CN113713957B - 火电机组配置中速辊式磨煤机的制粉系统自启动控制方法 - Google Patents

火电机组配置中速辊式磨煤机的制粉系统自启动控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于状态自适应的火电机组配置中速辊式磨煤机的制粉系统自启动控制方法。本发明通过采集机组状态以及磨组当前情况，加权上中下层以及对层制粉系统，以当前制粉系统最优启动顺序作为目标参数，实现制粉智能管控启动系统；同时，通过区分机组冷态启动以及非冷态启动方式，自适应产生制粉系统启动路径，提高了制粉系统启动的灵活性与可靠性；并且针对制粉系统中暖磨的各种需求，提出了状态自适应升温设定值方式暖磨，根据机组不同方式，不同需求，柔性管控暖磨时间，提高了自动品质的可靠性，解决了传统暖磨耗时时间过长，磨煤机出口温度不可控以及磨一次风量参数大幅波动等问题。

Description

火电机组配置中速辊式磨煤机的制粉系统自启动控制方法
技术领域
本发明属于火电机组控制领域，涉及一种基于状态自适应的火电机组配置中速辊式磨煤机的制粉系统自启动控制方法。
背景技术
在火电机组中，制粉系统是输送锅炉燃烧介质的重要辅机系统，制粉系统中的设备主要包括给煤机、磨煤机、磨煤机密封风机、冷热一次风挡板以及调门、给煤机相关电动门以及磨煤机相关电动门。大型超超临界机组通常配置6组制粉系统，随着新形势下电力架构的变化，火电机组参与深度调峰的时间会越来越多，调峰的下限负荷也会越来越低，这就不可避免地造成了制粉系统的频繁启停。制粉系统启动时间的长短对于负荷的影响也非常大，如何快速安全地启动制粉系统是提高电网稳定性的重要保障。
目前，国内大多火电机组的制粉系统启动都是通过运行人员手动操作，然而制粉系统包含大量的辅机设备以及挡板调门，同时还要保证磨煤机出口温度稳定以及一次风量在一定范围内，而且由于对机组负荷没有一个准确的预测，对于何时启动制粉系统也没有一个准确的时间点，这就导致启动制粉系统的整个过程不是一个连续的过程，中间夹杂着对于设备、对于参数的不定时操作，运行人员只能通过经验去启动，耗费时间、耗费精力、安全性差。
制粉系统作为火电机组中一个独立的重要系统，其独立性以及顺序性使得机组自启动控制方法越来越多的运用至其中，但是传统的制粉系统自启动控制方法存在变工况无法自治、操作方式固化、过程参数无法自适应等问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术存在的不足，提从一种基于状态自适应的火电机组配置中速辊式磨煤机的制粉系统自启动控制方法，该方法通过机组磨层分布以及磨组状态加权管控启动制粉系统时机，同时针对机组状态自适应产生启动制粉系统路径，分为冷态启动制粉系统以及热态启动制粉系统；并且针对制粉系统启动的灵活性以及负荷响应的及时性自适应产生制粉系统暖磨速率，并设置温升边界条件，进而满足多工况下的制粉系统的启动，以提高制粉系统启动的时效性以及安全性。
为此，本发明采用如下的技术方案：火电机组配置中速辊式磨煤机的制粉系统自启动控制方法，其包括步骤：
1)启动条件管控模块：通过采集机组运行状态以及设备运行情况，判断当前制粉系统启动允许条件是否满足；
2)制粉系统管控系统通过采集机组状态以及磨组当前情况，自动判断完成制粉系统启动指令发送；
3)制粉系统实施以下步骤：
31)启动磨煤机预选润滑油泵，判断润滑油压力是否正常；
32)如润滑油压力正常，磨煤机预选润滑油泵投备用；
