[发明专利]一种煤仓煤种分层实时监测方法

权利要求书

1.一种煤仓煤种分层实时监测方法，包括以下步骤：

S1:利用燃料特征码跟踪燃煤的流向；

S2:入炉煤电子皮带秤累计煤量数据实时上传至电厂SIS系统PI数据库，煤仓犁煤器工作状态实时更新到PI数据库，煤仓煤位计数据和给煤机流量数据实时更新到PI数据库；

S3:计算各个煤仓上仓的煤量W_i，上仓的煤种和煤质数据信息同时跟随；其有益效果是精确计算各煤仓上仓煤量，即煤仓分仓计量分析模型；计算方法如下：

参数定义:

t₀为在当次上煤过程中，入炉煤电子皮带秤的瞬时煤量由零突变为非零的时间，

t₀’为煤流开始进入煤仓间入口的时间，

t_ie为第i个犁煤器挂起的时间，即该煤仓结束加仓时间，

t_is为第i个犁煤器放落的时间，

T为在当次上煤过程结束，电子皮带秤瞬时煤量变为0时的时间，

v₂为在煤仓间输煤皮带的运行速度，

L_0i为煤仓间入口处和第i个犁煤器之间的间距，

L_ij为第i个犁煤器和第j个犁煤器之间的间距，

W_KF为尾仓KF仓所加煤量；

电子皮带秤读数:

电子皮带秤在t时刻的读数为G_t或G(t)，

G₀为在t₀时的电子皮带秤读数，

G_T为T时的电子皮带秤读数；

电子皮带秤至煤仓的时延分析：

电子皮带秤至煤仓间入口的时延Δt₀：指从t₀至t₀’的时延；

Δt₀可通过试验统计平均值获得或通过煤流检测装置实时获得；

通过在煤仓间入口处加装煤流检测装置获取煤流到达煤仓间入口的时刻t₀’,Δt₀＝t₀’-t₀；

Δt_0i为从煤仓间入口处至煤流进入第i个煤仓的时间间隔，Δt_0i＝L_0i/v₂；

Δt_ij为从第i个犁煤器挂起至煤流进入第j个煤仓的时间间隔，Δt_ij＝L_ij/v₂；

煤仓加仓煤量分析：

煤仓加仓开始和结束的判别：系统应根据各煤仓犁煤器挂起的时间和放落的时间，以及犁煤器的先后顺序判断各煤仓开始加仓和结束加仓的时间；

当所有犁煤器挂起，同时输煤皮带仍有煤流时，加仓煤量统计入W_KF；

煤仓加仓煤量W_i：为第i个煤仓在当次加仓过程中所加煤量；分析过程假设在一次加仓过程中，第i个煤仓只加一次，如果在一次加仓过程中，第i个煤仓出现加多次的情况，则W_i为该煤仓多次加仓煤量之和；

顺序加仓：首个煤仓加仓量W_p：在当次上煤过程中，第一个加仓的煤仓p所加的煤量，其犁煤器挂起时刻为t_pe，W_p＝(G(t_pe-Δt₀-Δt_0p)-G₀)；

顺序加仓：在第i个煤仓加仓结束后，第j(ji时)个煤仓开始加仓，第j个煤仓加仓煤量W_j＝(G(t_je-Δt₀-Δt_0j)-G(t_ie-Δt₀-Δt_0i))；

顺序加仓：最后一个煤仓加仓量Wz：在第y个煤仓加仓后，犁煤器y挂起，最后煤仓z开始加仓，直到T时刻，煤仓z加仓煤量W_z＝(G_T-G(t_ye-Δt₀-Δt_0y))；

逆序加仓：首个煤仓加仓量W_p：在当次上煤过程中，第一个加仓的煤仓p所加的煤量，其紧前犁煤器q(qp)放落时刻为t_qs；W_p＝(G(t_qs-Δt₀-Δt_0q)-G₀)；

逆序加仓：在第i个煤仓加仓过程中，第j(ji时)个煤仓开始加仓，分3种情况计量,即第j个犁煤器先放落，第i个犁煤器仍处放落状态；第i个犁煤器先挂起，第j个犁煤器再放落；第j个犁煤器先放落，第i个犁煤器再挂起；以下讨论情况：如果第j个犁煤器先放落，第i个犁煤器状态处放落状态，第i个煤仓加仓煤量W_i＝G(t_js-Δt₀-Δt_0j)-G(t_is-Δt₀-Δt_0i)；

逆序加仓：最后一个煤仓加仓量W_z：在第y个煤仓过程中，犁煤器z放落，最后煤仓z开始加仓，直到入炉煤电子皮带秤瞬时流量变为0，煤仓z加仓煤量为W_z＝(G_T-G(t_zs-Δt₀-Δt_0z))；煤仓y加仓煤量为W_y＝(G(t_zs-Δt₀-Δt_0z)-G(t_ys-Δt₀-Δt_0y))；

