、显示装置及驱动装置通过电缆（39）和PLC控制器（2）电气连接，PLC控制器（2）通过以太网联接仿真微机（53），触摸屏显示器（52）通过VGA电缆连接仿真微机（53）。...

【技术特征摘要】
1.一种工业燃煤锅炉节能操作技能仿真培训装置，包括链条炉排(3)、锅筒(17)及其外包结构、水位表(12)、压力表(10)、主汽阀(15)、给水阀(49)、安全阀(16)、排气阀(14)、快开排污阀(30)、慢开排污阀(31)、鼓风机(26)、引风机(21)、除尘器(19)、给水泵(45)、除渣机(47)、操作控制台(I)、仿真微机(53);其特征在于:用来测量煤层高度的直线位移传感器(8)固定于链条炉排(3)内部的前拱安装处，直线位移传感器拉杆(9)和煤闸板(7)固定连接；用来测量炉排速度的转速传感器(50)固定安装在炉排驱动电机(51)的主轴上；用来测量分段风门开度的四个风门角位移传感器(37)分别通过支架(35)固定于炉排侧板(43)上，每个风门角位移传感器(37)的转轴分别与各自风门转轴(44)固定连接；用来测量鼓风挡板(28)开度的鼓风机角位移传感器(25)安装在鼓风挡板转轴(27)上；用来测量引风挡板(22)开度的引风机角位移传感器(20)安装在引风挡板转轴(23)上；两个用于测量阀门开度的电位器(56)分 别通过各自的弧形套筒(57)安装在给水阀(49)及主汽阀(15)内；用来模拟炉膛火焰的电子壁炉(33)安装在锅炉炉膛内；用来显示煤斗中剩余煤量的煤量指示LED光柱(6)固定安装在煤斗(5)的侧面；用来显示锅炉运行热力学参数动态曲线的触摸屏显示器(52)安装在操作控制台(I)上；用来显示水位的双色LED光柱固定安装在水位表(12)内；用来驱动指针转动的步进电机安装在压力表(10)内；PLC控制器(2)安装在操作控制台(I)内，所述的各种传感器、显示装置及驱动装置通过电缆(39 )和PLC控制器(2)电气连接，PLC控制器(2)通过以太网联接仿真微机(53)，触摸屏显示器(52)通过VGA电缆连接仿真微机(53)。2.根据权利要求1所述的一种工业燃煤锅炉节能操作技能仿真培训装置，其特征在于:所述的两个用于测量阀门开度的电位器(56)自由放置在各自的弧形套筒(57)内，两个弧形套筒(57)通过螺纹分别固定在给水阀(49)及主汽阀(15)阀体内部，两个用于测量阀门开度的电位器的转轴分别和给水阀(49)及主汽阀(15)的阀杆(55)固定连接。3.根据权利要求1所述的一种工业燃煤锅炉节能操作技能仿真培训装置，其特征在于:所述的仿真微机(53)上运行着包含燃煤锅炉数字仿真程序及操作记录评分程序的培训考核软件。4.根据权利要求1所述的一种工业燃煤锅炉节能操作技能仿真培训装置，其特征在于:所述的安装在炉膛内的电子壁炉(33)的火焰状态根据仿真的燃烧情况进行调节。5.一种工业燃煤锅炉节能操作技能仿真培训方法，其步骤为: 1)教练员在仿真微机上打开培训考核软件，在登陆成功后根据培...

【专利技术属性】
技术研发人员：马舜，孙志敏，李顺荣，赵辉，刘松国，卢志毅，
申请(专利权)人：杭州市特种设备检测院，
类型：发明
国别省市：