CN103836639A - 一种基于一次风炉膛差压的一次风机控制方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种一次风机的控制方法，属于控制技术领域。所述方法包括：获取处于运行状态的磨煤机的给煤率；获取给煤率最大值；获取所述给煤率最大值对应的一次风炉膛差压设定值；获取一次风炉膛差压修正系数；根据所述一次风炉膛差压修正系数修正所述一次风炉膛差压设定值；获取所述磨煤机对应的一次风机的一次风炉膛差压当前值；对所述一次风炉膛差压设定值和所述一次风炉膛差压当前值进行第一比例积分微分PID运算获取所述磨煤机对应的一次风机的挡板开度设定值；根据所述挡板开度设定值控制所述磨煤机对应的一次风机的挡板开度。本发明能够实现在保证制粉系统正常运行的前提下达到最大限度降低一次风机厂用电的目的。

Description

一种基于一次风炉膛差压的一次风机控制方法和装置

技术领域

本发明涉及风机控制技术领域，特别涉及一种基于一次风炉膛差压的一次风机控制方法和装置。

背景技术

一次风机是火力发电站的重要设备，用于向磨煤机提供一定流量的一次风，使磨煤机将煤粉通过该一次风带入锅炉燃烧室。一次风炉膛差压是指一次风机空预器出口热一次风压与炉膛负压的差值，其值通常根据磨煤机的最大给煤率由一次风机的设定函数给出。在自动投运条件下，电厂通过对一次风炉膛差压的比例积分微分PID（Proportion Integration Differentiation）实现对一次风机的控。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

一次风机的设定函数通常固定不变，如运行磨煤机中的最大给煤率为74%，则一次风炉膛差压值为80mbar，一次风机开度必须保证满足一次风炉膛差压达到80mbar，而一次风机的输出风量则由磨煤机风量决定，磨煤机风量由热风门进行调节和控制。在一定的磨煤机出力和风量下，现有一次风机的控制方法可能引起：易磨的煤种由于磨煤机阻力小，需要关小磨煤机冷热风门来满足一次风炉膛差压和磨煤机风量，而冷热风门关小造成不必要的节流损失，引起一次风机电耗的浪费；而难磨的煤种则可能磨煤机热风门全开还达不到磨煤机风量设定值，不仅影响制粉系统正常运行，有时还不得不降低磨煤机出力，从而影响机组带负荷。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种基于一次风炉膛差压的一次风机控制方法和控制装置。所述技术方案如下：

一方面，提供了一种基于一次风炉膛差压的一次风机控制方法，所述方法包括：

获取处于运行状态的磨煤机的给煤率；

从所述给煤率中获取给煤率最大值；

根据所述磨煤机对应的一次风机的设定函数，获取所述给煤率最大值对应的一次风炉膛差压设定值；

获取一次风炉膛差压修正系数；

根据所述一次风炉膛差压修正系数修正所述一次风炉膛差压设定值；

获取所述磨煤机对应的一次风机的一次风炉膛差压当前值；

对所述一次风炉膛差压设定值和所述一次风炉膛差压当前值进行第一比例积分微分PID运算获取所述磨煤机对应的一次风机的挡板开度设定值；

根据所述挡板开度设定值控制所述磨煤机对应的一次风机的挡板开度。

另一方面，提供了一种基于一次风炉膛差压的一次风机控制装置，所述装置包括：

启动模块，用于启动当前控制周期；

第一获取模块，用于获取处于运行状态的磨煤机的给煤率；

第二获取模块，用于从所述第一获取模块获取的给煤率中获取给煤率最大值；

第三获取模块，用于根据所述磨煤机对应的一次风机的设定函数，获取所述第二获取模块获取的给煤率最大值对应的一次风炉膛差压设定值；

第四获取模块，用于获取一次风炉膛差压修正系数；

修正模块，用于根据所述第四获取模块获取的一次风炉膛差压修正系数修正所述第三获取模块获取的一次风炉膛差压设定值；

第五获取模块，用于获取所述磨煤机对应的一次风机的一次风炉膛差压当前值；

第六获取模块，用于对所述修正模块修正的一次风炉膛差压设定值和所述第五获取模块获取的一次风炉膛差压当前值进行第一比例积分微分PID运算获取所述磨煤机对应的一次风机的挡板开度设定值；

