雙進雙出鋼球磨煤機控制方式的探討

1、第24卷第3期青海電力Vol. 24No. 32005年9月QIN GHAI E L ECTRIC POWER Sep. ,2005雙進雙出鋼球磨煤機控制方式的探討劉珍明(青海電力試驗研究所, 青海西寧810008摘要:文章介紹了華能德州電廠三期工程2×660MW 機組采用的雙進雙出鋼球磨煤機的基本工作原理及特點。著重介紹了模擬量控制系統(tǒng)的主要功能及其在調試過程中控制邏輯的優(yōu)化改進, 同時對機組調試過程中遇到的一些其它問題也進行了探討。關鍵詞:雙進雙出鋼球磨煤機; 控制方式; 探討中圖分類號:TK 223125文獻標識碼:A文章編號:1006-8198(2005 03-Discuss

2、 the Control Mode of P air in -MillL Abstract :The paper introduces the basic pair in -out steel coal pulverizing mill in the third phase 2×660MW units Em phatically introduces the main function of simulation v olume controlling system logic optimisation and im provement in the process of debug

3、ging , meanwhile discusses other problems , the debugging process.K eyw ords :Pair in out steel ball coal pulverizing mill ; C ontrol mode ; Discussion1概述山東華能德州發(fā)電廠三期工程為2×660MW火力發(fā)電機組。汽輪發(fā)電機組采用美國GE 公司產品。鍋爐采用德國巴布考克公司產品, 為單爐膛、對沖燃燒、亞臨界參數(shù)、自然循環(huán)汽包爐。制粉系統(tǒng)采用德巴雙進雙出鋼球磨正壓直吹式系統(tǒng)。每爐配雙進雙出磨6臺, 電子重力計量式皮帶給煤機12臺。DCS

4、采用德國西門子公司的T -XP 系統(tǒng)。雙進雙出鋼球磨煤機具有一般磨煤機所無法比擬的優(yōu)越性。它具有系統(tǒng)簡單、布置緊湊、運行可靠、檢修維護方便、煤種適應范圍廣、負荷適應性強等特點。對控制也有其獨特的要求, 合理可靠的控制系統(tǒng)是保證磨煤機及制粉系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行的重要條件, 因此控制系統(tǒng)設計適合與否是重點和難點。我們在現(xiàn)場廣泛收集國內外有關資料, 結合現(xiàn)場實際調試和試運情況, 反復深入研究由德巴和南京西門子公司提供的設計邏輯, 最終完成了以磨煤機控制為核心的制粉系統(tǒng)控制邏輯設計及優(yōu)化改進。2雙進雙出鋼球磨煤機工作原理本工程每臺鍋爐共配置6臺雙進雙出磨煤機組, 每臺磨組對應一層4個燃燒器。鍋爐前

5、后墻各有三層燃燒器, 共24個。每臺磨組主要包括1臺磨煤機、2臺給煤機、2臺潤滑油泵、頂軸油泵等設備。2. 1磨煤機工作原理雙進雙出鋼球磨的主要特點是筒體兩端的轉動軸為中空結構, 空心軸既是熱風和原煤的進口, 又是氣粉混合物的出口。從兩端進入的氣流在筒體內中間部位對沖后反向流動, 攜帶煤粉從兩空心軸中流出, 進入煤粉分離器, 形成兩個相互對稱、又彼此獨立的回路。中空軸內有一中心管, 熱風通過中心管進入筒體完成對煤的干燥后按與原煤進入磨煤機的相反方向 , 通過中心管與中空軸之間的通道, 將煤粉帶出磨煤機。分離器分離出來的粗粒煤粉經(jīng)返粉管回落到中空軸入口, 與原煤混合, 重新作者簡介:劉珍明(19