33)启动磨煤机预选加载油泵，判断加载油压力是否正常；
34)如加载油压力正常，磨煤机预选加载油泵投备用；
35)打开给煤机密封风挡板；打开磨煤机石子煤斗第一进口门和第二进口门；打开给煤机进口电动门；
36)启动磨煤机分离器，分离器控制投自动；
37)启动磨煤机暖磨；
38)升磨煤机磨辊；
39启动磨煤机，判断磨煤机电流是否正常；
310)如磨煤机电流正常，启动给煤机，判断给煤机是否正常；
311)如给煤机正常，制粉系统铺煤，置给煤量(如20t/h-25t/h)；
312)如铺煤完成，降磨煤机磨辊，置最小给煤量(如15t/h-18t/h)；
313)如磨煤机磨辊降到位且给煤机给煤量＞最小给煤量-2t/h，投入磨煤机冷热一次风调门自动，磨煤机出口温度控制在70-80℃，控制磨煤机一次风流量在65-75t/h；
314)正反比例溢流阀投自动。
进一步地，步骤1)中，判断当前制粉系统启动的允许条件包括：
11)发电机功率大于50％额定功率Pe或微油模式已投；
12)任一一次风机已运行；
13)任一密封风机已运行；
14)制粉系统设备已检查。
进一步地，步骤2)中，制粉系统管控系统设有“投入”与“退出”按钮，当投入制粉系统管控系统时，制粉系统管控系统以当前制粉系统最优启动顺序为目标，判断并发送制粉系统管控指令，判断设定函数如下：
maxU＝aitjkjxj，
式中，ai为启动方式，分为冷态启动和热态启动；tj为启动时间，采用第j台制粉系统历史数据中最快的启动时间或通过运行人员手动输入；kj为第j台制粉系统的决策变量，根据底层磨组系数＞中层磨组系数＞上层磨组系数，对层磨组系数＞非对层磨组系数加权计算；xj为第j台磨组状态，xj＝0或1，磨组处于检修或者故障时为0，正常状态为1。
更进一步地，步骤37)中启动磨煤机暖磨作为独立控制功能单独使用，启动磨煤机暖磨的具体步骤包括：
371)给煤机和磨煤机处于停运状态，打开磨煤机密封风机挡板；打开给煤机出口电动门；
372)打开磨煤机出口门；
373)若机组冷态启动，则开磨煤机冷一次风电动挡板以及磨煤机热一次风电动挡板，若机组非冷态启动，则开磨煤机冷一次风电动挡板；
374)冷态下置磨煤机冷一次风调门30％开度，非冷态下置磨煤机冷一次风调门35％开度为基准，并根据磨煤机进口温度以及进口温升加以修正；
375)开磨煤机热一次风挡板；
376)置磨煤机热一次风调门10％开度，进行预暖；
377)投磨煤机热一次风调门自动，控磨煤机一次风量，置风量设定值65-75t/h；
378)投磨煤机热一次风调门自动，通过引入纯积分作用的增量式PID控制回路，控制磨煤机出口温升，实现状态自适应升温设定值控制方式，最终控制磨煤机出口温度设定值至75℃，并通过铺煤时间加以修正，若铺煤时间超过基准时间，增加磨煤机出口温度设定值1-5℃(即磨煤机出口温度设定值不大于80℃)，防止铺煤时间过长造成磨煤机出口温度过低。
再进一步地，步骤373)中，所述冷态方式详情为通过机组重要参数综合判断冷态方式，具体判断标准为：空预器出口一次风温度＜200℃；磨组运行个数＜1；主蒸汽压力＜1MPa。以上条件满足同时满足则为机组处于冷态方式。
再进一步地，步骤378)中，所述引入纯积分作用的增量式PID控制回路为纯积分作用的增量式PID模块，积分时间设置为60s，输入偏差为磨煤机出口温度温升率，暖磨指令未触发时，PID模块跟踪实际磨煤机出口温度，暖磨指令触发后，PID模块从当前实际温度无扰切换至状态自适应升温设定值控制方式。
