CN103778343A - 一种双进双出磨煤机瞬时入炉煤量的测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双进双出磨煤机瞬时入炉煤量的测量方法，包括：1、利用流量测量装置侧量进入风粉混合管道中的所有一次风流量；2、在对应喷燃器的每根一次风管道上安装风粉浓度测量装置，利用该装置对风粉浓度进行测量；3、测量比例因子K，调整磨煤机运行工况，使给煤量、料位、风粉浓度、一次风量信号稳定，通过实时数据获一次风流量和风粉浓度的信号平均值，且将给煤机的给煤量带入公式中得到K值；4、利用步骤（1）、（2）、（3）所得结果代入公式，即可构建双进双出磨煤机的瞬时入炉煤量；F=K*Q*ρ。本发明充分利用现有的测量技术和测量设备，通过构建中间信号的方法，解决了双进双出制粉系统瞬时入炉煤量无法直接测量的问题。

Description

一种双进双出磨煤机瞬时入炉煤量的测量方法

技术领域

本发明涉及一种瞬时入炉煤量的计算方法，具体是涉及一种用于双进双出磨煤机瞬时入炉煤量的测量方法。

背景技术

燃煤机组锅炉控制的主要目标是主汽压力的稳定，主汽压力控制是通过调节进入锅炉的燃料量，使锅炉发热量与机组外部电负荷的要求相适应，从而保证主汽压力的稳定，而锅炉产生热量与入炉煤量和煤质直接相关，煤质由进厂煤直接决定，无法控制，而且一般情况下，可以通过掺配煤手段可以保证煤质的基本稳定，因此入炉煤量的准确测量与控制是保证主汽压力控制的关键所在，其中准确测量又是其中的最基础的环节，因此，瞬时入炉煤量的测量与控制是电站锅炉控制的基础，目前燃煤发电机组主汽压力控制不稳定的影响因素中，入炉煤量测量不准是其中主要原因之一。

制粉系统类型不同，瞬时入炉煤量测量方法也不相同。中储式制粉系统具有较大的中间煤粉仓，入炉煤量的控制通过给粉机转速进行调节，且煤粉仓的粉位较高，一般不会发生煤粉粉位影响瞬时入炉煤量的控制准确性；中速磨煤机直吹式制粉系统，中间无粉仓，进入磨煤机的煤量与进入锅炉的煤量几乎一致，可以采用通过测量给煤机的瞬时煤量代表锅炉的瞬时煤量，干扰因素少，测量准确；双出式直吹制粉系统中有一小的中间储粉仓，磨煤机制出的煤粉由进入磨煤机的一次风携带进入炉膛，因此实际瞬时入炉煤量与给煤机送入磨煤机的煤量不完全对应，一般是通过测量进入炉膛的一次风流量来代替，但瞬时一次风量与入炉煤量的对应关系受一次风煤粉浓度的影响，而粉仓粉位的高低对一次风煤粉浓度又密切相关，因此如何建立能够准确代表瞬时入炉煤量测量的中间信号至关重要。本项目将重点针对双进双出磨煤机瞬时入炉煤量的测量进行重点研究。

理论情况下，双进双出磨煤机瞬时入炉煤量为一次风流量与风粉浓度的乘积，即在一次风的风粉浓度一定的情况下，瞬时入炉煤量与一次风量呈线性关系，但实际运行中，一次风的风粉浓度与风门挡板开度、料位测量与控制等有密切关系。

首先，料位的控制与测量水平也对入炉煤量的测量产生一定影响，磨煤机粉仓料位不稳定，一次风的风粉浓度必然发生变化，粉仓粉位越高，一次风的风粉浓度越大，反之亦然，尤其在磨煤机启动时建粉位过程和停磨时的排空过程，一次风的风粉浓度明显偏低。其次，由于锅炉指令的变化，一次风挡板需要不断调节，磨煤机粉仓粉位发生相应改变，也将影响风粉浓度，造成瞬时一次风量与瞬时实际入炉煤量不一致。因此双进双出磨煤机瞬时煤量无法直接测量，只能构建中间信号进行计算所得。