6、72- , 男, 吉林松原市人, 工程師, 現(xiàn)從事熱工自動化工作。收稿日期:2005-03-29青海電力第24卷16進入磨煤機研磨。制粉設備和輸送用的一次風由一次風機供給, 一次風由一次風機出來分為兩路, 一路通過空氣預熱器加熱為熱風, 一路為冷風。冷風和熱風分別進入磨煤機時又分成兩路:運載風和旁路風。運載風由磨煤機的兩端進入磨煤機; 旁路風不經(jīng)過磨煤機直接由磨的兩側進入分離器。運載風主要用來干燥并攜帶煤粉, 進入磨內的運載風量與負荷成正比。為保證低負荷下煤粉管道流速不低于最小值, 以防止煤粉管道積粉爆燃, 雙進雙出鋼球磨還設有旁路風系統(tǒng), 同時對煤起到干燥作用。2. 2磨煤機的運行方式由于雙

7、進雙出鋼球磨具有兩套相對獨立的進煤/出粉系統(tǒng), 相當于2臺單進單出磨煤機, 的運行方式比較靈活, 主要模式。式。; , , 不宜長期運行。半磨運行方式即為單進單出方式。允許單進單出方式長期運行是其技術獨特之處, 但應控制停運側運載風擋板具有10%左右的開度。旁路風擋板保持5%的開度, 以防局部積粉。器轉換成運載風量(由廠家提供的關系曲線 給定值。該給定值與實際測量到的運載風量比較后的偏差信號送入運載風量控制器, 根據(jù)流量偏差的大小改變熱風擋板開度, 以控制熱風的流量, 使運載空氣量與負荷相適應。3. 1. 2磨出口溫度控制磨煤機出口溫度控制系統(tǒng)是一串級回路控制系統(tǒng)。主回路中以磨煤機控制器作為主

8、控制器, 以磨的出口溫度作為被調量。磨煤機出口溫度信號與磨煤機負荷確定的溫度值相比較, 其偏差值送入主控制器, , 并作為副, 以, 測量得到的, 使冷風擋板開度發(fā)生變化。另外在主回路提供的溫度給定值信號中增加了運載風流量指令信號作為前饋, 提前反映風量的變化對磨出口溫度的影響, 提高了調節(jié)品質。在副回路中, 當磨煤機停運時, 通過切換開關使系統(tǒng)由溫度控制轉換為流量控制, 使運載風量與冷卻風量給定值比較后的偏差信號直接送入副控制器, 通過控制冷卻風量的大小保證磨停運后對應燃燒器中所需要的冷卻風量。3. 2旁路風控制旁路風增加了一次風流量, 提高了煤粉管道和分離器中的煤粉流速, 防止堆積。另外還

9、用來干燥煤。因此旁路風控制分成兩個主要任務:旁路風的流量控制和分離器出口溫度控制。3. 2. 1旁路風流量控制燃煤量信號通過函數(shù)發(fā)生器轉換成風量信號, 得到投煤運行時的旁路風流量給定值(投油運行時旁路風量給定值為10 kg/s 。此給定值信號與對應層中實際測量反饋到的旁路風流量信號相比較, 其偏差值送入熱風流量控制器, 使熱風擋板開度變化, 改變熱風量使旁路風量與對應工況下的要求相適應。3. 2. 2分離器出口溫度控制分離器出口溫度控制系統(tǒng)是一串級回路控制系統(tǒng)。主回路中分離器出口溫度信號與磨煤機負荷確定的溫度值相比較, 其偏差值送入主控制器, 處理得到控制器的輸出信號, 并作為副回路的給定3模

10、擬量控制系統(tǒng)雙進雙出鋼球磨的模擬量控制主要包括運載風控制、旁路風控制、料位控制三大控制系統(tǒng)。3. 1運載風控制運載風將煤粉攜帶出磨煤機。運載風流量與負荷成正比, 表明了從磨煤機到燃燒器的煤粉流量, 而且通過磨煤機的風量還用來干燥煤, 所以運載風控制有兩個主要任務:運載風量控制和磨煤機出口溫度控制。3. 1. 1運載風量(負荷 控制磨煤機的負荷控制就是鍋爐燃燒控制中的燃料量控制回路, 接受協(xié)調控制系統(tǒng)的燃料量指令控制磨煤機的運載風流量, 因磨煤機內煤粉濃度恒定, 故風量的改變直接改變燃料量即改變磨煤機負荷。由機組負荷指令確定的磨煤機煤粉量的設定值經(jīng)過對應層的計算煤量設定點校正(SETPCOR ,

