基于PLC的生物质上料控制系统设计及仿真.pdf

第 6期 总第 1 9 3期 2 0 1 5年 1 2月 机 械 工 程 与 自 动 化 ME CHAN I C AL 色 NGI N E E R I NG ＆ AUT O MA TI O N NO ．6 De c ． 文章 编号 1 6 7 2 - 6 4 1 3 2 0 1 5 0 6 - 0 1 2 8 - 0 2 基于 P L C的生物质上料控制系统设计及仿真米 别 、 进 ，曹 肖伟 扬州大学 机械工程学院 ，江苏 扬州 2 2 5 1 2 7 摘要 生物质是 当成发 电燃料添加到锅炉里进行燃烧的，生物质的干燥 状况直接 影响着其燃烧利用 率，对资 源 的充分利用起到决定性 的作用。设计 了一个 基于 P L C 的生物质 上料 控制 系统，对于 生物质 的干燥 温度 、 湿度 、重量实行智能监控 ，实现生物质上料过程 自动化，这样将会使 能源的使用 效率得到极 大的提 高，同时 也节约成本并保护 了环境 。 关键词 P L C；生物质 ；上料系统 ；控 制；仿真 中图分类号 T P 2 7 3 文献标识码 A 0 引言 生物 质发 电是 近年来 我 国进行新 能源 开发 和建设 的一个重要项 目， 对农业和林业 的废弃物实现 了多方 面利用。现在国内已有为数不多的企业对生物质发电 的上料系统进行了设计 与研发 ， 但大部分都为原皮带 输送机生产企业 ， 绝大多数 的产 品也以输送装置的不 同为主 ， 这 样也 造成 了产 品功 能 的相 对 单 一 。迄 今 为 止 ， 国内还没 有 任 何 一 家 企 业 生 产 完 整 的 集 解 包 、 输 送 、 破碎 、 烘 干为一 体 的 自动化 上 料 系 统 。此 外 ， 目前 市场上的烘干装置都以电作为烘干热源 ， 功率消耗大， 一 般在 2 0 0 0 k W～3 0 0 0 k W ， 而利用锅炉烟道废气余 热对生物质进行烘干的， 只有江苏朝 阳液压机械集团 有限公司， 并且其控制系统功能比较单一 。针对此 ， 本 文对生物质发电上料系统做出了一些研究。 1 课题 提 出的背 景 1 ． 1 生物质上料 系统在国内外研究状况 本项 目的研究对象是生物质发 电上料系统的智能 化控制 。国外生物质发 电的起源追溯于 2 O 世纪 7 0年 代 ， 当时 ， 在爆 发世 界 性 的石 油 危 机 后 不久 ， 丹麦 便 开 始 了对 清洁 的可再 生 能 源 的开 发 ， 对 林 业 和农 业 方 面 的废弃 物等 生物 质发 电进 行 了推 广 。 自 1 9 9 0年 以来 ， 许 多欧美 国家在 生物质发 电方 面取得 大规模 的发展 ， 到 2 0 0 4年， 全世界的生物质发电装机已达 3 9 0 0万千瓦， 全世界的年发电量约 2 0 0 0亿 千瓦时， 由此 可替代 的 标 准 煤达 7 0 0 0万 吨 ， 几 乎 和 其 他 可 再 生 能 源 发 电量 的总 和持平 。 从改革开放开始至今 ， 我国经济的发展十分快速 ， 但这样 的发展却是以能源的高消耗和环境的高污染为 代价建立的， 到现在为止 ， 我国在一次能源消费结构 中， 煤炭 占 6 7 ． 7 ， 石油 占 2 2 ． 7 ， 天然气 占 2 ． 6 ， 水 电等 占 7 ． 0 ， 这 种 大量 消 耗 不 可再 生 能 源 的 结构 导致了对环境的严重污染和未来能源发展的不可持续 性。因此 ， 对于生物质能源的开发规模化无疑是一项 比较 现实 可行 的选择 。 直燃 发 电和气化 发 电是我 国现在 生物 质能 发 电的 主要方式 。其 中， 在关于生物质 直燃的发 电项 目上 ， 2 0 0 8年 国家 发 展 改 革 委 和地 方 发 展 改革 委 核 准 了 总 计 3 9个项 目， 装机 容量 总 计 达 1 2 8 ． 4万 千 瓦 ， 预 计 投 资 为 1 0 0 ． 3亿 元 ， 截 至 2 0 0 8年 底 ， 已投 产 1 5 ． 4万 千 瓦 。生物 质气 化 以及 垃圾 填埋 气发 电 ， 截 至 2 0 0 8年 已 经投 产 3万千 瓦 ， 在 建 的有 9 万 千 瓦 。 1 ． 2 生物质 上料 系统 的工 艺流程及 其应 用领 域 生物 质 电厂上 料系统 的工 艺流 程如 图 1 所 示 。 1 水平 链 式输 送机 2 水平 链 式输 送机 1 带式输送 机 lJB一 20A 1 ． 崦 I 松机 I干 3 带式输送机 H 板 式 干 螺 旋 燥 机 l I输 送 机 l 图 1 生物 质 电厂 上 料 系统 的工 艺 流 程 图 首 先在储 料棚 内安装 水 平 段 链 式 输送 机 ， 数 量 为 两 台 ， 每一段 长 1 1 1T I 。将 称 重装 置 设 置 在 机 器 头 部 。 每次放 8个秸 秆包 由起 吊装 置 进 行 操 作 ， 秸 秆包 由输 送机上 的扒齿带动按照一定次序向前输送。由每次 的 分配小 车将 密封 的秸 秆 包送 进 J B - 2 O A 型 双辊 解包 疏 松机进 行切 割解 包 ， 切割 成 比较 松散 容 易 干 燥 的秸 秆 原料并 由此 送入 2皮 带 机 ， 接 着 由这 条 皮带 机 将 解 包 的秸 秆 包 送 入采 用 刮 板 输 送 的 CH 系 列 板 式 干 燥 机， 解包的秸秆包在干燥机运行的同时将潮湿的秸秆 进行干燥 ， 干燥机的干燥过程是将燃烧锅炉产生的高 温废气 由引风机引入干燥机 ， 经过烘干后 的秸秆燃 料 被输入到炉前螺旋输送机。1 带式输送机采用犁式 爿 e 国家 自然科学基金面上项 目 5 1 4 7 5 4 0 9 ；江苏省 自然科学基金面上项 目 B K2 0 1 4 1 2 7 7 ；中国博 士后科学基金 2 0 1 3 M5 4 1 7 3 6 ；江苏省博士 后基金 1 3 0 2 1 7 9 C ；扬州市一扬州大学科技合作资金 2 0 1 2 0 3 8 1 2 收稿 日期 2 0 1 5 0 5 0 4 ；修订 日期 2 0 1 5 - 1 0 - 2 O 作者简介 孙进 1 9 7 3 一 ，男 ，江苏扬州人 ，博士 ，硕士生导师，研究方 向为机 电一体化工程。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m