本發(fā)明涉及熱能工程，尤其涉及一種鍋爐排渣管清堵裝置及清堵方法。
背景技術(shù)：
1、目前，國內(nèi)生物質(zhì)鍋爐的排渣管堵塞仍采用空氣炮、振動(dòng)器、人工清理等為主要處理手段，但排渣管堵塞仍然是困擾企業(yè)的老大難問題。其中空氣炮與振動(dòng)器清堵方式對(duì)于大塊、蓬松的雜物較為實(shí)用，對(duì)于鐵絲搭橋的堵塞方式無法解決，需人工進(jìn)行清堵。生物質(zhì)循環(huán)硫化床鍋爐設(shè)計(jì)三根排渣管，直排至爐底干渣機(jī)中，因生物質(zhì)鍋爐所用燃料特性與燃煤機(jī)組不同，主要燃料多為玉米秸稈，其中含有大量的鐵絲、石塊等雜物，排渣過程中鐵絲容易在排查插板門上方搭橋，從而造成堵料。一旦形成搭橋堵料，使用空氣炮無法進(jìn)行清堵，只能打開排渣管緩沖倉進(jìn)行人工通堵，鍋爐排渣溫度在750℃左右，排渣管通開的瞬間，熱渣下流嚴(yán)重威脅通堵人員的人身安全。針對(duì)生物質(zhì)循環(huán)流化床排現(xiàn)有的渣方式研究一種可以在機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)下，既能保障通堵人員人身安全又能快速通堵的裝置。
2、因此，本發(fā)明提出了一種鍋爐排渣管清堵裝置及清堵方法。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明提供一種鍋爐排渣管清堵裝置及清堵方法，用以通過計(jì)算渣流流速、實(shí)時(shí)監(jiān)測機(jī)械臂與堵塞物的距離、設(shè)計(jì)高強(qiáng)度刀頭及調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)速度，結(jié)合移動(dòng)小車進(jìn)行排渣管清堵，智能優(yōu)化通堵過程，確保高效清理與系統(tǒng)反饋，提升鍋爐排渣效率與可靠性。
2、一方面，本發(fā)明提供一種鍋爐排渣管清堵裝置，包括：
3、爐渣導(dǎo)流管模塊：根據(jù)鍋爐排渣管緩沖倉人孔門尺寸，結(jié)合流體學(xué)原理計(jì)算渣流流速，確定y字形爐渣導(dǎo)流管端口直徑和長度并制作安裝；
4、機(jī)械臂模塊：基于傳感器采集實(shí)時(shí)檢測機(jī)械臂與堵塞物的距離，根據(jù)實(shí)際距離計(jì)算機(jī)械臂的伸縮長度；
5、刀頭模塊：制作機(jī)械臂前端的高強(qiáng)度刀頭，靜止時(shí)刀片縮至刀頭內(nèi)部，當(dāng)?shù)额^高速旋轉(zhuǎn)，內(nèi)部刀片自然甩出將排渣管堵塞物打碎；
6、通堵小車模塊：配置可移動(dòng)通堵小車，通過控制算法，基于小車內(nèi)部調(diào)速電機(jī)調(diào)節(jié)機(jī)械臂的旋轉(zhuǎn)速度；
7、整合模塊：排渣管堵塞時(shí)，將機(jī)械臂模塊、刀頭模塊、通堵小車模塊進(jìn)行組裝運(yùn)行，判斷通堵結(jié)果并反饋優(yōu)化。
8、另一方面，爐渣導(dǎo)流管模塊，包括：
9、尺寸單元：獲取鍋爐排渣管緩沖倉的結(jié)構(gòu)信息，得到鍋爐排渣管緩沖倉人孔門尺寸；
10、流速確定單元：設(shè)渣流的最大直徑為鍋爐排渣管緩沖倉人孔門尺寸，則結(jié)合流體學(xué)原理擬定最大直徑渣流的流速為：
11、其中，v表示最大直徑渣流的流速，c表示預(yù)設(shè)渣流流量系數(shù)，δp表示存在流量時(shí)壓力差，ρ表示渣流的密度，d表示渣流的直徑；