11、 在后面的煤量計算回路中闡述 后, 通過函數(shù)發(fā)生第3期劉珍明:雙進雙出鋼球磨煤機控制方式的探討17值。副回路以入口旁路風溫為被調量, 以冷空氣流量為調節(jié)變量。在副回路中, 測量得到的入口旁路風溫與主回路提供的溫度給定值信號相比較, 其偏差值送入副控制器產生控制作用, 使冷風擋板開度發(fā)生變化。另外在主回路提供的溫度給定值信號中增加了旁路風流量指令信號作為前饋, 提前反映風量的變化對分離器出口溫度的影響, 提高了調節(jié)品質。在副回路中, 當磨煤機停運時, 通過切換開關使系統(tǒng)由溫度控制轉換為流量控制, 以保證磨停運后對應燃燒器中所需要的冷卻風量(給定值為7. 5kg/s 。3. 3煤量計算回路內的原煤

12、量, 其目的是維持磨筒內煤粉濃度的恒定, 從而保證制粉系統(tǒng)在不同負荷下風煤比的恒定, 并防止出現(xiàn)空磨或堵磨的運行狀態(tài)。該系統(tǒng)是一串級回路控制系統(tǒng)。副控制器控制給煤機的轉速, 通過改變給煤機的轉速, 達到調節(jié)給煤量的目的; 主控制器根據(jù)磨煤機負荷要求值與實際值的偏差信號工作, 起到進一步改變給煤機負荷設定值的作用, 以致最后改變給煤量, 使給煤機、磨煤機的出力與鍋爐負荷相適應。在主回路中, 根據(jù)磨煤機電機的有效功率經(jīng)過f (x 磨煤機的負荷理, , 產生控制給煤機轉速的信號, 最終使給煤機的給煤量與磨煤機的負荷要求值相適應。行工況, 確定計算煤量信號, 下:MILL10f 1(x 轉換后得到從磨

13、中帶出的煤粉量(運載風量的大小反映從磨中帶出煤量的多少, 由廠家提供 。由f l (x 輸出的信號經(jīng)過幾個主要環(huán)節(jié)的連續(xù)校正后得到了計算煤量值(CCF -L10 及設定點校正值(SETP 2COR 。第一個環(huán)節(jié)是磨煤量系數(shù)的校正。此系數(shù)通過馬達的有效功率經(jīng)函數(shù)發(fā)生器f 2(x 轉換成磨煤量的多少, 磨中合格粉越多, 相同的運載風量帶出的煤量越多。第二個環(huán)節(jié)是存煤量系數(shù)的校正。MILL10的2臺給煤機電子皮帶稱到的給煤量(送入磨中的煤量 與計算煤量CCF -L10的偏差經(jīng)過積分器運算, 其輸出作為磨中存煤量的校正信號。磨中存煤的多少影響著運載風所帶煤量的多少。另外, 積分器的輸出乘以f 2(x

14、的輸出, 得到了計算煤量設定點校正值(SETPCOR 。其它的環(huán)節(jié)校正主要是磨煤機負荷的校正。如果在高負荷下系數(shù)為1. 1, 負荷受限時(MLC , 由其它邏輯判定 系數(shù)為0. 9。運載風所攜帶的煤量經(jīng)過以上幾個環(huán)節(jié)的校正后, 得到MILL10的計算煤量CCF -L10。3. 4料位控制系統(tǒng)4順序控制系統(tǒng)順序控制系統(tǒng)實現(xiàn)了對磨煤機及相關輔助設備的啟停和聯(lián)鎖控制。雙進雙出鋼球磨的附屬設備較多, 通過順序啟停可以大大提高工作效率及可靠性。設備之間完善的聯(lián)鎖功能保證了制粉系統(tǒng)的安全運行。4. 1方式選擇及切換雙進雙出鋼球磨煤機的運行方式靈活多樣, 順序控制系統(tǒng)提供了多種控制方式供運行選擇, 各種方式

