CN102600959A - 一种双进双出磨煤机制粉系统的协调控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双进双出磨煤机制粉系统的协调控制系统及方法，其中，该系统包括燃料主控单元，依次与所述燃料主控单元配合连接的燃料量计算单元及磨容量风风量转换燃料量单元，以及与所述磨容量风风量转换燃料量单元配合连接的磨热风调节门单元。本发明所述双进双出磨煤机制粉系统的协调控制系统及方法，可以克服现有技术中稳定性差、抗干扰能力弱与定量控制精度低等缺陷，以实现稳定性好、抗干扰能力强与定量控制精度高的优点。

Description

一种双进双出磨煤机制粉系统的协调控制系统及方法

技术领域

本发明涉及电厂协调控制领域，具体地，涉及一种双进双出磨煤机制粉系统的协调控制系统及方法。

背景技术

近年来，双进双出钢球磨煤机因具有系统简单，投入运行设备少，煤种适应较强，运行可靠，效率高，锅炉负荷响应速度快、风煤比低、出力稳定、煤粉细度高，燃烧充分等特点，逐渐成为火力发电厂直吹式锅炉制粉系统的主要制粉设备。而较之以前的中速磨煤机，在协调控制系统（CCS）设计及控制过程中有着自身的特点。

在现有技术中，双进双出钢球磨煤机制粉系统的工艺流程如下：

原煤由原煤仓经给煤机进入混料箱，被旁路风预干燥后，经中空轴进入磨煤机研磨。一次冷、热风混合后，经容量风挡板进入磨煤机，将煤粉吹出，并与旁路风混合后，由煤粉分离器进入炉膛燃烧。由于该系统没有中间仓储式制粉系统的粉仓，系统大为简化。磨煤机的出力完全由通过磨煤机的容量风来决定，因而对负荷的响应迅速，可以达到快速升降负荷的能力，尤其是一次风对机组出力的影响十分明显。磨煤机的桶体又具有一定的储粉能力，因此，该系统兼有直吹式和中储式制粉系统的优点，调整十分灵活。

在现有双进双出钢球磨煤机制粉系统的调节回路及基本策略中，整个制粉系统主要有以下几个调节回路：

⑴磨煤机负荷控制

煤粉由容量风带出磨煤机，在磨内粉位一定的情况下（即风/粉比一定），控制容量风的流量，就可以控制磨的出力。

考虑到大多容量风测点安装的位置无足够的直管段，测量装置本身如果又存在某些问题，将导致风量测量不准，系统不易稳定，存在较大的内扰。故目前的设计方案为燃料主控的指令经f（x）并加负荷指令的动态前馈后形成容量风量的给定值，然后与容量风平均指令进行比例积分运算形成控制指令，而不与实际的容量风流量构成闭环。这样，因风量测量引起的扰动就被克服了。但这种方案也存在一个缺点：燃料主控指令不变时，容量风也应不变。如果容量风量波动，系统无法迅速克服这种内扰，而要等到汽压变化后，再调整容量风量，这就造成机组运行工况的扰动，本厂的主汽压偏差最大达1MPa之多，稳态时间达到600S。因此，这只是权宜之计，尽量还是要将容量风测点标好。

⑵磨煤机总风量控制

磨煤机的总风量包括容量风和旁路风，容量风用于输送煤粉，流量与磨的负荷成正比，旁路风有两个作用：干燥原煤及保证最小总风量，防止煤粉在管道沉积。总风量的曲线f（x）保证了风量设定值大于最小总风量，但是未利用旁路风对磨出口汽温的调节作用。

⑶磨煤机粉位控制

双进双出磨的优点是对负荷变化的响应快，其原因是磨出力的改变是通过容量风流量的改变而改变的，而前提条件是，磨的料位必须保持恒定，即风/粉比恒定。

⑷磨煤机出口温度控制

磨的出口温度通过进入磨煤机的一次风温控制。调节一次冷风、热风挡板来配比一次风温。两个挡板均控制出口温度，风量的扰动必然加大。另外也未考虑暖磨的过程,此时不控制磨的出口温度，而控制磨的入口风温，这时全开热风门关闭冷风门，一般加热到60℃以上就可以启动了，然后根据给煤量的大小和冷、热风门开度大小来控制磨的出口温度在正常范围之内。

