CN215765204U - 一种新型锅炉一次风控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开的新型锅炉一次风控制系统，包括DCS系统，磨煤机主控器、负荷发生函数器、PID控制器；所述DCS系统与外接的智能控制器相连进行双向数据通讯；所述磨煤机主控器的输出端与负荷发生函数器的输入端相连，负荷发生函数器的输出端与一次风压力运算模块的第一输入端相连；所述智能控制器的输出端经压力设定值修正模块与一次风压力运算模块的第二输入端相连，一次风压力运算模块的输出端与PID控制器的设定值输入端相连，PID控制器的控制输出端与现场执行机构相连。本实用新型通过外接的智能控制器获取DCS系统采集一次风运行相关参数，输出最优一次风机控制方案，提高电厂一次风系统的自动调节品质。

Description

一种新型锅炉一次风控制系统

技术领域

本实用新型涉及锅炉控制技术领域，具体涉及一种新型锅炉一次风控制系统。

背景技术

600MW超临界锅炉是高效清洁燃煤技术的最新发展，国内已有应用实例，但由于其复杂的炉内燃烧特性、工质热力学特性和传热特性，运行指标的总体优化还处于初步开展阶段，有待于进一步的深入研究。

目前火电厂的磨煤机一般配置有相应的一次风机，多台磨煤机通过一次风机提供的一次风压将其内部磨好的煤粉吹到锅炉内进行燃烧。各磨煤机通过自身的风门挡板调整各自的进风量（即风门开度值决定进风量的大小），这其中的进风量大小需要根据各磨煤机的实际情况确定，如使用的煤种类、当时的进煤量等。因此每台磨煤机在同一时刻的进风量并不一定相同，这就导致各磨煤机的总进风量值在不断变化。

现有技术中，一次风机提供的一次风压是根据磨煤机的数量以及各磨煤机的最大进风量而确定的一个固定值，在自动投运条件下，电厂锅炉一次风机自动控制通过一次风母管压力的PID实现，而一次风炉膛差压设定值根据磨煤机的最大给煤率由函数给出，由于一次风母管压力设定值函数在DCS系统中是固定不变的，如运行磨煤机中的最大给煤率为74%，则一次风母管压力设定值为8kPa，一次风机动叶开度必须保证满足一次风母管压力必须达到8kPa，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，这种运行方式的结果是：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母管压力和磨煤机风量，而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。

各磨煤机和一次风机都设置有针对自身进风量和一次风压的自动控制系统，如磨煤机的自动控制系统实现任一时刻该磨煤机的进风量与其当前工作状态之间关系的调整，使各磨煤机的进风量始终与其当前的磨煤状态相匹配。而一次风机的自动控制系统则根据出口压力测点来调整一次风机所需要的能耗以便输出稳定的一次风压。但是，在磨煤机工作时，原煤的种类、进煤量等原因都会影响磨煤机的工作效率，从而使磨煤机的风门开度值也在不断变化，这种变化的结果导致预先设置的各磨煤机需求的总风量也在不断发生变化，而一次风机不能根据磨煤机的变化相应的调整一次风压的大小，这就可能出现：一次风机输出的一次风压低于当前各磨煤机需求的总风量而导致磨煤机工作不稳定；或一次风压大于各磨煤机所需求的总风量，导致一次风压不能充分利用而造成一次风机的能耗浪费，一次风量过大，导致煤粉细度过大，运行锅炉效率。

目前国内外对一次风优化基本上都是根据本机组的实际情况、存在控制缺陷而对原有控制逻辑的优化，也有大多数机组通过磨煤机性能试验后对其进行风煤比曲线进行修正等，并没有取得实质上的改变，没有形成一套先进的、适应性较强的优化技术产品，如以下的优化方法就是各自根据在运行机组的具体情况而实施的控制技术方案：