15、的切換具有完善的保護手段, 防止參數(shù)波動和系統(tǒng)擾動。磨煤機有全磨啟停和半磨啟停兩種方式, 在調試及試運過程中我們一直采用最完整的方式即雙進雙出方式啟停。只有在故障的情況下才切換為其它方式。4. 2磨煤機的順序啟停由于運行方式的多樣性、輔助設備數(shù)量眾多及工況的復雜性, 原邏輯設計非常復雜, 在執(zhí)行過程中, 受各方面條件限制, 可用率不高。為此在調試過程中對局部邏輯進行了修改。 通過多次試驗, 證明是合適的。4. 3磨煤機的保護在磨煤機雙進雙出的運行方式下, 保護停止磨(下轉第43頁 煤機主要條件:料位控制是通過改變給煤機的轉速控制磨筒第3期鄒麗生:李家峽水電站4T 主變壓器冷卻控制系統(tǒng)的改造43

16、4總結李家峽水電站4T 主變冷卻控制系統(tǒng)改造后, 主變PLC 盤既可實現(xiàn)PLC 自動方式運行, 又可以在特殊時期(如PLC 故障停運時 完成常規(guī)手動方式運行。不但提高了自動化水平, 完善了保護功能, 減少了維護工作量, 而且使得主變冷卻系統(tǒng)(上接第17頁運行更可靠, 更科學。經(jīng)過幾個月的運行, 證明改造是成功的, 為其它主變壓器冷卻系統(tǒng)控制回路、保護回路的改造和完善提供了技術資料和運行經(jīng)驗。參考文獻:1李家峽水電站運行規(guī)程S 12李家峽水電站4T 主變壓器冷卻系統(tǒng)改造方案R 1鍋爐MF T ;火焰支持能量不夠; 2臺給煤機均未運行;將電磁閥去掉, , 防止堵塞。51任一側密封風與一次風差壓&l

17、t;5kPa 延時s ;, , 因此風煤比曲線至關重要。但在調試過程中我們發(fā)現(xiàn)廠家所提供的曲線和現(xiàn)場的實際運行工況有些差別。為此, 風煤比曲線還需要在以后的實際運行情況中通過多次的試驗來獲得, 而不能依據(jù)廠家提供的曲線。 513磨煤機料位測量> ; s ; 兩側的出粉管道都未暢通; 任一側運載風門未在開位延時5s ; 兩側的旁路風關斷門均未在開位; 磨煤機潤滑油壓低; 主電機跳閘。磨煤機料位測量是根據(jù)試驗獲得的料位-功率的曲線判定的, 又加上了一個噪音信號作為輔助手段, 我們認為不準確, 因為存量是不斷的損耗的, 所以磨煤機功率峰值是在不斷變化的, 建議改為壓差測量, 輔之噪音測量。差壓料位信號直接測量磨筒空間內煤粉的濃度, 反映比較靈敏, 控制響應快, 但必須在磨正常運行并產生足夠的煤粉后才能建立連續(xù)準確的信號輸出, 且受原煤含水量、鋼球磨損等因素的影響; 噪音料位信號基本不受其它因素干擾, 在磨啟動、運行的全過程中均可正常測量, 由于噪聲信號實際反映的是磨內原煤的多少, 在負荷快速變化時信號反映有遲延, 同時噪聲信號需在磨投入運行后結合差壓信號在不同負荷下經(jīng)過標定才能正常使用。參考資料:1華能德州電廠三期工程2×660MW 機組調試資料Z .5需探討的幾個問題511磨