制粉系統(tǒng)是煤粉鍋爐燃燒系統(tǒng)的一個重要輔助系統(tǒng)，是鍋爐的重要組成部分，設備結構及系統(tǒng)比較復雜，其工作狀況直接影響著鍋爐的安全運行。在“鍋爐設備及運行”課程教學中，該部分內(nèi)容是一個重點，也是學習的難點。煤粉制備這部分內(nèi)容，除需要完成煤粉的性質(zhì)及煤的可磨性的課堂教學外，重點是要完成磨煤機、制粉系統(tǒng)及其他輔助設備的教學任務。在教學過程中，應著重讓學生了解系統(tǒng)中關鍵設備的結構、工作原理、性能及運行特點。傳統(tǒng)的教學方法是采用PPT和掛圖形式對原理進行講解，由于圖形的靜態(tài)性，使得學生對原理和結構的理解產(chǎn)生困難。為了解決這一問題，提高學生的學習興趣和對問題的理解力，我們采用了虛擬儀器技術進行鍋爐制粉系統(tǒng)運行的模擬與仿真，使學生對鍋爐制粉系統(tǒng)有了直觀形象的認識和了解，富通新能源生產(chǎn)銷售生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒木屑顆粒機、秸稈顆粒機壓制的生物質(zhì)顆粒燃料。
一、虛擬儀器技術簡介
    “虛擬儀器(Virtual Instrument)”的概念是美國國家儀器公司(National Instrument，簡稱NI)于20世紀70年代中期提出的。NI公司提出的“軟件就是儀器(The software is theinstrument)"最本質(zhì)地刻畫了虛擬儀器的特征，它更多地強調(diào)丁軟件在儀器設計中的作用，進而實現(xiàn)“把實驗窒拎著走”。所謂虛擬儀器，就是在通用計算機平臺上，用戶根據(jù)自己的需求定義和設計儀器的測試功能，其實質(zhì)是以計算機作為儀器的硬件支撐，充分利用計算機獨有的運算、存儲、調(diào)用、顯示及文件管理等智能功能，把傳統(tǒng)儀器的專業(yè)化功能軟件化，使之與計算機結合起來融為一體，這樣便構成了一臺從外觀到功能都完全與傳統(tǒng)儀器相同，同時又充分享用了計算機智能資源的全新的儀器系統(tǒng)。與傳統(tǒng)儀器相比，虛擬儀器在智能化程度、處理能力、性能價格比、可操作性等方面都具有明顯的技術優(yōu)勢。傳統(tǒng)儀器通常由信號的采集、信號的分析、信號的輸出三部分組成。虛擬儀器同樣可以劃分為數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析處理、顯示結果三大功能模塊。LabVIEW是NI公司開發(fā)的虛擬儀器開發(fā)平臺，它提供了圖形化的編程語言，這種程序包括三個主要部分：前面板、框圖程序、圖標／接線端口。前面板是LabVIEW程序的交互式圖形化用戶界面，用于設置用戶輸入和顯示程序輸出（其中，用于讓用戶輸入數(shù)據(jù)到程序中的控件稱為“控制量”；用于顯示程序輸出的控件稱為“指示量”），目的是仿真真實儀器的前面板�？驁D程序則是利用圖形語言對前面板上的控制量和指示量進行控制。
二、鍋爐制粉系統(tǒng)基本組成及工作原理
    1．制粉系統(tǒng)的基本組成
    鍋爐制粉系統(tǒng)由以下6大部分構成。
    (1)磨煤機：磨煤機是制粉系統(tǒng)中的主要設備，它通過撞擊、擠壓、研磨三種方式來完成磨煤工作。
    (2)粗分離：粗分離器的任務是調(diào)節(jié)煤粉細度，并利用重力、慣性力和離心力作用將不合格的粗粉分離出來，運行中通過調(diào)整折向擋板角度來改變煤粉細度。
    (3)細分離：細分離的作用是將煤粉從氣粉混合物中分離并儲存到煤粉倉中。其工作原理是氣粉混合物切向引入分離器筒體上部，在分離器內(nèi)繞內(nèi)筒自上而下作旋轉運動，煤粉在離心力作用下被甩向四壁落下，氣流折轉向上進入內(nèi)筒借慣性力再次分離出煤粉，氣流從內(nèi)筒上部引出，煤粉則從筒底進入煤粉倉。