控制模块，用于根据所述第六获取模块获取的挡板开度设定值控制所述磨煤机对应的一次风机的挡板开度。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

本发明实施例提出了一种基于一次风炉膛差压的一次风机控制方法，使一次风炉膛差压设定值能够根据磨煤机的运行情况进行修正，从而适应煤种的变化，在保证制粉系统正常运行的前提下达到最大限度降低一次风机厂用电的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1a是本发明实施例一提供的一种基于一次风炉膛差压的一次风机控制方法流程图；

图1b是本发明实施例一提供的一种磨煤机的设定函数示意图；

图2a是本发明实施例二提供的一种基于一次风炉膛差压的一次风机控制方法流程图；

图2b是本发明实施例二提供的一种基于一次风炉膛差压的一次风机控制逻

辑设计图；

图3是本发明实施例三提供的一种基于一次风炉膛差压的一次风机控制装置结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例一

本实施例提供了一种基于一次风炉膛差压的一次风机控制方法，参见图1a，本实施例提供的方法流程具体如下：

S101，获取处于运行状态的磨煤机的给煤率。

火力发电厂的锅炉运行时由磨煤机向锅炉燃烧室内输送煤粉。所述磨煤机将原煤研磨成煤粉，然后由一次风机吹入的一次风将煤粉干燥并带入所述锅炉燃烧室。

磨煤机的给煤率是指单位时间向磨煤机输送的原煤量。由于不同种类的煤的硬度不同，相应地磨煤机将不同种类煤研磨成煤粉的难易程度也不同。显然在相同给煤率的条件下，对硬度较小的煤而言磨煤机单位时间磨出的煤粉量较多，磨煤机阻力就小；对硬度较大的煤而言磨煤机单位时间磨出的煤粉量较少，磨煤机阻力就大。

通畅状态运行时，磨煤机的给煤率等于该磨煤机单位时间磨出的煤粉量。通畅运行是指磨煤机运行状态正常，并且磨煤机的入料口无原煤拥塞。

由于磨煤机通常都在通畅状态运行，因此可以使用磨煤机的给煤率表示磨煤机单位时间磨出的煤粉量。

一次风机吹入的一次风包括大部分热一次风和小部分冷一次风。通常，一台300MW及以上的火力机组包括6台磨煤机和2台一次风机，满负荷时5台磨煤机运行，2台一次风机共同向运行的磨煤机输送一次风。

一次风机吹入的一次风需要达到一定的风压才能将磨煤机磨出的煤粉带入锅炉燃烧室。工程上采用一次风机空预器出口处的热一次风压与锅炉炉膛负压的差值作为衡量一次风风压大小的指标，并将一次风机空预器出口处的热一次风压与锅炉炉膛负压的差值称作一次风炉膛差压。

显然，一次风机的一次风炉膛差压越大，则单位时间内该一次风机吹入的一次风送入锅炉燃烧室的煤粉越多。

控制一次风机的基本目的是使磨煤机单位时间磨出的煤粉量都能被一次风带入锅炉燃烧室，为此向磨煤机送风的一次风机吹出一次风的风压需要达到一定的一次风炉膛差压。

S102，从所述给煤率中获取给煤率最大值。

一台一次风机通常需要向多台磨煤机输送一次风，为了使一次风机对应的所有磨煤机单位时间磨出的煤粉都能被及时送入锅炉燃烧室，一次风机输出一次风的风压需要达到与所述给煤率最大值对应的一次风炉膛差压。