目前，常用的控制策略有两种：

⑴磨煤机出力的控制方面，直接采用对容量风量进行控制，即机组在协调方式下直接控制磨煤机的容量风量，在这种情况下，当机组负荷发生变化而需要磨煤机改变出力时，它是通过对容量风流量的判断来改变磨煤机的出力，也就是说根据所需要的容量风流量来确定容量风门的开度。优点是可实现定量高精度控制，负荷与风量间可通过定量计算来找出关系曲线，缺点是对风量的测量准确度提出较高要求，而由于空间结构以及测量元件安装等原因，容量风风量的准确、稳定测量一直就是这正是双进双出磨煤机的控制难点之一，给控制带来很多干扰问题。

⑵磨煤机出力的控制方面，直接对容量风门开度进行控制，即机组在协调方式下直接控制磨煤机的容量风量，在这种情况下，机组在协调方式下，当外界负荷变化时，锅炉主控输出直接作用于磨煤机的容量风门，并且按照容量风门的阀门特性来快速提供机组负荷所需的容量风流量，优点是当机组负荷发生变化时能够及时、快速的改变磨煤机的出力，缺点是无法实现定量高精度控制。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在稳定性差、抗干扰能力弱与定量控制精度低等缺陷。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种双进双出磨煤机制粉系统的协调控制系统，以实现稳定性好、抗干扰能力强与定量控制精度高的优点。

本发明的另一目的在于，提出一种双进双出磨煤机制粉系统的协调控制方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种双进双出磨煤机制粉系统的协调控制系统，包括燃料主控单元，依次与所述燃料主控单元配合连接的燃料量计算单元及磨容量风风量转换燃料量单元，以及与所述磨容量风风量转换燃料量单元配合连接的磨热风调节门单元。

进一步地，以上所述的双进双出磨煤机制粉系统的协调控制系统，还包括燃料指令控制单元，所述燃料指令控制单元与燃料主控单元配合连接。

进一步地，以上所述的双进双出磨煤机制粉系统的协调控制系统，还包括磨容量风旁路风单元，所述磨容量风旁路风单元与磨容量风风量转换燃料量单元配合连接。

进一步地，以上所述的双进双出磨煤机制粉系统的协调控制系统，还包括给煤机输送流量设定单元，所述给煤机输送流量设定单元与燃料量计算单元配合连接。

进一步地，以上所述的双进双出磨煤机制粉系统的协调控制系统，还包括总风量测量单元，所述总风量测量单元与磨容量风风量转换燃料量单元配合连接。

具体地，上述燃料指令控制单元、燃料主控单元、燃料量计算单元、容量风风量转换燃料量单元、磨煤机热风调节单元、以及磨煤机容量风旁路风单元的工作原理如下：

燃料指令控制单元，用于接受锅炉主控制器指令与总风量到燃料控制的最大燃料量限制（确保风煤比在允许范围，避免煤量过大，不能充分燃烧）经小选控制器得到燃料主控指令；

燃料主控单元，用于以燃料主控指令及修正后的燃料量进行PID运算，形成燃料量指令；

燃料量计算单元，用于以多台磨煤机（如三台磨煤机）校正后的燃料量与燃油流量之和作为总燃料量；

容量风风量转换燃料量单元，用于通过两个容量风开度反馈信号对瞬时给煤机给煤量进行修正，得到磨煤机动态瞬时煤量修正值；

磨煤机热风调节单元，用于通过磨煤机热风调节挡板来控制磨煤机一次风母管压力，保证母管压力保持稳定；

磨煤机容量风旁路风单元，用于通过磨煤机容量风门来控制磨煤机总风量；同时，旁路风门控制通过高选功能块实现在风量偏低时调整分离器出口压力，避免堵煤；风量较高时接受总风量指令，保证风煤比正常配比。