随着检测技术的进步，尤其是风粉在线系统的逐步推广，风粉浓度的测量逐渐成熟、准确，为双进双出磨煤机瞬时入炉煤量的测量提供了可能。

发明内容

为了解决现有技术存在的缺点，本发明提供了一种双进双出磨煤机瞬时入炉煤量的测量方法。

本发明采用的技术方案如下：

一种双进双出磨煤机瞬时入炉煤量的测量方法，包括以下步骤：

步骤1：利用流量测量装置测量进入风粉混合管道中的所有一次风流量；

所述的步骤（1）的测量方法又分两步：

（1）在冷热风混合后的总一次风管道上安装流量测量装置，对进入磨煤机的所有一次风进行测量；

（2）将所有容量风、旁路风或辅助风流量分别测量，通过求和取得，为保证所测流量的准确性，应在各风量测量装置附近安装代表当地风温信号，并利用此信号进行补偿；公式如下：

$Q=C\sqrt{\frac{\mathrm{\ΔP}}{273+t}}---(1-1)$

其中：

C：风量测量装置的流量系数（风量测量装置生产厂家提供）；

t：代表容量风、旁路风或辅助风的摄氏温度；

Δp：代表各风量测量装置产生的差压信号；

步骤2：在对应喷燃器的每根一次风管道上安装风粉浓度测量装置，利用该装置对风粉浓度进行测量；求对应某个磨煤机一次风流量信号的所有风粉浓度信号的平均值，公式如下：

$\mathrm{\ρ}=\underset{1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\ρ}}^{\′}/n---(1-2)$

其中：ρ表示风粉浓度信号的平均值，ρ’表示单根一次风管道上的风粉浓度；n表示风管道的个数；

步骤3：测定比例因子K，调整磨煤机运行工况，使给煤量、料位、风粉浓度、一次风量信号稳定，通过实时数据获一次风流量和风粉浓度的信号平均值，且将给煤机的给煤量带入公式（1-3）中：

K=F/(Q’*ρ’)；    （1-3）

其中：F为给煤机的给煤量，Q’为稳定状态下的一次风量，ρ’表示稳定状态下的风粉浓度信号的平均值；

步骤4：利用步骤（1）、（2）、（3）所得结果代入公式（1-4），即可构建双进双出磨煤机的瞬时入炉煤量；

F=K*Q*ρ    （1-4）

其中：

F：表示瞬时入炉煤量；

ρ：分别代表瞬时一次风管中风粉浓度；

Q：分别代表磨煤机一次风流量瞬时值；

K:比例因子。

以上为一台磨的瞬时入炉煤量，将所有进入炉膛煤量的瞬时值相加就是总的锅炉瞬时入炉煤量，可作为锅炉监视和控制的主要参数进行使用。

本发明的有益效果：

本发明充分利用现有的测量技术和测量设备，通过构建中间信号的方法，解决了双进双出制粉系统瞬时入炉煤量无法直接测量的问题，本发明实用简单、投资少，为提升机组主要参数的自动控制品质创造了条件，对提高机组安全性和经济性具有重要作用，具备在同类型系统中广泛应用前景。

附图说明

图1磨煤机系统及测点安装示意图；

图2磨煤机瞬时入炉煤量计算逻辑图；

图3主汽压力控制系统原理图。

具体实施方式

下面以某600MW亚临界燃煤发电机组为例进行说明，该机组配置5台双进双出磨煤机，分别为A、B、C、D、E磨煤机，每台磨煤机的风粉出口分为驱动端和非驱动端，每端的一次风分别经过四根一次风管进入相应的喷燃器进行燃烧，以A磨煤机的驱动端为例，其入炉一次风包括容量风和旁路风两部分，流量信号分别为Q_r、Q_p，对应温度信号分别为t_r、t_p，风粉浓度的测点布置在每根一次风管道上，以为ρ_a1、ρ_a2、ρ_a3、ρ_a4，锅炉主汽压力的控制主要通过入炉煤量进行调节。

第一步：一次风量测量与计算

以A磨煤机驱动端为例，将Q_r、Q_p、t_r、t_p带入公式（1-1）中，分别计算出补偿后的容量风和旁路风流量Q_r′、Q_p′，二者求和得到驱动端一次风量总和Q′。

