CN105402764A - 一种基于风粉在线监测的煤粉流速浓度调平方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种基于风粉在线监测的煤粉流速浓度调平方法。以风粉在线监测系统测得的风粉流动参数为基础，以煤粉流速浓度调节阀为调节工具，设计并实现了一种煤粉流速浓度调平方法。方法包括：系统参数设置（1）、流速浓度测量数据预处理（2）、运行工况计算（3）、平衡判断（4）、调节幅值计算（5）、均衡阀在线调节（6）、稳定时间计算（7）；其特征在于：所述流速浓度测量数据预处理（2）和运行工况计算（3）完成测量数据的过滤并判定当前的运行工况；所述稳定时间计算（7）将根据调节幅值、各阀门开度和管道布局，计算下发指令后到新的稳定状态的延迟时间。该发明具有低延迟，流速浓度总体最优，且质量流量总体最大等优点。

Description

一种基于风粉在线监测的煤粉流速浓度调平方法

技术领域

本发明涉及一种基于风粉在线监测的煤粉流速浓度调平方法。

背景技术

风粉在线监测系统安装在燃煤发电机组一次风粉管道上，用于测量煤粉流速、浓度和细度等参数的监测系统，为优化调整提供数据基础。

对于燃煤锅炉，一次风管风粉分配均衡对于锅炉运行的稳定性、经济性、安全性和环保性具有重要影响。一次风粉分配不均会使炉膛火焰中心发生偏斜，导致炉膛内局部区域温度过高和燃烧脉动。这不但会引起燃烧不稳定、炉膛内壁结渣，甚至引起过热器超温爆管的严重危害。风粉分配的不均匀即降低了锅炉的燃烧效率，又增加了生成量，是电厂安全运行和节能减排急需解决的问题。

目前，随着对煤粉气固两相流研究的深入，开始逐渐出现并应用用于煤粉流动参数测量的在线监测产品，使煤粉在线监测成为可能。并随之出现用于调整煤粉分配的调节设备，来解决测量所发现的分配不均衡性问题，形成监测加调整的闭环控制模式。逐渐取代大多数电厂采用的，在各一次风管道内安装可调缩孔，用冷态调平的方法来解决此问题的方式，大大提高了煤粉分配均匀性和调节的实时性。在监测加调整的闭环系统中，调平的策略和方法直接决定均衡分配的效果。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于风粉在线监测的煤粉流速浓度调平方法，以管道间质量流量偏差最小且质量流量总体最大为原则，兼顾管道间流速浓度偏差，形成全工况均衡调节方法。从而实现一次风粉分配均衡进而达到优化燃烧、节能降耗和减少污染物排放的目的。

为实现发明的目的，本发明采用以下技术方案，包括：

1.设置系统参数:设置管道布局数据、各工况下的调节特性参数及稳定判断阈值等；

2.流速浓度测量数据处理：对流速浓度的测量数据进行滤波处理，使得处理后的数据满足控制要求；

3.运行工况计算：根据处理后的测量数据，判断当前是否处于稳定工况并获取工况代码。则后续计算均依据计算所得的工况，进行平衡判断和调整；

4.平衡判断：依据系统计算所得的工况代码和设定的该工况偏差阈值，判断当前是否处于平衡状态。若处于平衡状态则重新进入流速浓度测量数据处理，循环监测当前运行状态，否则进入后续调节计算；

5.调节幅值计算：计算当前各管道质量流量的偏差量。每个煤粉管道的质量流量Ｑ＝煤粉浓度Ｐ×煤粉流速Ｖ×煤粉管道横截面积S。以管道间质量流量偏差最小且质量流量总体最大为原则，兼顾管道间流速浓度偏差。计算各调节阀要动作的幅值；

6.均衡阀在线调节：将调节阀的动作幅值转换为调节阀执行器信号指令，进行下发。并根据现场的阀位反馈检测当前命令是否执行成功；

7.稳定时间计算：依据现场管道布局、当前工况及调节幅值，计算调节平衡阀动作后进入下一个稳定状态的时长。

本发明具有如下优点：第一，由于系统设置中引入管道布局参数，可以结合每一个管道的阻力特性进行调节，使得调整对系统的震荡最小。第二，在单次调节中引入工况计算，根据每个工况的在系统中的表现有针对性调整，使得系统在全工况高中低负荷下调节效果最优。第三，使用稳定时间计算，可根据每次调节的幅度和管道的布局数据，计算再次进入稳定状态的最小时间，使得系统有更好的调节速度。