同时，本发明采用的另一技术方案是：一种双进双出磨煤机制粉系统的协调控制方法，包括：

在磨煤机出力的控制方面，采用磨热风调节门单元进行热风调门，控制磨母管压力。

进一步地，以上所述的双进双出磨煤机制粉系统的协调控制方法，还包括：

采用磨容量风风量转换燃料量单元，通过修正曲线将磨煤容量风开度转化为燃料量，直接用于磨煤机出力控制；

同时，采用磨容量风旁路风单元，通过高选功能块实现在风量偏低时调整分离器出口压力，避免堵煤；风量较高时接受总风量指令，保证风煤比正常配比。

进一步地，以上所述的双进双出磨煤机制粉系统的协调控制方法，还包括：

采用总风量测量单元，在机组负荷发生变化时磨煤机的出力能够及时、快速的改变。

本发明各实施例的双进双出磨煤机制粉系统的协调控制系统及方法，由于该系统包括燃料主控单元，依次与燃料主控单元配合连接的燃料量计算单元及磨容量风风量转换燃料量单元，以及与磨容量风风量转换燃料量单元配合连接的磨热风调节门单元；在机组负荷发生变化时，可以使磨煤机的出力能够及时、快速的改变；从而可以克服现有技术中稳定性差、抗干扰能力弱与定量控制精度低的缺陷，以实现稳定性好、抗干扰能力强与定量控制精度高的优点。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为根据本发明双进双出磨煤机制粉系统的协调控制系统的工作原理示意图；

图2为根据本发明双进双出磨煤机制粉系统的协调控制系统的燃料指令控制单元的组态示意图；

图3为根据本发明双进双出磨煤机制粉系统的协调控制系统的燃料主控单元的组态示意图；

图4为根据本发明双进双出磨煤机制粉系统的协调控制系统的燃料量计算单元的组态示意图；

图5为根据本发明双进双出磨煤机制粉系统的协调控制系统的磨容量风风量转换燃料量单元的组态示意图；

图6为根据本发明双进双出磨煤机制粉系统的协调控制系统的磨容量风旁路风单元的组态示意图；

图7为根据本发明双进双出磨煤机制粉系统的协调控制系统的给煤机输送流量设定单元的组态示意图；

图8为根据本发明双进双出磨煤机制粉系统的协调控制系统的磨热风调节门单元的组态示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

系统实施例

根据本发明实施例，如图1-图8所示，提供了一种双进双出磨煤机制粉系统的协调控制系统。

如图1所示，本实施例包括燃料主控单元，依次与燃料主控单元配合连接的燃料量计算单元及磨容量风风量转换燃料量单元，以及与磨容量风风量转换燃料量单元配合连接的磨热风调节门单元；还包括燃料指令控制单元，燃料指令控制单元与燃料主控单元配合连接；还包括磨容量风旁路风单元，磨容量风旁路风单元与磨容量风风量转换燃料量单元配合连接；还包括给煤机输送流量设定单元，给煤机输送流量设定单元与燃料量计算单元配合连接；还包括总风量测量单元，总风量测量单元与磨容量风风量转换燃料量单元配合连接。

其中，上述燃料指令控制单元、燃料主控单元、燃料量计算单元、容量风风量转换燃料量单元、磨煤机热风调节单元、以及磨煤机容量风旁路风单元的工作原理如下：

燃料指令控制单元，用于接受锅炉主控制器指令与总风量到燃料控制的最大燃料量限制（确保风煤比在允许范围，避免煤量过大，不能充分燃烧）经小选控制器得到燃料主控指令；

燃料主控单元，用于以燃料主控指令及修正后的燃料量进行PID运算，形成燃料量指令；

燃料量计算单元，用于以多台磨煤机（如三台磨煤机）校正后的燃料量与燃油流量之和作为总燃料量；

容量风风量转换燃料量单元，用于通过两个容量风开度反馈信号对瞬时给煤机给煤量进行修正，得到磨煤机动态瞬时煤量修正值；

磨煤机热风调节单元，用于通过磨煤机热风调节挡板来控制磨煤机一次风母管压力，保证母管压力保持稳定；

磨煤机容量风旁路风单元，用于通过磨煤机容量风门来控制磨煤机总风量；同时，旁路风门控制通过高选功能块实现在风量偏低时调整分离器出口压力，避免堵煤；风量较高时接受总风量指令，保证风煤比正常配比。