混合顺序，先顺后逆：设煤仓k加仓后，犁煤器k挂起，此时紧后犁煤器i(ik)处放落状态；煤仓i加仓后，犁煤器j(ji)放落，此时犁煤器i(ik)处放落状态；煤仓i加仓煤量W_i＝G(t_js-Δt₀-Δt_0j)-G(t_ke-Δt₀-Δt_0k)；

混合顺序，先逆后顺：设煤仓k加仓时，犁煤器i(ik)放落；煤仓i加仓后，犁煤器i(ji)挂起；煤仓i加仓煤量W_i＝G(t_ie-Δt₀-Δt_0i)-G(t_is-Δt₀-Δt_0i)；

S4:建立煤仓煤位与煤量之间的映射关系，即煤种煤位煤量对应模型；

利用试验方法或几何计算方法，建立煤仓煤位与煤量之间的映射关系，即煤种煤位煤量对应模型；

试验方法：在煤仓为空仓时上仓，利用电子皮带秤的计量数据和煤位高度的实际测量值，建立映射表；对于已知的煤量或煤位数据不在映射表中，采用插值法求得未知的煤量或煤位数据；

几何计算方法：利用煤仓的几何形状，计算每个煤位高度的存煤体积，再根据煤的堆积密度计算出煤量，从而建立映射表，煤仓由上部一个规则的圆柱与下部8个锥度逐渐增大的锥台组成；煤仓内煤位与煤量存在一一对应关系；

自下往上第i个锥台的体积由煤仓结构可得：

其中，α_i、R_i、R_i-1、h_i＝H_i-H_i-1分别为第i个锥台内表面与水平方向的夹角、锥台上底半径、锥台下底半径、和锥台高度；H_i，H_i-1为分别为该锥台的上平面高度和下平面高度；

设实际煤位高度测量值H，H∈(H_i，H_i+1]，则煤仓的煤体积由下列公式决定：

其中，j为从下向上的锥台编号其值为1到(i+1)，h_j，j＝1，2，..i为第j个锥台的高度，h_i+1＝H-H_i为第(i+1)个锥台的高度；α_j，j＝1，2，..(i+1)为第j个锥台内表面与水平方向的夹角；R_j-1，j＝1，..(i+1)为第j个锥台下底半径；

由m_i＝ρ_i*V(H)，ρ_i为煤种堆积密度，建立不同煤种煤量m_i与煤位H的一一映射关系，即煤种煤位煤量对应模型；

S5：在煤仓的运行过程中，根据犁煤器状态、给煤机瞬时流量、煤位计数据，实时分析煤仓中各煤种的煤位变化；

计算过程如下：

根据煤仓的不同作业状态，分别分析煤仓中不同煤种的煤位和煤量；当给煤机不工作时，给煤机瞬时流量V_f＝0；

在T₁时刻，即加仓开始时，煤仓中可有一种或多种煤种；加仓的煤种可与最上层煤种相同或不同；

在T₂时刻，即加仓结束时，新加的煤种处于最上层；当V_f＝0时，下层煤种煤位煤量分布不变；当V_f≠0时，最下层煤种煤位煤量发生变化，中间煤种没有变化；

当新加煤种与上层煤种相同时，只需考虑上层煤种的煤位和煤量累加，无需考虑分层；

当新加煤种与上层煤种不同且只有二个煤种时，煤种分层分析如下：

A.情况1：V_f＝0，下层煤种煤位煤量都不变；通过煤仓分仓计量分析模型，得到新加煤种B的煤量；新煤种B的煤位H₂为煤仓煤位计测量值，煤层的分界面为H_A1；

B.情况2：V_f≠0,通过煤仓分仓计量分析模型，得到新加煤种B的煤量；新加煤种的煤位为煤位计测量值H_B2；已知T₁时刻，A煤种煤量m_A1，煤位H_A1；T₂时刻，A煤种煤量m_A2＝m_A1-∫V_fd_t；通过煤种煤位煤量对应模型，可得H_A2值；煤层的分界面为H_A2，自下至上分别为煤种A,B；

C.情况3：V_f≠0,不加仓；底层煤量和煤位变化；上层煤量不变，煤位变化；已知T1初始时刻，A煤种煤量m_A1，煤位H_A1，B煤种煤量m_B1，煤位H_B1；新T2时刻，B煤种煤位为煤位计测量值H_B2；A煤种煤量m_A2＝m_A1-∫V_fdt，m_B2＝m_B1；通过煤种煤位煤量对应模型，可得H_A2值；煤层的分界面为H_A2，自下至上分别为煤种A,B。