12、爐渣導(dǎo)流管尺寸單元：基于最大直徑渣流的流速確定導(dǎo)流管的截面積為：
13、其中，ay表示導(dǎo)流管的截面積，q表示導(dǎo)流管的預(yù)設(shè)最大流量；
14、導(dǎo)流管的長度為：其中，l表示導(dǎo)流管的長度，lost()表示壓力損失函數(shù)，p0表示預(yù)設(shè)導(dǎo)流管壓力，f0表示預(yù)設(shè)摩擦因子。
15、另一方面，爐渣導(dǎo)流管模塊，還包括：
16、制作安裝單元：根據(jù)y字形爐渣導(dǎo)流管的直徑和長度制作，并將y字形爐渣導(dǎo)流管的第一端口鏈接至鍋爐排渣管緩沖倉人孔門進(jìn)行固定，第二端口機(jī)械臂和刀頭的疏通口，第三端口用于排渣管疏通后對(duì)爐渣進(jìn)行導(dǎo)流，每個(gè)端口以高密封性的方式進(jìn)行連接安裝。
17、另一方面，機(jī)械臂模塊，包括：
18、傳感器單元：根據(jù)鍋爐排渣管緩沖倉的結(jié)構(gòu)信息，篩選傳感器的可能檢測點(diǎn)，根據(jù)預(yù)設(shè)匹配函數(shù)對(duì)傳感器和任一可能檢測點(diǎn)進(jìn)行匹配操作，得到安裝匹配度，若所述安裝匹配度大于預(yù)設(shè)安裝閾值，判定所述可能檢測點(diǎn)為傳感器安裝位置，將傳感器進(jìn)行安裝配置；
19、機(jī)械臂單元：所述機(jī)械臂為可拆卸的金屬耐高溫機(jī)械臂，每節(jié)長400mm，且每節(jié)之間采用高強(qiáng)螺栓進(jìn)行鏈接可90度彎曲，基于節(jié)長和機(jī)械臂的結(jié)構(gòu)特征得到機(jī)械臂的幾何比例因子；
20、伸縮長度判斷單元：基于傳感器采集實(shí)時(shí)檢測機(jī)械臂與堵塞物的距離，機(jī)械臂的伸縮長度為：
21、其中，δl(t)表示機(jī)械臂的伸縮長度，d(t)表示機(jī)械臂末端到堵塞物的實(shí)際距離，t表示時(shí)間，d(t)為隨時(shí)間變化的函數(shù)，l0表示機(jī)械臂的初始長度，k表示機(jī)械臂的幾何比例因子。
22、另一方面，爐渣導(dǎo)流管模塊，包括：
23、刀片設(shè)計(jì)單元：在靜止?fàn)顟B(tài)下，刀片通過彈簧機(jī)械收縮結(jié)構(gòu)被鎖定收縮在刀頭內(nèi)；當(dāng)?shù)额^開始旋轉(zhuǎn)時(shí)，刀片的彈簧機(jī)械收縮結(jié)構(gòu)解除，刀片向外彈出；
24、刀片甩出單元：當(dāng)?shù)镀碾x心力大于彈簧機(jī)械收縮結(jié)構(gòu)的彈簧力的時(shí)候，刀片會(huì)甩出，則刀片甩出的高速旋轉(zhuǎn)速度閾值為：
25、其中，w表示高速旋轉(zhuǎn)速度閾值，α表示彈簧機(jī)械收縮結(jié)構(gòu)的剛度常數(shù)，r0表示彈簧的自然長度，r表示彈簧變形的長度，m表示刀片質(zhì)量，e()表示誤差函數(shù)，gspring表示彈簧機(jī)械收縮結(jié)構(gòu)鎖定時(shí)作用在刀片上的力；
26、刀片單元：當(dāng)?shù)额^以大于高速旋轉(zhuǎn)速度閾值高速旋轉(zhuǎn)，內(nèi)部刀片自然甩出將排渣管堵塞物打碎。
27、另一方面，通堵小車模塊，包括：
28、小車結(jié)構(gòu)單元：通堵小車上配備調(diào)速電機(jī)及機(jī)械臂接口，使用調(diào)速電機(jī)連接機(jī)械臂接口帶動(dòng)機(jī)械臂旋轉(zhuǎn)；`