再进一步地，步骤378)中，所述状态自适应升温设定值控制方式为：
通过纯积分作用的增量式PID模块，当触发暖磨指令后，PID模块输入偏差为磨煤机温度温升率，根据机组启动方式设置温升速率下限，根据机组保护条件设置温升速率上限，同时也可由运行人员手动设置上下限偏置，当磨煤机出口温度温升速率处于上下限内时，磨煤机出口温度设定值与磨煤机出口温度实际值一致，磨煤机冷一次风调门开度不变，直至磨煤机出口温度设定值爬升至目标设定值，磨煤机冷一次风调门无扰切回至传统控制磨煤机出口温度模式；
当机组处于非冷态启动或者快速升负荷情况下，磨煤机出口温度温升速率下限自动切换至非冷态启动参数，提高磨煤机出口温度温升速率下限，这时若磨煤机出口温度温升速率实际值小于磨煤机出口温度温升速率下限，纯积分作用增量式PID模块输出为磨煤机出口温度温升速率下限，进而提高磨煤机出口温度设定值，当磨煤机出口温度设定值大于磨煤机出口温度实际值时，磨煤机冷一次风调门通过控制指令关小，从而进一步提高磨煤机出口温度温升速率，使其处于新的磨煤机出口温度温升速率上下限内，这就使磨煤机冷一次风调门开度达到一个新的平衡，实现状态自适应升温设定值控制方式。
再进一步地，步骤378)中，当处于紧急情况时，运行人员对于磨煤机出口温度温升率也可进行干预，通过打偏置的形式对磨煤机出口温度上下限进行一个手动增减，以达到当前运行的一个需求。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明通过采集机组状态以及磨组当前情况，加权上中下层以及对层制粉系统，以当前制粉系统最优启动顺序作为目标参数，实现制粉智能管控启动系统；同时，通过区分机组冷态启动以及非冷态启动方式，自适应产生制粉系统启动路径，提高了制粉系统启动的灵活性与可靠性；并且针对制粉系统中暖磨的各种需求，提出了状态自适应升温设定值方式暖磨，根据机组不同方式，不同需求，柔性管控暖磨时间，提高了自动品质的可靠性，解决了传统暖磨耗时时间过长，磨煤机出口温度不可控以及磨一次风量参数大幅波动等问题，减轻了运行人员的操作负担已经启机的成本，并且大大提高了启动过程中的时效性与安全性。
附图说明
图1是本发明火电机组配置中速辊式磨煤机的制粉系统自启动控制方法的流程图；
图2是本发明磨煤机暖磨的控制方法控制流程图；
图3是本发明状态自适应升温设定值控制方式的控制图。
具体实施方式
为使发明的上述目的、特征和优点更加通俗易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本实施例提供一种基于状态自适应的火电机组配置中速辊式磨煤机的制粉系统自启动控制方法，以机组容量660MW配置的制粉系统为例，所述内容包括：
1)启动条件管控模块：通过采集机组运行状态以及设备运行情况，判断当前制粉系统启动允许条件是否满足，具体所述允许条件包括：
1.1发电机功率大于50％额定功率Pe或微油模式已投；
1.2任一一次风机已运行；
1.3任一密封风机已运行；
1.4制粉系统设备已检查。
2)制粉系统管控系统：通过采集机组状态以及磨组当前情况，自动判断完成制粉系统启动指令发送。制粉系统管控系统设置有“投入”与“退出”按钮，当投入制粉系统管控系统时，制粉系统管控系统以当前制粉系统最优启动顺序为目标，判断并发送制粉系统管控指令，判断设定函数如下：maxU＝aitjkjxj，式中ai为启动方式，分为冷态启动和热态启动；tj为启动时间，采用第j台制粉系统历史数据中最快的启动时间或通过运行人员手动输入；kj为第j台制粉系统的决策变量，根据底层磨组系数＞中层磨组系数＞上层磨组系数，对层磨组系数＞非对层磨组系数加权计算；xj为第j台磨组状态(xj＝0或1，磨组处于检修或者故障时为0，正常状态为1)。