S103，根据所述磨煤机对应的一次风机的设定函数，获取所述给煤率最大值对应的一次风炉膛差压设定值。

一次风机的设定函数是指一次风机输出的一次风的一次风炉膛差压与该一次风单位时间内能够送入锅炉燃烧室的煤粉量的对应关系。一次风机的设定函数可由实验测定，图1b为实验测定的某一次风机的设定函数。从图1b可知，若该一次风机对应的一台磨煤机的给煤率为74%，则该一次风机输出的一次风的一次风炉膛差压至少需要达到80mbar才能保证将该磨煤机磨出的煤粉及时送入锅炉燃烧室。

根据所述磨煤机对应的一次风机的设定函数，获取所述给煤率最大值对应的一次风炉膛差压设定值。控制所述磨煤机对应的一次风机的目的就是使所述一次风机输出的一次风压保持在所述一次风炉膛差压设定值左右。

S104，获取一次风炉膛差压修正系数。

S105，根据所述一次风炉膛差压修正系数修正所述一次风炉膛差压设定值。

所述一次风炉膛差压修正系数用于修正所述一次风炉膛差压设定值。

当煤种发生变化时，煤的硬度相应地也发生变化，可能发生的变化包括：煤的硬度由小变大，磨煤机需要研磨得更久才能将原煤研磨成煤粉，磨煤机单位时间研磨出的煤粉量小于当前的给煤率，磨煤机阻力增大，磨煤机通风量下降，此时需要开大热风门，以增大磨煤机风量；煤的硬度由大变小，磨煤机只需要研磨较少的时间就能将原煤研磨成粉，磨煤机单位时间磨出的煤粉量大于当前的给煤率，磨煤机阻力减小，磨煤机通风量增大，此时需要关小热风门，以降低磨煤机风量，此时即出现一次风节流损失。

可选地，根据磨煤机煤种的变化获取一个风炉膛差压修正系数并修正所述一次风炉膛差压设定值，使所述一次风炉膛差压设定值能够适应煤种变化所带来的磨煤机风量变化。

进一步的，通过所述一次风炉膛差压修正系数修正所述一次风炉膛差压设定值还可以避免所述一次风机的一次风炉膛差压设定值变化过大。若一次风机的一次风炉膛差压设定值变化过大，则一次风机输出的一次风的风压会在短时间内出现较大的波动。一次风的风压过高或变化过快会导致的一次风机喘振、失速等安全运行问题。

所述一次风炉膛差压修正系数可以由操作人员根据经验给出。

修正是指将所述一次风炉膛差压设定值与所述一次风炉膛差压修正系数进行数学运算，然后将所述炉膛压差设定值更新为该数学运算的结果。具体的数学运算可以是加、减、乘、除、求幂、求指数、求对数，也可以是加、减、乘、除、求幂、求指数、求对数的混合，本发明实施例对此不做限定。

S106，获取所述磨煤机对应的一次风机的一次风炉膛差压当前值。

S107，对所述一次风炉膛差压设定值和所述一次风炉膛差压当前值进行第一比例积分微分PID运算获取所述磨煤机对应的一次风机的挡板开度设定值。

PID（Proportion Integration Differentiation）运算的基本原理是将当前值（即所述一次风炉膛差压当前值）与设定值（即所述一次风炉膛差压）进行对比，然后输出对应的输出值（即所述挡板开度设定值）。

挡板的作用是调整一次风机向磨煤机输入一次风的风压。挡板开度越大，则一次风机向磨煤机输入的风量越大，对应的风压也越大；挡板开度越小，则一次风机向磨煤机输入的风量越小，对应的风压也越小。

S108，根据所述挡板开度设定值控制所述磨煤机对应的一次风机的挡板开度。

本发明实施例提出了一种基于一次风炉膛差压的一次风机控制方法，使一次风炉膛差压设定值能够根据磨煤机的运行情况进行修正，从而适应煤种的变化，在保证制粉系统正常运行的前提下达到最大限度降低一次风机厂用电的目的。

