制粉系統是煤粉鍋爐燃燒系統的一個重要輔助系統，是鍋爐的重要組成部分，設備結構及系統比較復雜，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，該部分內容是一個重點，也是學習的難點。煤粉制備這部分內容，除需要完成煤粉的性質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中關鍵設備的結構、工作原理、性能及運行特點。傳統的教學方法是采用PPT和掛圖形式對原理進行講解，由于圖形的靜態性，使得學生對原理和結構的理解產生困難。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運行的模擬與仿真，使學生對鍋爐制粉系統有了直觀形象的認識和了解，富通新能源生產銷售生物質鍋爐，生物質鍋爐主要燃燒木屑顆粒機、秸稈顆粒機壓制的生物質顆粒燃料。
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)"最本質地刻畫了虛擬儀器的特征，它更多地強調丁軟件在儀器設計中的作用，進而實現“把實驗窒拎著走”。所謂虛擬儀器，就是在通用計算機平臺上，用戶根據自己的需求定義和設計儀器的測試功能，其實質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、調用、顯示及文件管理等智能功能，把傳統儀器的專業化功能軟件化，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。與傳統儀器相比，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勢。傳統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據采集、數據分析處理、顯示結果三大功能模塊。LabVIEW是NI公司開發的虛擬儀器開發平臺，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，用于讓用戶輸入數據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。框圖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、鍋爐制粉系統基本組成及工作原理
    1．制粉系統的基本組成
    鍋爐制粉系統由以下6大部分構成。
    (1)磨煤機：磨煤機是制粉系統中的主要設備，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節煤粉細度，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，在分離器內繞內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筒借慣性力再次分離出煤粉，氣流從內筒上部引出，煤粉則從筒底進入煤粉倉。
    (4)給煤機：采用刮板式，煤在自身的內摩擦力和刮板鏈條拖動力的作用下，于箱體內沿著刮板鏈條的運動方向形成連續的煤層流不斷從進煤口流入，實現連續均勻定量的輸送任務，通過調整煤層的厚度和改變電磁調速異步電動機的轉速調整給煤量，以滿足對給煤量的需求。
    (5)煤粉倉：是存儲煤粉的設備，是制粉系統和鍋爐燃燒系統連接的紐帶，是保證磨煤機適應負荷需要又能經濟運行的必要設備。
    (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，是制粉系統的起點。
    2．工作原理
    原煤經原煤倉到給煤機，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粗分離分離，合格煤粉進入細分離后．將不合格的煤粉經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風門直接進入磨煤機入口作為再循環風。
二、仿真與教學
    為了給學生講述鍋爐制粉系統的工作原理，我們根據B8鍋爐制粉系統的結構和工作原理，運用虛擬儀器開發平臺LabVIEW，設計開發了一個鍋爐制粉系統數據采集與監測的模擬系統，該系統主要有如下功能：巡檢、運行日志查看、運行數據記錄、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．監測點的設置
    巡檢的作用是在線采集顯示制粉系統中每個監測點的實時數據。依照鍋爐制粉系統所需采集和監測的數據，本系統設置了32個監測點，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，該系統所監測的數據是運用Labview所提供的數據生成模塊，按照制粉系統實際情況隨機生成的，運用系統提供的動態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、混合風溫等實時數據，使得鍋爐制粉系統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，系統還模擬了鍋爐制粉系統故障報警、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的組成結構和工作原理，使學生可以通過該系統的使用，對鍋爐制粉系統有一個比較深刻的認識和了解，避免了學生到現場實地學習所帶來的不便和安全問題。


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