3)制粉系统实施步骤：
3.1启动磨煤机预选润滑油泵，判断润滑油压力是否正常；
3.2如润滑油压力正常，磨煤机预选润滑油泵投备用；
3.3启动磨煤机预选加载油泵，判断加载油压力是否正常；
3.4如加载油压力正常，磨煤机预选加载油泵投备用；
3.5打开给煤机密封风挡板；打开磨煤机石子煤斗第一进口门；打开磨煤机石子煤斗第二进口门；打开给煤机进口电动门；
3.6启动磨煤机分离器，分离器控制投自动；
3.7启动磨煤机暖磨；
3.8升磨煤机磨辊；
3.9启动磨煤机，判断磨煤机电流是否正常；
3.10如磨煤机电流正常，启动给煤机，判断给煤机是否正常；
3.11如给煤机正常，制粉系统铺煤，置给煤量20t/h；
3.12降磨煤机磨辊，置给煤量18t/h；
3.13如磨煤机磨辊降到位且给煤机给煤量＞最小给煤量-2t/h，投A磨冷热风调门自动，控制温度75℃，控制风量70t/h；
3.14正反比例溢流阀投自动。
步骤3.7中启动磨煤机暖磨也可作为独立控制功能单独使用，启动磨煤机暖磨功能详细步骤包括：
3.7.1给煤机和磨煤机处于停运状态，打开磨煤机密封风机挡板；打开给煤机出口电动门；
3.7.2打开磨煤机出口门；
3.7.3若机组冷态启动，则开磨煤机冷一次风电动挡板以及磨煤机热一次风电动挡板，若机组非冷态启动，则开磨煤机冷一次风电动挡板；
3.7.4冷态下置磨煤机冷一次风调门30％开度，非冷态下置磨煤机冷一次风调门35％开度为基准，并根据磨煤机进口温度以及进口温升加以修正；
3.7.5开磨煤机热一次风挡板；
3.7.6置磨煤机热一次风调门10％开度进行预暖；
3.7.7投磨煤机热一次风调门自动，控磨煤机一次风量，置风量设定值70t/h；
3.7.8投磨煤机热一次风调门自动，通过引入纯积分作用的增量式PID控制回路，控制磨煤机出口温升，实现状态自适应升温设定值控制方式，最终控制磨煤机出口温度设定值至75℃，并通过铺煤时间加以修正，若铺煤时间超过基准时间，增加磨煤机出口温度设定值1-5℃，即磨煤机出口温度设定值不大于80℃，防止铺煤时间过长造成磨煤机出口温度过低。
步骤3.7.3所述冷态方式详情为通过机组重要参数综合判断冷态方式，具体判断标准为：空预器出口一次风温度＜200℃；磨组运行个数＜1；主蒸汽压力＜1MPa。以上条件满足同时满足则为机组处于冷态方式。
步骤3.7.8所述引入纯积分作用的增量式PID控制回路为纯积分作用的增量式PID模块，积分时间设置为60s，输入偏差为磨煤机出口温度温升率，暖磨指令未触发时，PID模块跟踪实际磨煤机出口温度，暖磨指令触发后，PID模块从当前实际温度无扰切换至状态自适应升温设定值控制方式。
步骤3.7.8所述状态自适应升温设定值控制方式为：通过纯积分作用的增量式PID模块，当触发暖磨指令后，PID模块输入偏差为磨煤机温度温升率，根据机组启动方式设置温升速率下限，根据机组保护条件设置温升速率上限，同时也可由运行人员手动设置上下限偏置，当磨煤机出口温度温升速率处于上下限内时，磨煤机出口温度设定值与磨煤机出口温度实际值一致，磨煤机冷一次风调门开度不变，由于磨煤机冷热一次风调门存在解耦性，当磨煤机冷一次风调门开度不变时，能极大提高磨煤机热一次风调门控制磨煤机一次风流量的可靠性，使其自动品质大大提高，直至磨煤机出口温度设定值爬升至目标设定值，磨煤机冷一次风调门无扰切回至传统控制磨煤机出口温度模式。