CN104941783B - 一种双进双出磨煤机火电机组瞬时燃料优化系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双进双出磨煤机火电机组瞬时燃料优化系统和方法，包括燃料控制单元，用于接收锅炉发出的控制指令和变负荷的加速信号，计算出磨煤机容量风门的控制信号,并将结果发送到所述瞬时燃料优化计算转换单元；瞬时燃料优化计算转换单元，通过相应磨煤机与给煤机运行状态判断切换条件，并将结果发送到燃料控制单元；正常运行工况煤量闭环计量单元，通过容量风门线性确定的理论煤量和给煤机瞬时煤量，并根据两者之间的偏差形成瞬时燃料量修正系数，将结果发送到所述瞬时燃料优化计算转换单元；磨带负荷停止记忆存储单元，用于接收所述正常运行工况煤量闭环计量单元的结果。

Description

一种双进双出磨煤机火电机组瞬时燃料优化系统和方法

技术领域

本发明涉及磨煤机技术领域，具体地，涉及一种双进双出磨煤机火电机组瞬时燃料优化系统和方法。

背景技术

双进双出磨煤机是单进单出磨煤机基础上发展起来的一种新型制粉设备。它客服了单进单出磨煤机功能单一，不能用于直吹的缺点，集烘干、粉磨、选粉、送粉等功能于一体，具有系统布置简单、自动化程度高，煤种适应性广，煤粉细度高，维护操作简单等特点，符合现代化大型电厂的发展要求。

双进双出磨煤机的出现，结束了磨煤机不能用于直吹的历史，尤其针对我国煤种复杂、煤质差的特点，为我国电厂向大型化发展提供了技术保证。

双进双出磨煤机相对于中速磨煤机由于对煤种适应性强，对机组负荷及压力响应速度快，是近年来火电厂制粉系统设备选型的主流趋势。然而，由于给煤机输送的原煤先进入磨煤机筒体进行研磨和料位储集，然后再通过一次风携带进入炉膛进行燃烧，而不是全部进入炉膛，这使得通过给煤机转速测量或者称重测量的瞬时煤量并不能真正表征实际进入炉膛的燃料量，机组协调控制系统不能对燃料量进行精确控制，造成在机组变负荷及稳态工况下主汽压力控制不稳定。尤其在配置双进双出磨煤机的超临界、超超临界直流炉中，将对水煤比控制和主汽温度控制产生严重影响，这将导致在机组实际运行过程中出现机组压力、主蒸汽温度以及分离器入口蒸汽过热度调节品质差等缺陷。

目前，配置双进双出磨煤机火电机组瞬时燃料仍无较为有效的测量和计算手段。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种双进双出磨煤机火电机组瞬时燃料优化系统和方法，来实现在机组协调控制模式下入炉煤量的闭环瞬时修正，以及涉及到磨煤机正常运行工况、满料位启停工况及空料位启停工况全过程中机组入炉煤量的逻辑计算方法。

一种双进双出磨煤机火电机组瞬时燃料优化系统，包括：

燃料控制单元，用于接收锅炉发出的控制指令和变负荷的加速信号，计算出磨煤机容量风门的控制信号, 并将结果发送到所述瞬时燃料优化计算转换单元；

瞬时燃料优化计算转换单元，通过相应磨煤机与给煤机运行状态判断切换条件，实现燃料量计算的多种方式无扰切换，并将结果发送到燃料控制单元；

正常运行工况煤量闭环计量单元，用于接受根据容量风门线性确定的理论煤量和给煤机瞬时煤量，并根据两者之间的偏差通过比例、积分闭环运算形成瞬时燃料量修正系数，结果发送到所述瞬时燃料优化计算转换单元；

磨带负荷停止记忆存储单元，用于接收所述正常运行工况煤量闭环计量单元的结果，并在磨煤机带负荷跳闸过程中记忆跳闸瞬间的瞬时燃料量，输出磨带负荷调整瞬时煤量信号。

优选地，还包括抗积分饱和单元，所述抗积分饱和单元与所述燃料控制单元配合连接，所述抗积分饱和单元接收燃料主控输出的磨煤机容量风门的控制信号。

优选地，还包括磨煤机启动工况煤量计算单元，所述磨煤机启动工况煤量计算单元与所述瞬时燃料优化计算转换单元配合连接，接收到磨煤机的启动信号后输出磨煤机启动工况下的瞬时煤量。