1、通过磨煤机的性能测试，确定风煤比曲线，根据工况手动降低一次风母管压力，以减少一次风机功耗；

2、将风量控制闭环调节改为开环调节，并引入一个函数作为修正，在一次风量控制回路中增加导前微分作用，并通过调节微分时间使风量与煤量变化相匹配，只能解决冷风门波动引起风量波动的调节及风量滞后性问题；

3、一次风节能改造，包括把原磨煤机入口一次风量通过调整一次总风调节挡板的开度控制，磨煤机出口温度通过调整一次风冷风调节挡板和热风调节挡板的开度控制，更改为一次风量由热一次调门控制，磨煤机出口温度由冷一次风调门控制，而冷热风总风调门全开，以减少节流损失，达到减少一次风机的功耗；

4、采用风量控制与挡板调节相结合的控制策略，通过煤量与热风调节挡板开度以及一次风压之间的对应关系，拟合出风量-风压-热风挡板开度控制曲线，使一次风量控制实现自动控制功能；

5、针对一次风压运行逻辑下存在磨煤机冷热风门动作相互干扰严重，磨煤机运行工况不稳定，电耗不可控等问题，将一次风动叶由原来跟踪锅炉主控指令改为跟踪运行磨煤机最大负荷的一台给煤量，由给煤量确定一次风压控制值，以提高自动调节品质及节能运行的目的。

在节能减排的大趋势下，原有的调节方式无法适应越来越高的一次风调节要求。

发明内容

发明目的：本实用新型目的在于针对现有技术的不足，提供一种新型锅炉一次风控制系统，通过外接智能控制器，能够执行各种控制策略要求，提高电厂一次风系统的自动调节品质。

技术方案：本实用新型所述新型锅炉一次风控制系统，包括DCS系统，磨煤机主控器、负荷发生函数器、PID控制器；所述DCS系统与外接的智能控制器相连进行双向数据通讯；所述磨煤机主控器的输出端与负荷发生函数器的输入端相连，负荷发生函数器的输出端与一次风压力运算模块的第一输入端相连；所述智能控制器的输出端经压力设定值修正模块与一次风压力运算模块的第二输入端相连，一次风压力运算模块的输出端与PID控制器的设定值输入端相连，PID控制器的控制输出端与现场执行机构相连。

进一步完善上述技术方案，所述DCS系统通过Modbus通讯卡与智能控制器相连。。

进一步地，所述DCS系统与智能控制器之间设有切换模块控制通断。

进一步地，所述压力设定值修正模块还连接有压力值手动偏置模块。

进一步地，所述现场执行机构为热风调节挡板。

进一步地，所述DCS系统设有现场参数变送器采集一次风机参数实时数据。

进一步地，所述智能控制器型号为研华、GE、AB中任一家控制器。

有益效果：与现有技术相比，本实用新型的优点在于：本实用新型通过外接的智能控制器弥补DCS 系统控制功能的不足，智能控制器通过采集DCS 系统采集一次风运行相关参数，输出最优一次风机控制方案，并将控制方案反馈至DCS 系统，以实现实时闭环控制。智能控制器采用研华、GE、AB任一厂家产品，性能稳定，不增加DCS系统负荷率，且能够接收上位机控制，实现更好的操控性。通过切换模块实现DCS系统与智能控制器的通断，能够实现无忧切换，智能控制器独立进行相关参数、控制逻辑的修改，不影响锅炉机组及原有DCS系统的控制。设置压力值手动偏置模块，在智能控制器故障时提供手动操作。