当机组处于非冷态启动或者快速升负荷情况下，磨煤机出口温度温升速率下限自动切换至非冷态启动参数，提高磨煤机出口温度温升速率下限，这时若磨煤机出口温度温升速率实际值小于磨煤机出口温度温升速率下限，纯积分作用增量式PID模块输出为磨煤机出口温度温升速率下限，进而提高磨煤机出口温度设定值，当磨煤机出口温度设定值大于磨煤机出口温度实际值时，磨煤机冷一次风调门通过控制指令关小，从而进一步提高磨煤机出口温度温升速率，使其处于新的磨煤机出口温度温升速率上下限内，这就使磨煤机冷一次风调门开度达到一个新的平衡，实现状态自适应升温设定值控制方式。当处于紧急情况时，运行人员对于磨煤机出口温度温升率也可以进行干预，通过打偏置的形式对磨煤机出口温度上下限进行一个手动增减以达到当前运行的一个需求。
本发明应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.火电机组配置中速辊式磨煤机的制粉系统自启动控制方法，其特征在于，包括步骤：
1)启动条件管控模块：通过采集机组运行状态以及设备运行情况，判断当前制粉系统启动允许条件是否满足；
2)制粉系统管控系统通过采集机组状态以及磨组当前情况，自动判断完成制粉系统启动指令发送；
3)制粉系统实施以下步骤：
31)启动磨煤机预选润滑油泵，判断润滑油压力是否正常；
32)如润滑油压力正常，磨煤机预选润滑油泵投备用；
33)启动磨煤机预选加载油泵，判断加载油压力是否正常；
34)如加载油压力正常，磨煤机预选加载油泵投备用；
35)打开给煤机密封风挡板；打开磨煤机石子煤斗第一进口门和第二进口门；打开给煤机进口电动门；
36)启动磨煤机分离器，分离器控制投自动；
37)启动磨煤机暖磨；
38)升磨煤机磨辊；
39)启动磨煤机，判断磨煤机电流是否正常；
310)如磨煤机电流正常，启动给煤机，判断给煤机是否正常；
311)如给煤机正常，制粉系统铺煤，置给煤量；
312)如铺煤完成，降磨煤机磨辊，置最小给煤量；
313)如磨煤机磨辊降到位且给煤机给煤量＞最小给煤量-2t/h，投入磨煤机冷热一次风调门自动，磨煤机出口温度控制在70-80℃，控制磨煤机一次风流量在65-75t/h；
314)正反比例溢流阀投自动；
步骤2)中，制粉系统管控系统设有“投入”与“退出”按钮，当投入制粉系统管控系统时，制粉系统管控系统以当前制粉系统最优启动顺序为目标，判断并发送制粉系统管控指令，判断设定函数如下：
maxU＝aitjkjxj，
式中，ai为启动方式，分为冷态启动和热态启动；tj为启动时间，采用第j台制粉系统历史数据中最快的启动时间或通过运行人员手动输入；kj为第j台制粉系统的决策变量，根据底层磨组系数＞中层磨组系数＞上层磨组系数，对层磨组系数＞非对层磨组系数加权计算；xj为第j台磨组状态，xj＝0或1，磨组处于检修或者故障时为0，正常状态为1。
2.根据权利要求1所述的火电机组配置中速辊式磨煤机的制粉系统自启动控制方法，其特征在于，步骤1)中，判断当前制粉系统启动的允许条件包括：
11)发电机功率大于50％额定功率Pe或微油模式已投；
12)任一一次风机已运行；
13)任一密封风机已运行；
14)制粉系统设备已检查。
3.根据权利要求1或2所述的火电机组配置中速辊式磨煤机的制粉系统自启动控制方法，其特征在于，步骤37)中启动磨煤机暖磨作为独立控制功能单独使用，启动磨煤机暖磨的具体步骤包括：