29、控制單元：基于控制算法，通過調(diào)節(jié)通堵小車電機(jī)進(jìn)行對(duì)機(jī)械臂的旋轉(zhuǎn)速度的控制，輸入機(jī)械臂的當(dāng)前旋轉(zhuǎn)速度和目標(biāo)旋轉(zhuǎn)速度，則控制模型的輸出為：
30、其中，kp表示比例增益，ki表示積分增益，kd表示微分增益，e(t)表示基于目標(biāo)旋轉(zhuǎn)速度和當(dāng)前旋轉(zhuǎn)速度的誤差，pmotor(t)表示控制模型的輸出功率；
31、將輸出功率輸入通堵小車電機(jī)，調(diào)節(jié)機(jī)械臂的旋轉(zhuǎn)速度。
32、另一方面，本發(fā)明提供一種鍋爐排渣管清堵方法，包括：
33、步驟1：根據(jù)鍋爐排渣管緩沖倉人孔門尺寸，結(jié)合流體學(xué)原理計(jì)算渣流流速，確定y字形爐渣導(dǎo)流管端口直徑和長度并制作安裝；
34、步驟2：基于傳感器采集實(shí)時(shí)檢測機(jī)械臂與堵塞物的距離，根據(jù)實(shí)際距離計(jì)算機(jī)械臂的伸縮長度；
35、步驟3：制作機(jī)械臂前端的高強(qiáng)度刀頭，靜止時(shí)刀片縮至刀頭內(nèi)部，當(dāng)?shù)额^高速旋轉(zhuǎn)，內(nèi)部刀片自然甩出將排渣管堵塞物打碎；
36、步驟4：配置可移動(dòng)通堵小車，通過控制算法，基于小車內(nèi)部調(diào)速電機(jī)調(diào)節(jié)機(jī)械臂的旋轉(zhuǎn)速度；
37、步驟5：排渣管堵塞時(shí)，將設(shè)備進(jìn)行組裝運(yùn)行，判斷通堵結(jié)果并反饋優(yōu)化。
38、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：
39、本發(fā)明提供一種鍋爐排渣管清堵裝置及清堵方法，用以通過計(jì)算渣流流速、實(shí)時(shí)監(jiān)測機(jī)械臂與堵塞物的距離、設(shè)計(jì)高強(qiáng)度刀頭及調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)速度，結(jié)合移動(dòng)小車進(jìn)行排渣管清堵，智能優(yōu)化通堵過程，確保高效清理與系統(tǒng)反饋，提升鍋爐排渣效率與可靠性。
1.一種鍋爐排渣管清堵裝置，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鍋爐排渣管清堵裝置，其特征在于，爐渣導(dǎo)流管模塊，包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種鍋爐排渣管清堵裝置，其特征在于，爐渣導(dǎo)流管模塊，還包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鍋爐排渣管清堵裝置，其特征在于，機(jī)械臂模塊，包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鍋爐排渣管清堵裝置，其特征在于，爐渣導(dǎo)流管模塊，包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鍋爐排渣管清堵裝置，其特征在于，通堵小車模塊，包括：
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鍋爐排渣管清堵裝置，其特征在于，整合模塊，包括：
8.一種鍋爐排渣管清堵方法，其特征在于，用于執(zhí)行權(quán)利要求1-7任一所述的一種鍋爐排渣管清堵裝置，包括：