优选地，还包括磨煤机停止工况煤量计算单元，所述磨煤机停止工况煤量计算单元与所述瞬时燃料优化计算转换单元配合连接，接收到磨煤机的停止信号输出磨煤机停止工况下的瞬时煤量。

一种双进双出磨煤机火电机组瞬时燃料优化方法，所述优化方法采用上述优化系统，所述方法包括以下步骤：

燃料控制单元将锅炉控制指令和变负荷的加速信号的叠加值与其叠加值的惯性环节的小选值作为燃料调节器的设定值，将燃料控制设定值与容量风门开度的实际函数关系乘以前馈系数作为前馈回路，来实现优化燃料控制设定值以及前馈回路与调节器；

瞬时燃料优化计算转换单元判断机组磨煤机和相应给煤机状态，从而进行多种方式无扰切换；

正常运行工况煤量闭环计量单元将根据容量风门线性确定的理论煤量与给煤机瞬时煤量进行 PID闭环运算，计算出实时准确的入炉燃料量；

磨带负荷停止记忆存储单元在磨煤机带负荷跳闸过程中记忆跳闸瞬间的瞬时燃料量。

优选地，采用抗积分饱和控制单元，在磨煤机满出力时，对锅炉主控进行增闭锁，在压力处于上升段时，解除闭锁条件。

优选地，还包括：

采用磨煤机启动工况煤量计算单元，模拟运行操作过程，计算出磨煤机启动过程中进入炉膛的燃料量；

采用磨煤机停止工况煤量计算单元，模拟运行操作过程，计算出磨煤机停止过程中进入炉膛的燃料量。

本发明的技术方案具有以下有益效果：

本发明提供的一种双进双出磨煤机火电机组瞬时燃料优化系统和方法可以实现在机组协调控制模式下入炉煤量的闭环瞬时修正，以及涉及到磨煤机正常运行工况、满料位启停工况及空料位启停工况全过程中机组入炉煤量的逻辑计算方法，克服入炉煤量因风量测量不准确性及容量风门线性差等因素影响，准确表征实际进入炉膛的燃料量，提高锅炉燃烧控制系统调节品质，从而保证机组压力控制稳定。

附图说明

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。

图1为根据本发明一种配置双进双出磨煤机火电机组瞬时燃料优化系统的工作原理示意图；

图2为根据本发明一种配置双进双出磨煤机火电机组瞬时燃料优化系统的燃料控制单元的组态示意图；

图3为根据本发明一种配置双进双出磨煤机火电机组瞬时燃料优化系统的抗积分饱和单元的组态示意图；

图4为根据本发明一种配置双进双出磨煤机火电机组瞬时燃料优化系统的瞬时燃料优化计算转换单元的组态示意图；

图5为根据本发明一种配置双进双出磨煤机火电机组瞬时燃料优化系统的正常运行工况煤量计算单元和的组态示意图；

图6为根据本发明一种配置双进双出磨煤机火电机组瞬时燃料优化系统的磨煤机启动工况煤量计算单元的组态示意图；

图7为根据本发明一种配置双进双出磨煤机火电机组瞬时燃料优化系统的磨煤机停止工况煤量计算单元和磨空/满负荷切换单元配合的组态示意图。

具体实施方式

为了清楚了解本发明的技术方案，将在下面的描述中提出其详细的结构。显然，本发明实施例的具体施行并不足限于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。本发明的优选实施例详细描述如下，除详细描述的这些实施例外，还可以具有其他实施方式。

根据本发明实施例，如图1-图7所示，提供了一种双进双出磨煤机火电机组瞬时燃料优化系统和方法。

如图1所示，本实施例包括燃料控制单元，包括燃料控制单元1001，以及依次与所述燃料控制单元1001配合连接的瞬时燃料优化计算转换单元1002及正常运行工况煤量闭环计量单元1003，以及与所述正常运行工况煤量闭环计量单元1003配合连接的磨带负荷停止记忆存储单元1004，还包括抗积分饱和单元1005，所述抗积分饱和单元1005与所述燃料控制单元1001配合连接，还包括磨煤机启动工况煤量计算单元1006，所述磨煤机启动工况煤量计算单元1006与所述瞬时燃料优化计算转换单元1002配合连接，还包括磨煤机停止工况煤量计算单元1006，所述磨煤机停止工况煤量计算单元1006与所述瞬时燃料优化计算转换单元1002配合连接。