实施例二

本实施例提供了一种基于一次风炉膛差压的一次风机控制方法，参见图2a，本实施例提供的方法流程具体如下：

S201，获取处于运行状态的磨煤机的给煤率。

S202，从所述给煤率中获取给煤率最大值。

S203，根据所述磨煤机对应的一次风机的设定函数，获取所述给煤率最大值对应的一次风炉膛差压设定值。

S204，获取一次风炉膛差压修正百分数。

具体地，所述获取一次风炉膛差压修正百分数具体包括：

获取所述磨煤机的风量控制状态，所述风量控制状态包括自动风量和手动风量；

若所述全部磨煤机的风量控制状态均为手动风量，则所述一次风炉膛差压修正百分数为50。

可选地，所述获取所述磨煤机的风量控制状态之后，还包括：

若所述磨煤机中至少有一台的风量控制状态为自动风量，则：

获取所述磨煤机对应的一次风炉膛差压修正的运行控制状态，所述运行控制状态包括自动运行和手动运行；

若所述磨煤机对应的一次风炉膛差压修正的运行控制状态为手动运行，则：

接收操作人员输入的一次风炉膛差压修正百分数。

可选地，所述获取所述磨煤机对应的一次风炉膛差压修正的运行控制状态之后，还包括：

若所述磨煤机对应的一次风炉膛差压修正的运行控制状态为自动运行，则：

获取所述处于运行状态的磨煤机的热风门开度指令，所述热风门开度指令携带有所述磨煤机的热风门开度；

从所述热风门开度中获取热风门开度最大值；

通过对所述热风门开度最大值和预设的热风门开度设定值进行第三PID运算获取所述一次风炉膛差压修正百分数。

S205，根据预设的转换函数获取所述一次风炉膛差压修正百分数对应的一次风炉膛差压修正系数。

通常，经过PID运算输出的一次风炉膛差压修正百分数P为标准信号0～100，所述转换函数fx1用于将PID运算输出的标准信号转换为-10～+10的一次风炉膛差压修正系数Q。具体地，转换函数fx1为：Q=0.2P-10。

S206，判断所述一次风炉膛差压修正系数是否在预设的修正范围内，若否，则将所述一次风炉膛差压修正系数更新为所述修正范围对应的修正阈值。

所述修正范围通常为（k1，k2），其中k1、k2为所述修正范围的修正阈值。

判断所述一次风炉膛差压修正系数是否在预设的修正范围内具体包括：

判断所述一次风炉膛差压修正系数是否大于k1且小于k2。

若所述一次风炉膛差压修正系数小于k1，则将所述一次风炉膛差压修正系数更新为k1；

若所述一次风炉膛差压修正系数大于k2，则将所述一次风炉膛差压修正系数更新为k2。

特别地，k1和k2的取值可以由操作人员根据经验按照当前一次风压条件设置。

本实施例优选地，k1=-10mbar，k2=10mbar。

S207，计算所述一次风炉膛差压设定值与所述一次风炉膛差压修正系数的和，并将所述一次风炉膛差压设定值更新为该和。

S208，判断所述一次风炉膛差压设定值是否在预设的安全范围内，若否，则将所述一次风炉膛差压设定值更新为所述安全范围对应的安全阈值。

对于密封风机风源来自大气的制粉系统，一次风炉膛差压需要设定一个最高值，一次风炉膛差压设定值不能超过该最高值，以满足密封风与磨煤机差压保护的要求。本发明实施例通过安全范围实现该功能。