371)给煤机和磨煤机处于停运状态，打开磨煤机密封风机挡板；打开给煤机出口电动门；
372)打开磨煤机出口门；
373)若机组冷态启动，则开磨煤机冷一次风电动挡板以及磨煤机热一次风电动挡板，若机组非冷态启动，则开磨煤机冷一次风电动挡板；
374)冷态下置磨煤机冷一次风调门30％开度，非冷态下置磨煤机冷一次风调门35％开度为基准，并根据磨煤机进口温度以及进口温升加以修正；
375)开磨煤机热一次风挡板；
376)置磨煤机热一次风调门10％开度，进行预暖；
377)投磨煤机热一次风调门自动，控磨煤机一次风量，置风量设定值65-75t/h；
378)投磨煤机热一次风调门自动，通过引入纯积分作用的增量式PID控制回路，控制磨煤机出口温升，实现状态自适应升温设定值控制方式，最终控制磨煤机出口温度设定值至75℃，并通过铺煤时间加以修正，若铺煤时间超过基准时间，增加磨煤机出口温度设定值1-5℃，防止铺煤时间过长造成磨煤机出口温度过低。
4.根据权利要求3所述的火电机组配置中速辊式磨煤机的制粉系统自启动控制方法，其特征在于，步骤373)中，通过机组重要参数综合判断冷态方式，具体判断标准为：空预器出口一次风温度＜200℃；磨组运行个数＜1；主蒸汽压力＜1Mpa，以上条件满足同时满足则为机组处于冷态方式。
5.根据权利要求3所述的火电机组配置中速辊式磨煤机的制粉系统自启动控制方法，其特征在于，步骤378)中，
所述引入纯积分作用的增量式PID控制回路为纯积分作用的增量式PID模块，积分时间设置为60s，输入偏差为磨煤机出口温度温升率，暖磨指令未触发时，PID模块跟踪实际磨煤机出口温度，暖磨指令触发后，PID模块从当前实际温度无扰切换至状态自适应升温设定值控制方式。
6.根据权利要求5所述的火电机组配置中速辊式磨煤机的制粉系统自启动控制方法，其特征在于，步骤378)中，所述状态自适应升温设定值控制方式为：
通过纯积分作用的增量式PID模块，当触发暖磨指令后，PID模块输入偏差为磨煤机温度温升率，根据机组启动方式设置温升速率下限，根据机组保护条件设置温升速率上限，同时也可由运行人员手动设置上下限偏置，当磨煤机出口温度温升速率处于上下限内时，磨煤机出口温度设定值与磨煤机出口温度实际值一致，磨煤机冷一次风调门开度不变，直至磨煤机出口温度设定值爬升至目标设定值，磨煤机冷一次风调门无扰切回至传统控制磨煤机出口温度模式；
当机组处于非冷态启动或者快速升负荷情况下，磨煤机出口温度温升速率下限自动切换至非冷态启动参数，提高磨煤机出口温度温升速率下限，这时若磨煤机出口温度温升速率实际值小于磨煤机出口温度温升速率下限，纯积分作用增量式PID模块输出为磨煤机出口温度温升速率下限，进而提高磨煤机出口温度设定值，当磨煤机出口温度设定值大于磨煤机出口温度实际值时，磨煤机冷一次风调门通过控制指令关小，从而进一步提高磨煤机出口温度温升速率，使其处于新的磨煤机出口温度温升速率上下限内，这就使磨煤机冷一次风调门开度达到一个新的平衡，实现状态自适应升温设定值控制方式。
7.根据权利要求6所述的火电机组配置中速辊式磨煤机的制粉系统自启动控制方法，其特征在于，步骤378)中，当处于紧急情况时，运行人员对于磨煤机出口温度温升率也可进行干预，通过打偏置的形式对磨煤机出口温度上下限进行一个手动增减，以达到当前运行的一个需求。
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