燃料控制单元1001，一方面用于接收锅炉发出的控制指令和变负荷的加速信号，并同瞬时燃料优化计算转换单元1002的计算结果与BTU校正系数乘积形成的瞬时燃料量进行PID运算，另一方面通过前馈环节，即将燃料控制设定值与容量风门开度的二维函数乘以前馈系数，两者综合计算出磨煤机容量风门的控制信号。

瞬时燃料优化计算转换单元1002，用于接收磨煤机正常运行工况煤量闭环计量单元1003、磨煤机启动工况煤量计算单元1006以及磨煤机停止工况煤量计算单元1007计算结果，并通过相应磨煤机与给煤机运行状态判断切换条件，实现燃料量计算的多种方式无扰切换，并将结果发送到燃料控制单元1001。

磨煤机正常运行工况煤量闭环计量单元1003,用于接受根据容量风门线性确定的理论煤量和给煤机瞬时煤量，并根据两者之间的偏差通过比例、积分闭环运算形成瞬时燃料量修正系数，该系数与理论煤量相除为磨煤机正常运行工况下煤量，结果发送到瞬时燃料优化计算转换单元。

磨带负荷停止记忆存储单元1004，用于接收所述磨煤机正常运行工况煤量闭环计量单元结果，并在磨煤机带负荷跳闸过程中记忆跳闸瞬间的瞬时燃料量，输出磨带负荷调整瞬时煤量信号。

抗积分饱和单元1005用于接收燃料主控输出的磨煤机容量风门的控制信号，当该信号已达调节上限时，输出锅炉主控增闭锁信号，并在压力处于上升段时，解除闭锁信号，实现由于磨煤机达到满负荷时产生的积分饱和现象。

磨煤机启动工况煤量计算单元1006模拟运行操作过程，接受磨启动时间输出信号，形成修正系数，并同正常运行工况煤量闭环计量单元结果相乘，输出磨煤机启动工况下的瞬时煤量；另外，在运行人员通过人机界面KEYBORD设定为磨满负荷工况启动时，接受磨带负荷跳闸瞬间煤量。

磨煤机停止工况煤量计算单元1003模拟运行操作过程，接受磨停止时间输出信号，形成修正系数，并同正常运行工况煤量闭环计量单元1003结果相乘，输出磨煤机停止工况下的瞬时煤量。

具体实施时，在上述实施例的双进双出磨煤机制粉系统的优化系统中，燃料控制单元的组态图参见图2，燃料优化计算系统的抗积分饱和单元的组态图参见图3，瞬时燃料优化计算转换单元的组态图参见图4，正常运行工况煤量计算单元和的组态图参见图5，磨煤机启动工况煤量计算单元的组态图参见图6，磨煤机停止工况煤量计算单元和磨空/满负荷切换单元配合的组态图参见图7。

一种双进双出磨煤机火电机组瞬时燃料优化方法，采用燃料控制单元1001，通过将将锅炉控制指令和变负荷的加速信号的叠加值与其叠加值的惯性环节的小选值作为燃料调节器的设定值，将燃料控制设定值与容量风门开度的二维函数乘以前馈系数作为前馈回路，来实现优化燃料控制设定值以及前馈回路与调节器；采用瞬时燃料优化计算转换单元1002，判断机组磨煤机和相应给煤机状态，从而进行多种方式无扰切换；采用抗积分饱和控制单元1005，在磨煤机满出力时，对锅炉主控进行增闭锁，在压力处于上升段时，解除闭锁条件；采用正常运行工况煤量闭环计量单元1003，将根据容量风门线性确定的理论煤量与给煤机瞬时煤量进行 PID闭环运算，计算出实时的、更准确的入炉燃料量；采用磨煤机启动工况煤量计算单元1006，模拟运行操作过程，计算出磨煤机启动过程中进入炉膛的燃料量；采用磨煤机停止工况煤量计算单元1007，模拟运行操作过程，计算出磨煤机启动过程中进入炉膛的燃料量。