所述安全范围通常为（s1，s2），其中s1、s2为所述安全范围的安全阈值。

判断所述一次风炉膛差压设定值是否在预设的安全范围内具体包括：

判断所述一次风炉膛差压设定值是否大于s1且小于s2。

若所述一次风炉膛差压设定值小于s1，则将所述一次风炉膛差压设定值更新为s1；

若所述一次风炉膛差压设定值大于s2，则将所述一次风炉膛差压设定值更新为s2。

特别地，s1和s2的取值可以由操作人员根据经验按照当前一次风压条件设置。

本实施例优选地，s1=65mbar，s2=100mbar。

S209，对所述一次风炉膛差压设定值和所述一次风炉膛差压当前值进行第一比例积分微分PID运算获取所述磨煤机对应的一次风机的挡板开度设定值。

S210，获取所述磨煤机对应的一次风机的挡板开度当前值。

S211，通过对所述挡板开度设定值和所述挡板开度当前值进行第二PID运算获取所述磨煤机对应的一次风机的挡板开度目标值。

S212，获取所述磨煤机对应的一次风机的挡板开度极限值。

由于一次风机出口一次风压力过高会导致喘振发生，因此可以将所述一次风机即将发生喘振时的出口一次风压作为极限值。

本实施例优选地，可以通过实验的方法获取所述一次风机出口压力与挡板开度之间的关联函数fx2。通过在已知一次风压的情况下，可以通过所述关联函数fx2获取所述一次风机对应的挡板开度。

相应地，获取所述一次风机即将发生喘振时的一次风压作为输出一次风压极限值。

S213，判断所述挡板开度目标值是否大于所述挡板开度极限值，若是，则将所述磨煤机对应的一次风机的挡板开度更新为所述挡板开度极限值，

若否，则将所述磨煤机对应的一次风机的挡板开度更新为所述挡板开度目标值。

所述挡板的作用是调整一次风机向磨煤机输入的风量，所述挡板开度越大，则对应一次风机的输出风量越大，所述挡板开度越小，则对应一次风机的输出风量越小。

图2b示出了以本发明实施例提供的控制方法为基础设计的逻辑设计图。

本发明实施例提供的控制方法对一次风炉膛差压修正系数进行了限幅控制（-10mbar，+10mbar），并对修正后的一次风炉膛差压设定值进行限幅控制（65mbar，100mbar），以确保一次风机不超负荷运行，防止一次风压过高或变化过快导致的一次风机喘振、失速等安全运行问题。

实施例三

本实施例提供了一种基于一次风炉膛差压的一次风机控制装置，参见图3，该装置包括：

第一获取模块301，用于获取处于运行状态的磨煤机的给煤率；

第二获取模块302，用于从所述第一获取模块301获取的给煤率中获取给煤率最大值；

第三获取模块303，用于根据所述磨煤机对应的一次风机的设定函数，获取所述第二获取模块302获取的给煤率最大值对应的一次风炉膛差压设定值；

第四获取模块304，用于获取一次风炉膛差压修正系数；

修正模块305，用于根据所述第四获取模块304获取的一次风炉膛差压修正系数修正所述第三获取模块303获取的一次风炉膛差压设定值；

第五获取模块306，用于获取所述磨煤机对应的一次风机的一次风炉膛差压当前值；

第六获取模块307，用于对所述修正模块305修正的一次风炉膛差压设定值和所述第五获取模块306获取的一次风炉膛差压当前值进行第一比例积分微分PID运算获取所述磨煤机对应的一次风机的挡板开度设定值；

控制模块308，用于根据所述第六获取模块307获取的挡板开度设定值控制所述磨煤机对应的一次风机的挡板开度。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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 (10)

1.一种基于一次风炉膛差压的一次风机控制方法，其特征在于，所述方法包括：

获取处于运行状态的磨煤机的给煤率；

从所述给煤率中获取给煤率最大值；

根据所述磨煤机对应的一次风机的设定函数，获取所述给煤率最大值对应的一次风炉膛差压设定值；

获取一次风炉膛差压修正系数；

根据所述一次风炉膛差压修正系数修正所述一次风炉膛差压设定值；

获取所述磨煤机对应的一次风机的一次风炉膛差压当前值；

对所述一次风炉膛差压设定值和所述一次风炉膛差压当前值进行第一比例积分微分PID运算获取所述磨煤机对应的一次风机的挡板开度设定值；

根据所述挡板开度设定值控制所述磨煤机对应的一次风机的挡板开度。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述一次风炉膛差压修正系数修正所述一次风炉膛差压设定值之后，所述对所述一次风炉膛差压设定值和所述一次风炉膛差压当前值进行第一比例积分微分PID运算获取所述磨煤机对应的一次风机的挡板开度设定值之前，还包括：