第二步：风粉浓度测量与计算

以ρ_a1、ρ_a2、ρ_a3、ρ_a4求取驱动端一次风浓度的平均值ρ′。

第三步：K值测算

磨煤机在单进单出运行方式，建立粉位，观察磨煤机粉位正常。调整给煤机转速和容量风挡版开度，观察磨煤机粉仓粉位、容量风量、给煤量、风粉浓度信号均保持稳定，维持运行一定时间，记录并计算出补偿后一次风量总和、风粉浓度的平均值和给煤机给煤量，代入公式（1-3）进行计算即得K值。

第四步：根据上面求取的信号Q′、ρ′和K值，利用公式（1-4）即可求得A磨驱动端的瞬时入炉煤量F₁，同理分别计算各自的瞬时入炉煤量F₂……F₁₀，将所有入炉煤量瞬时值相加即为整机组的瞬时入炉煤量，具体逻辑框图见附图2。

$F=\underset{n=1}{\overset{10}{\mathrm{\Σ}}}{F}_n---(1-5)$

第四步：瞬时入炉煤量信号的实际应用

瞬时入炉煤量是燃煤发电机组主汽压力控制系统中最主要的中间控制变量，由于无法进行准确测量目前常用的方法有两种，一种是利用一次风量代替，但受一次风风粉浓度变化的影响较大，另一种是直接抛弃瞬时入炉煤量瞬时值信号，使用一次风挡板开度进行代替，同时受一次风风粉浓度和一次风挡板非线性的影响，利用该瞬时入炉煤量信号可以有效解决煤量控制和主汽压力的控制问题，提高主汽压力控制品质，同时该信号也可作为需要燃料量信号的其它控制系统使用，如风量控制系统、直流炉的给水流量控制系统等。在主汽压控制系统中的应用见附图3。其中图3中的增益平衡模块是用于多执行器的处理分配专用模块，大部分DCS都有该专用模块，如没有可以利用已有控制模块实现。

Claims (2)

1.一种双进双出磨煤机瞬时入炉煤量的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：利用流量测量装置测量进入风粉混合管道中的所有一次风流量Q；

步骤2：在对应喷燃器的每根一次风管道上安装风粉浓度测量装置，利用该装置对风粉浓度进行测量；以对应某个磨煤机一次风流量信号的所有风粉浓度信号的平均值，公式如下：

$\mathrm{\ρ}=\underset{1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\ρ}}^{\′}/n---(1-2)$

其中：ρ表示风粉浓度信号的平均值，ρ’表示单根一次风管道上的风粉浓度；

步骤3：测量比例因子K，调整磨煤机运行工况，使给煤量、料位、风粉浓度、一次风量信号稳定，通过实时数据获一次风流量和风粉浓度的信号平均值，且将给煤机的给煤量带入公式（1-3）中：

K=F/(Q’*ρ’)；    （1-3）

其中：F为给煤机的给煤量，Q’为稳定状态下的一次风量，ρ’表示稳定状态下的风粉浓度信号的平均值；

步骤4：利用步骤（1）、（2）、（3）所得结果代入公式（1-4），即可构建双进双出磨煤机的瞬时入炉煤量；

F=K*Q*ρ    （1-4）

其中：

F：表示瞬时入炉煤量；

ρ：分别代表瞬时一次风管中风粉浓度；

Q：分别代表磨煤机一次风流量瞬时值；

K:比例因子。

2.如权利要求1所述的双进双出磨煤机瞬时入炉煤量的测量方法，其特征在于，所述的步骤（1）的测量方法包括以下两步：

方法（1）在冷热风混合后的总一次风管道上安装流量测量装置，对进入磨煤机的所有一次风进行测量；

方法（2）将所有容量风、旁路风或辅助风流量分别测量，通过求和取得，为保证所测流量的准确性，应在各风量测量装置附近安装代表当地风温信号，并利用此信号进行补偿；公式如下：

$Q=C\sqrt{\frac{\mathrm{\ΔP}}{273+t}}---(1-1)$

其中：

C：风量测量装置的流量系数；

t：代表容量风、旁路风或辅助风的摄氏温度；

Δp：代表各风量测量装置产生的差压信号。

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