如图2所示，本实施例所述的燃料控制单元1001中，修正后瞬时燃料量与BTU修正系数的乘积经过惯性环节后和燃油燃料量进行叠加，其输出为S1；锅炉主控指令与加速信号的叠加值与其惯性惯性环节的小选值作为调节器设定值S2；S1与S2进行PID偏差运算，输出S3；机组负荷的非线性函数（f2 (x)）输出与S2的非线性函数（f2 (x)）输出的乘积S4最为前馈环节，最后由S3和S4求和运算后输出磨煤机容量风门平均指令S5。将锅炉控制指令和变负荷的加速信号的叠加值与其叠加值的惯性环节的小选值作为燃料调节器的设定值该方案，既可以实现机组升负荷过程中的“先加风后加煤”的基本原则，保证炉膛氧量在合理范围内，又可以避免由于风煤比曲线设置不准确导致的燃烧不稳定，实现机组所需燃料量调节的准确性和快速性。

如图3所示，本实施例所述的抗积分饱和单元1005中，在CCS模式下（S6），磨煤机容量风门平均指令（S5）高于磨煤机出力时输出S7，锅炉主控指令高于修正后燃料量（S8），当S6、S7、S8同时满足时通过R-S触发器输出S11,即锅炉主控增闭锁信号；在主汽压力偏差为正值（S9）或者压力处于上升段（S10）时，解除闭锁信号，从而实现消除由于磨煤机达到满负荷时产生的积分饱和现象。

如图4所示，本实施例所述的磨煤机瞬时燃料优化计算转换单元1002中，在A磨煤机运行且有任一台给煤机运行时输出S16,两台给煤机均停止时输出S17,在正常运行工况下，A磨修正煤量S15接受A磨煤机正常工况煤量计算单元输出值S12，在S16触发时，S15接受A磨煤机启动工况煤量计算单元输出值S13，在S17触发时，S15接受A磨煤机停止工况煤量计算单元输出值S14，同理可计算出B、C磨煤机修正煤量S18、S19，S15与S18、S19求和后输出修正后煤量S20至燃料主控单元，实现燃料量计算的多种方式无扰切换。

如图5所示，本实施例所述的正常运行工况煤量计算单元1003中，A1、A2给煤机煤量之和为S21,根据A1、A2容量风门线性确定的理论煤量为S22，A磨煤量计算修正系数为S24，工作过程中，S21乘以S24后与S22进行比例、积分偏差闭环运算，输出S23，当磨煤机运行且有任一台给煤机运行（S16为1）时，S24接受S23值，而在磨煤机、给煤机均停止时S24等于1；S22除以S24后得到S12，即A磨正常工况计算煤量，并输出至瞬时燃料优化计算转换单元。

同时，本实施例所述的磨带负荷停止记忆存储单元1004中，在磨煤机发生事故跳闸或者满料位停止后，通过R-S触发器置S25等于1，此时S26保持S12值，作为A磨带负荷跳闸瞬间煤量输出至磨煤机启动工况煤量计算单元1006。通过R-S触发器置S25等于1，此时S26保持S12值，作为A磨带负荷跳闸瞬间煤量输出至磨煤机启动工况煤量计算单元1006。，在磨煤机启动过程中，运行人员通过人机界面KEYBORD（磨空/满负荷启动选择按钮）配合磨煤机满负荷启动工况下的煤量计算。

如图6所示，本实施例所述的磨煤机启动工况煤量计算单元1006中，在磨煤机启动时，根据延时算法快时间输出，生成计算系数S27、S28、S29，S30为磨煤机启动煤量预设值，S30与S28的乘积为S31，且S31随时间输出由预设值逐渐减小为0，A磨煤机正常启动工况煤量计算单元输出S12与修正系数S29相乘后叠加S31表征磨煤机建立料位过程中的入炉煤量，用S33表示；在磨煤机带负荷跳闸后直接启动时的煤量由S26乘以修正系数S27后输出，用S34表示；磨煤机启动工况计算煤量S13为S33与S34根据条件切换生成，并输出至瞬时燃料优化计算转换单元1002。

如图7所示，本实施例所述的磨煤机停止工况煤量计算单元1007中，模拟运行操作，在A磨煤机正常停止过程中，根据延时算法快时间输出生成计算系数S35，乘以A磨正常工况计算煤量S12，输出至S14；在A磨煤机直接跳闸时，S14为0，最后将A磨煤机停止工况煤量计算单元输出S14送至瞬时燃料优化计算转换单元1002。