判断所述一次风炉膛差压设定值是否在预设的安全范围内，若否，则将所述一次风炉膛差压设定值更新为所述安全范围对应的安全阈值。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述挡板开度设定值控制所述磨煤机对应的一次风机的挡板开度具体包括：

获取所述磨煤机对应的一次风机的挡板开度当前值；

通过对所述挡板开度设定值和所述挡板开度当前值进行第二PID运算获取所述磨煤机对应的一次风机的挡板开度目标值；

获取所述磨煤机对应的一次风机的挡板开度极限值；

判断所述挡板开度目标值是否大于所述挡板开度极限值，若是，则将所述磨煤机对应的一次风机的挡板开度更新为所述挡板开度极限值，

若否，则将所述磨煤机对应的一次风机的挡板开度更新为所述挡板开度目标值。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述获取所述磨煤机对应的一次风机的挡板开度极限值具体包括：

获取所述磨煤机对应的一次风机的输出风压极限值；

根据预设的关联函数获取所述输出风压极限值对应的挡板开度极限值。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取一次风炉膛差压修正系数具体包括：

获取一次风炉膛差压修正百分数；

根据预设的转换函数获取所述一次风炉膛差压修正百分数对应的一次风炉膛差压修正系数；

判断所述一次风炉膛差压修正系数是否在预设的修正范围内，若否，则将所述一次风炉膛差压修正系数更新为所述修正范围对应的修正阈值。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述获取一次风炉膛差压修正百分数具体包括：

获取所述磨煤机的风量控制状态，所述风量控制状态包括自动风量和手动风量；

若所述全部磨煤机的风量控制状态均为手动风量，则所述一次风炉膛差压修正百分数为50。

7.如权利要求6所述的方法，其特正在于，所述获取所述磨煤机的风量控制状态之后，还包括：

若所述磨煤机中至少有一台的风量控制状态为自动风量，则：

获取所述一次风炉膛差压修正的运行控制状态，包括自动运行和手动运行；

若所述一次风炉膛差压修正的运行控制状态为手动运行，则：

接收操作人员输入的一次风炉膛差压修正百分数。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述获取所述一次风炉膛差压修正的运行控制状态之后，还包括：

若所述一次风炉膛差压修正的运行控制状态为自动运行，则：

获取所述处于运行状态的磨煤机的热风门开度指令，所述热风门开度指令携带有所述磨煤机的热风门开度；

从所述热风门开度中获取热风门开度最大值；

通过对所述热风门开度最大值和预设的热风门开度设定值进行第三PID运算获取所述一次风炉膛修正百分数。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述根据所述一次风炉膛差压修正系数修正所述一次风炉膛差压设定值具体包括：

计算所述一次风炉膛差压设定值与所述一次风炉膛差压修正系数的和，并将所述一次风炉膛差压设定值更新为该和。

10.一种基于一次风炉膛差压的一次风机控制装置，其特征在于，所述装置包括：

第一获取模块，用于获取处于运行状态的磨煤机的给煤率；

第二获取模块，用于从所述第一获取模块获取的给煤率中获取给煤率最大值；

第三获取模块，用于根据所述磨煤机对应的一次风机的设定函数，获取所述第二获取模块获取的给煤率最大值对应的一次风炉膛差压设定值；

第四获取模块，用于获取一次风炉膛差压修正系数；

修正模块，用于根据所述第四获取模块获取的一次风炉膛差压修正系数修正所述第三获取模块获取的一次风炉膛差压设定值；

第五获取模块，用于获取所述磨煤机对应的一次风机的一次风炉膛差压当前值；

第六获取模块，用于对所述修正模块修正的一次风炉膛差压设定值和所述第五获取模块获取的一次风炉膛差压当前值进行第一比例积分微分PID运算获取所述磨煤机对应的一次风机的挡板开度设定值；

控制模块，用于根据所述第六获取模块获取的挡板开度设定值控制所述磨煤机对应的一次风机的挡板开度。

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