具体实施时，在上述实施例的双进双出磨煤机制粉系统的协调控制系统中，燃料指令控制单元的组态图参见图2，燃料主控单元的组态图参见图3，燃料量计算单元的组态图参见图4，磨容量风风量转换燃料量单元的组态图参见图5，容量风旁路风单元的组态图参见图6，给煤机输送流量设定单元的组态图参见图7，磨热风调节门单元的组态图参见图8。

采用上述实施例的双进双出磨煤机制粉系统的协调控制系统，在磨煤机出力的控制方面，可以将原通过热风调门控制磨总风量的控制方式，现改变为通过磨煤机一次风母管压力的控制方式，保证母管压力保持稳定（参见图8）。另外，通过修正曲线将磨煤容量风开度转化为燃料量（参见图4），直接用于磨煤机出力控制；同时，旁路风门控制通过高选功能块实现在风量偏低时调整分离器出口压力，避免堵煤；风量较高时接受总风量指令，保证风煤比正常配比（参见图6和图7）。从而在机组负荷发生变化时磨煤机的出力能够及时、快速的改变，同时利用总风量测量代替容量风风量参与控制，回避了由于空间结构以及测量元件安装等原因给控制带来很多干扰问题 。

方法实施例

根据本发明实施例，提供了一种双进双出磨煤机制粉系统的协调控制方法，包括：

在磨煤机出力的控制方面，采用磨热风调节门单元进行热风调门，控制磨母管压力；以及，

采用磨容量风风量转换燃料量单元，通过修正曲线将磨煤容量风开度转化为燃料量，直接用于磨煤机出力控制；

同时，采用磨容量风旁路风单元，通过高选功能块实现在风量偏低时调整分离器出口压力，避免堵煤；风量较高时接受总风量指令，保证风煤比正常配比；以及，

采用总风量测量单元，在机组负荷发生变化时磨煤机的出力能够及时、快速的改变。

上述实施例的双进双出磨煤机制粉系统的协调控制方法，具体实现时可基于上述系统实施例的双进双出磨煤机制粉系统的协调控制系统；关于双进双出磨煤机制粉系统的协调控制系统的相关说明，参见关于图1-图8的相关说明，在此不再赘述。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种双进双出磨煤机制粉系统的协调控制系统，其特征在于，包括燃料主控单元，依次与所述燃料主控单元配合连接的燃料量计算单元及磨容量风风量转换燃料量单元，以及与所述磨容量风风量转换燃料量单元配合连接的磨热风调节门单元。

2.根据权利要求1所述的双进双出磨煤机制粉系统的协调控制系统，其特征在于，还包括燃料指令控制单元，所述燃料指令控制单元与燃料主控单元配合连接。

3.根据权利要求1或2所述的双进双出磨煤机制粉系统的协调控制系统，其特征在于，还包括磨容量风旁路风单元，所述磨容量风旁路风单元与磨容量风风量转换燃料量单元配合连接。

4.根据权利要求3所述的双进双出磨煤机制粉系统的协调控制系统，其特征在于，还包括给煤机输送流量设定单元，所述给煤机输送流量设定单元与燃料量计算单元配合连接。

5.根据权利要求4所述的双进双出磨煤机制粉系统的协调控制系统，其特征在于，还包括总风量测量单元，所述总风量测量单元与磨容量风风量转换燃料量单元配合连接。

6.一种双进双出磨煤机制粉系统的协调控制方法，其特征在于，包括：

在磨煤机出力的控制方面，采用磨热风调节门单元进行热风调门，控制磨母管压力。

7.根据权利要求6所述的双进双出磨煤机制粉系统的协调控制方法，其特征在于，还包括：

采用磨容量风风量转换燃料量单元，通过修正曲线将磨煤容量风开度转化为燃料量，直接用于磨煤机出力控制；

同时，采用磨容量风旁路风单元，通过高选功能块实现在风量偏低时调整分离器出口压力，避免堵煤；风量较高时接受总风量指令，保证风煤比正常配比。

8.根据权利要求7所述的双进双出磨煤机制粉系统的协调控制方法，其特征在于，还包括：

采用总风量测量单元，在机组负荷发生变化时磨煤机的出力能够及时、快速的改变。

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