本发明所述配置双进双出磨煤机火电机组瞬时燃料优化方法可以实现在机组协调控制模式下入炉煤量的闭环瞬时修正，以及涉及到磨煤机正常运行工况、满料位启停工况及空料位启停工况全过程中机组入炉煤量的逻辑计算方法，克服入炉煤量因风量测量不准确性及容量风门线性差等因素影响，准确表征实际进入炉膛的燃料量，提高锅炉燃烧控制系统调节品质，从而保证机组压力控制稳定。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的权利要求保护范围之内。

Claims (7)

1.一种双进双出磨煤机火电机组瞬时燃料优化系统，其特征在于，包括：

燃料控制单元，用于接收锅炉发出的控制指令和变负荷的加速信号，计算出磨煤机容量风门的控制信号,并将结果发送到所述瞬时燃料优化计算转换单元；

瞬时燃料优化计算转换单元，通过相应磨煤机与给煤机运行状态判断切换条件，实现燃料量计算的多种方式无扰切换，并将结果发送到燃料控制单元；

正常运行工况煤量闭环计量单元，用于接受根据容量风门线性确定的理论煤量和给煤机瞬时煤量，并根据两者之间的偏差通过比例、积分闭环运算形成瞬时燃料量修正系数，结果发送到所述瞬时燃料优化计算转换单元；

磨带负荷停止记忆存储单元，用于接收所述正常运行工况煤量闭环计量单元的结果，并在磨煤机带负荷跳闸过程中记忆跳闸瞬间的瞬时燃料量，输出磨带负荷调整瞬时煤量信号。

2.根据权利要求1所述的双进双出磨煤机火电机组瞬时燃料优化系统，其特征在于，还包括抗积分饱和单元，所述抗积分饱和单元与所述燃料控制单元配合连接，所述抗积分饱和单元接收燃料主控输出的磨煤机容量风门的控制信号。

3.根据权利要求1或者2所述的双进双出磨煤机火电机组瞬时燃料优化系统，其特征在于，还包括磨煤机启动工况煤量计算单元，所述磨煤机启动工况煤量计算单元与所述瞬时燃料优化计算转换单元配合连接，接收到磨煤机的启动信号后输出磨煤机在启动工况下的瞬时煤量。

4.根据权利要求1或者2所述的双进双出磨煤机火电机组瞬时燃料优化系统，其特征在于，还包括磨煤机停止工况煤量计算单元，所述磨煤机停止工况煤量计算单元与所述瞬时燃料优化计算转换单元配合连接，接收到磨煤机的停止信号后输出磨煤机停止工况下的瞬时煤量。

5.一种基于权利要求1所述的双进双出磨煤机火电机组瞬时燃料优化方法，所述优化方法采用上述优化系统，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

燃料控制单元将锅炉控制指令和变负荷的加速信号的叠加值与其叠加值的惯性环节的小选值作为燃料调节器的设定值，将燃料控制设定值与容量风门开度的实际函数关系乘以前馈系数作为前馈回路，来实现优化燃料控制设定值以及前馈回路与调节器；

瞬时燃料优化计算转换单元判断机组磨煤机和相应给煤机状态，从而进行多种方式无扰切换；

正常运行工况煤量闭环计量单元将根据容量风门线性确定的理论煤量与给煤机瞬时煤量进行PID闭环运算，计算出实时准确的入炉燃料量；

磨带负荷停止记忆存储单元在磨煤机带负荷跳闸过程中记忆跳闸瞬间的瞬时燃料量。

6.根据权利要求5所述的双进双出磨煤机火电机组瞬时燃料优化方法，其特征在于，采用抗积分饱和控制单元，在磨煤机满出力时，对锅炉主控进行增闭锁，在压力处于上升段时，解除闭锁条件。

7.根据权利要求5所述的双进双出磨煤机火电机组瞬时燃料优化方法，其特征在于，还包括：

采用磨煤机启动工况煤量计算单元，模拟运行操作过程，计算出磨煤机启动过程中进入炉膛的燃料量；

采用磨煤机停止工况煤量计算单元，模拟运行操作过程，计算出磨煤机停止过程中进入炉膛的燃料量。

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