附图说明

图1为系统硬件结构示意图。

图2为煤粉流速浓度调平方法流程图。

下面对本发明做详细说明。

图1为系统的硬件结构示意图。本发明所涉及的煤粉流速浓度调平方法运行在控制柜的PLC中，PLC采集来自煤粉流速浓度测量装置的测量信号，并根据调平方法实时分析测量结果，识别当前运行的工况，若煤粉分配偏差大于该工况下的设定值，则发送控制信号给均衡控制阀，完成实时在线控制，将煤粉分配偏差控制在设定范围内。

图2是煤粉流速浓度调平方法流程图。系统的调整目标和策略是，以管道间质量流量偏差最小且质量流量总体最大为原则，兼顾管道间流速浓度偏差，形成全工况均衡调节方法。具体步骤如下：

步骤1：设置系统参数，设置管道布局数据、各工况下的调节特性参数及稳定判断阈值等。管道布局数据用来计算单个管道的调节特性，管道布局数据可采用［x,y,z］坐标数组来表示，设置的工况调节特性用于根据不同的运行工况来进行调整。

步骤2：流速浓度测量数据处理。可根据测量数据的特点选用系统中设置的不同的过滤方法，使测量数据满足控制的需要。滤掉原始数据中由于测量通讯等问题带来的坏数据。

步骤3：运行工况计算。根据处理后的测量数据，判断当前是否处于稳定工况并获取工况代码。当当前的煤量和风量持续稳定在±5%以内，且持续时间大于30S则认为当前工况稳定。

步骤4：平衡判断。平衡判断包括质量流量偏差、流速偏差和浓度偏差均少于设定阈值。其偏差阈值依据系统计算所得的工况代码来选用该工况的偏差阈值，从而判断当前是否处于平衡状态。若处于稳定状态则进入步骤5进入调节环节，否则进入步骤2重新检测当前运行状态。

步骤5：调节幅值计算。计算当前各管道质量流量的偏差量。每个煤粉管道的质量流量Ｑ＝煤粉浓度Ｐ×煤粉流速Ｖ×煤粉管道横截面积S。以管道间质量流量偏差最小且质量流量总体最大为原则，兼顾管道间流速浓度偏差。计算各调节阀要动作的幅值。

步骤6：均衡阀在线调节。将调节阀的动作幅值转换为调节阀执行器信号指令，进行下发。并根据现场的阀位反馈检测当前命令是否执行成功。系统支持多种工业控制通讯协议，如PROFIBUS、4mA到20mA等。

步骤7：稳定时间计算。依据现场管道布局、当前工况及调节幅值，计算调节平衡阀动作后进入下一个稳定状态的时长。根据系统提供的延迟模型结合现场管道布局进行参数设置，在实时运行过程中根据工况和调节幅值来计算延迟时间。在系统等待本步骤计算的延迟时间后，系统达到新的稳定状态，并进入步骤2进入下一个循环周期。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种基于风粉在线监测的煤粉流速浓度调平方法包括：系统参数设置（1）、流速浓度测量数据预处理（2）、运行工况计算（3）、平衡判断（4）、调节幅值计算（5）、均衡阀在线调节（6）、稳定时间计算（7）；其特征在于：所述流速浓度测量数据预处理（2）对测量数据进行预处理，使测量数据满足控制要求；所述运行工况计算（3）得到系统当前的运行工况，使后续各模块按照计算所得的工况，分工况进行计算；所述稳定时间计算（7）根据系统参数设置（1）和运行工况计算（3）的结果计算调整后的稳定时间，并依据此稳定时间作为延迟时间进入下一个调节周期。

2.根据权利要求1所述一种基于风粉在线监测的煤粉流速浓度调平方法：其特征在于其调节原则为：以管道间质量流量偏差最小且质量流量总体最大，兼顾管道间流速浓度偏差，使流速和浓度偏差控制在设定范围内。

3.根据权利要求1所述一种基于风粉在线监测的煤粉流速浓度调平方法，其特征在于：系统参数设置（1）包含设置管道布局数据。

4.根据权利要求1所述一种基于风粉在线监测的煤粉流速浓度调平方法，其特征在于：运行工况计算（1）计算依据为：当当前的煤量和风量持续稳定在±5%以内，且持续时间大于30S则认为当前工况稳定，得当前所处工况。

5.根据权利要求1所述一种基于风粉在线监测的煤粉流速浓度调平方法，其特征在于：稳定时间计算（1）将根据调节幅值、各阀门开度和管道布局，计算下发指令后到新的稳定状态的延迟时间，并延迟该时间进入新的计算周期。