本实用新型能够减少一次风机的功耗，提高电厂一次风系统的自动调节品质，提高锅炉燃烧效率燃煤效率，减少煤炭资源消耗，为电厂带来可观的经济效益，具有广阔的市场前景。

附图说明

图1是本实用新型中DCS系统与智能控制器的连接示意图；

图2是本实用新型锅炉一次风系统的原理框图；

图3是一次风手动偏置控制输出流程图；

图4是一次风智能控制输出流程图。

图中：f（x）为负荷发生函数器，∑为一次风压力运算模块，T为压力设定值修正模块，A为压力值手动偏置模块。

具体实施方式

下面通过附图对本实用新型技术方案进行详细说明，但是本实用新型的保护范围不局限于所述实施例。

如图1所示，智能控制器通过Modbus通讯卡与DCS系统的DCS控制器行双向数据通讯，DCS系统与智能控制器之间设有切换模块控制通断，智能控制器采用如研华、GE、AB等自动化控制产品。智能控制器从DCS系统获取切换模块的连通信号以及一次风相关参数实时数据，DCS系统通过现场参数变送器采集一次风相关参数实时数据包括原压力设定值、一次风机运行情况、磨煤机运行情况，热风调节挡板开度值，DCS系统从智能控制器获取修订后的压力设定新值。

如图2所示，磨煤机主控器的输出端与负荷发生函数器的输入端相连，负荷发生函数器的输出端与一次风压力运算模块的第一输入端相连；智能控制器的输出端经压力设定值修正模块与一次风压力运算模块的第二输入端相连，一次风压力运算模块的输出端与PID控制器的设定值输入端相连，PID控制器的控制输出端与现场执行机构相连。压力设定值修正模块还连接有压力值手动偏置模块。现场执行机构为热风调节挡板。

如图3所示，一次风控制方式为由负荷发生函数器生成一次风压设定值，由运行人员根据机组实际运行情况采用压力值手动偏置模块进行手动偏置控制，对负荷发生函数器生成的一次风压设定值进行调整，得到一次风压设定新值。

如图4所示，磨煤机主控器设定的磨煤机负荷经负荷发生函数器生成压力设定值SP，经DCS系统切换模块ON/OFF调整为ON时，智能控制器获取DCS系统的一次风相关参数实时数据并通过一次风与炉膛差压设定值修订函数计算输出修订后的压力设定新值SP1，SP1与压力实际值PV输入至PID控制器，PID控制器输出进行热风调节挡板的控制。

本实用新型采用外挂的智能控制器，通过DCS系统获取一次风实时参数，能够执行上位机提交的各种控制策略要求，通过优化方式试运行及基准试验，获取锅炉调峰范围内基准运行工况，该基准运行工况反映了机组在当前系统设备条件下、安全边际内的最佳运行方式和最佳运行参数，达到机组运行综合指标最优，创新磨煤机热风调门开度最大化，风道流程阻力最小化，根据负荷、煤质及磨煤机系统特性，实现智能控制，弥补DCS系统控制功能的不足，实现对锅炉机组的实时闭环控制。

如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本实用新型，但其不得解释为对本实用新型自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本实用新型的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。

Claims (7)

1.一种新型锅炉一次风控制系统，包括DCS系统，磨煤机主控器、负荷发生函数器、PID控制器；其特征在于：所述DCS系统与外接的智能控制器相连进行双向数据通讯；所述磨煤机主控器的输出端与负荷发生函数器的输入端相连，负荷发生函数器的输出端与一次风压力运算模块的第一输入端相连；所述智能控制器的输出端经压力设定值修正模块与一次风压力运算模块的第二输入端相连，一次风压力运算模块的输出端与PID控制器的设定值输入端相连，PID控制器的控制输出端与现场执行机构相连。

2.根据权利要求1所述的新型锅炉一次风控制系统，其特征在于：所述DCS系统通过Modbus通讯卡与智能控制器相连。

3.根据权利要求2所述的新型锅炉一次风控制系统，其特征在于：所述DCS系统与智能控制器之间设有切换模块控制通断。

4.根据权利要求1所述的新型锅炉一次风控制系统，其特征在于：所述压力设定值修正模块还连接有压力值手动偏置模块。

5.根据权利要求1所述的新型锅炉一次风控制系统，其特征在于：所述现场执行机构为热风调节挡板。

6.根据权利要求1所述的新型锅炉一次风控制系统，其特征在于：所述DCS系统设有现场参数变送器采集一次风机参数实时数据。

7.根据权利要求1所述的新型锅炉一次风控制系统，其特征在于：所述智能控制器型号为研华、GE、AB中任一家控制器。

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