    (4)給煤機：采用刮板式，煤在自身的內(nèi)摩擦力和刮板鏈條拖動力的作用下，于箱體內(nèi)沿著刮板鏈條的運動方向形成連續(xù)的煤層流不斷從進煤口流入，實現(xiàn)連續(xù)均勻定量的輸送任務，通過調(diào)整煤層的厚度和改變電磁調(diào)速異步電動機的轉速調(diào)整給煤量，以滿足對給煤量的需求。
    (5)煤粉倉：是存儲煤粉的設備，是制粉系統(tǒng)和鍋爐燃燒系統(tǒng)連接的紐帶，是保證磨煤機適應負荷需要又能經(jīng)濟運行的必要設備。
    (6)原煤倉：是儲備原煤的設備，它保證給煤機正常供給磨煤機的用煤，是制粉系統(tǒng)的起點。
    2．工作原理
    原煤經(jīng)原煤倉到給煤機，并由給煤機控制給煤量到磨煤機將原煤磨制成煤粉，從磨煤機出來的氣粉混合物先經(jīng)粗分離分離，合格煤粉進入細分離后．將不合格的煤粉經(jīng)回流管兩道平板式鎖氣器送回到磨煤機重新進行磨制。細分離分離出的煤粉經(jīng)細分離下粉口草帽式鎖氣器到粉倉，細分離出來的煤粉還可以通過分配擋板到絞龍將煤粉送往臨爐。細分離出來的含有近10%煤粉的乏氣經(jīng)排粉機作為三次風送入爐膛燃燒。排粉機出口的乏氣除作為三次風外，還有一部分通過再循環(huán)風門直接進入磨煤機入口作為再循環(huán)風。
二、仿真與教學
    為了給學生講述鍋爐制粉系統(tǒng)的工作原理，我們根據(jù)B8鍋爐制粉系統(tǒng)的結構和工作原理，運用虛擬儀器開發(fā)平臺LabVIEW，設計開發(fā)了一個鍋爐制粉系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)測的模擬系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要有如下功能：巡檢、運行日志查看、運行數(shù)據(jù)記錄、運行趨勢圖顯示、報警與報警查詢、運行指標查看等功能。在巡檢功能仿真教學中，為了清楚了解各個結構的組成與特性，我們進行了如下工作。
    1．監(jiān)測點的設置
    巡檢的作用是在線采集顯示制粉系統(tǒng)中每個監(jiān)測點的實時數(shù)據(jù)。依照鍋爐制粉系統(tǒng)所需采集和監(jiān)測的數(shù)據(jù)，本系統(tǒng)設置了32個監(jiān)測點，分別為甲磨混合風溫、甲磨煤機電流、甲磨冷風開度、甲磨熱風開度、甲磨入口風壓、甲磨出口風壓、甲給煤機開度、乙磨混合風溫、乙磨煤機電流、乙磨冷風開度、乙磨熱風開度、乙磨入口風壓、乙磨出口風壓、乙給煤機開度、左粗分離出口溫度、右粗分離出口溫度、左粗出口風壓、右粗出口風壓、粉倉溫度1、粉倉溫度2、粉倉溫度3、粉倉溫度4、粉倉溫度5、粉倉溫度6、排粉機甲電流、排粉機乙電流、排粉機甲入口開度、排粉機乙入口開度、排粉機甲入口風壓、排粉機乙入口風壓、排粉機甲出口風壓、排粉機乙出口風壓。
    2．工作原理講述
    由于我們采用了模擬系統(tǒng)，該系統(tǒng)所監(jiān)測的數(shù)據(jù)是運用Labview所提供的數(shù)據(jù)生成模塊，按照制粉系統(tǒng)實際情況隨機生成的，運用系統(tǒng)提供的動態(tài)顯示功能和各種儀表盤，形象生動地顯示爐膛燃燒情況和排粉機電流、磨粉機電流、倉粉溫度、入口風壓、出口風壓、混合風溫等實時數(shù)據(jù)，使得鍋爐制粉系統(tǒng)的工作原理顯示清楚明了，在線實時，具有強烈的可視性和逼真感，取得了良好的教學效果。
    另外，系統(tǒng)還模擬了鍋爐制粉系統(tǒng)故障報警、在線查看日志等信息，為學生提供了充足的在線信息和記錄信息；很好地模擬了鍋爐制粉系統(tǒng)的組成結構和工作原理，使學生可以通過該系統(tǒng)的使用，對鍋爐制粉系統(tǒng)有一個比較深刻的認識和了解，避免了學生到現(xiàn)場實地學習所帶來的不便和安全問題。


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