带自动补偿功能的直吹式钢球磨煤机出力控制策略研究

带自动补偿功能的直吹式钢球磨煤机出力控制策略研究

魏静

山东电力工程咨询院有限公司  济南 250013

摘要：针对直吹式钢球磨煤机出力控制中存在的问题，对磨煤机出力控制策略改进，实现了变负荷过程中或煤质变化时磨煤机出力控制的动态补偿，本技术适用于各种锅炉控制系统DCS（Distributed Control System，分散控制系统）或PLC（Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器）实现，组态方便，具有良好的应用前景。

关键词：钢球磨；出力；调节；动态补偿

1引言

双进双岀钢球磨煤机的岀力控制首先是靠调整通过磨煤机的一次风量来控制磨煤机出口煤粉量，然后根据磨煤机煤位的变化调整给煤机转速。由于一次风量测量精度问题以及煤质频繁变化等问题，直吹式钢球磨煤机出力常规控制给运行人员启动磨煤机操作造成困难。

本文针对直吹式钢球磨煤机出力控制中存在的问题，对磨煤机出力控制策略改进，实现了变负荷过程中或煤质变化时磨煤机出力控制的动态补偿，为直吹式钢球磨煤机出力控制策略的设计提供借鉴。

2常规控制存在问题

磨煤机出力是指磨煤机中一次风携带出去的煤粉量，直吹式钢球磨煤机的固有特点，要求运行中维持一定的装煤量，由于装煤量的滞后性，实际控制中很难直接测量或计算出瞬时磨煤机输出的煤粉量。由于进入磨煤机的一次风量与磨煤机出力成正比，直吹式钢球磨常规控制方案中，通过调节磨煤机入口一次风门的开度控制一次风量来调整其输岀至炉膛的煤粉量，以实现磨煤机出力的控制。上述控制方案中，实际运行中一次风门挡板前后差压较大，尤其是风门开度不大时，存在较大的节流损失，一次风机存在极大的电能浪费；另外，由于一次风量测量装置安装在磨煤机入口的一次风管道直管道较短，测量有一定的误差，通过调节一次风门开度实现风量闭环控制并不能与控制磨煤机出力需求相匹配；即使相同的一次风流量，也可能因为煤质变化原因造成一次风量折算出的煤量与实际运行存在偏差，因此常规控制方案采用一次风量折算出瞬时煤粉量控制磨煤机出力，并不能满足于直吹式钢球磨煤机的实际运行要求。

3 控制策略优化

为了解决现有技术的不足，本研究提供了一种带自动补偿功能的直吹式钢球磨煤机出力控制方法。利用一次风母管总风量与一次风压力函数的关系，将磨煤机出力控制由直接调节磨煤机入口一次风流量改为调节一次风母管压力来实现，即运行中保持磨煤机入口一次风门处于全开位置，通过控制一次风机电机变频器调节一次风母管压力，以改变一次风流量，最终实现磨煤机出力控制。本方法较好解决了常规控制方案磨煤机入口风量测量失准造成机组负荷控制响应不准确的难题，并消除调节磨煤机一次风门造成的节流损失，达到降低一次风机能耗的目的。通过设计机组负荷指令变化信号、一次风总风量的变化信号以及煤质校正信号作为一次风压力控制器的前馈信号，快速响应负荷和煤质变化的需要，实现变负荷过程中或煤质变化时磨煤机出力控制的动态补偿。

带自动补偿功能的直吹式钢球磨煤机出力控制系统，包括：一次风压力控制器、小值选择器、大值选择器、第一除法器、第二除法器、限幅器和第五函数发生器，具体控制逻辑图见图1所示。小值选择器用于选取并输出第一一次风压过程设定值与第二一次风压过程设定值的最大值作为一次风压力设定值，大值选择器用于选取并输出第一一次风压力过程前馈信号与第二一次风压力过程前馈信号的最大值，一次风压力控制器计算并输出一次风压力设定值和一次风压力实测值的差值；入炉燃煤发热量与入炉给煤量经第一除法器后生成单位实际煤种发热量，再与单位设计煤种发热量经第二除法器后生成热值校正系数，第五函数发生器接收热值校正系数经限幅器后的数据；一次风压力控制器的输出、大值选择器的输出以及第五函数发生器的输出经加法器叠加后作为一次风机电机变频器的输入以进行变频控制一次风机转速，最终实现一次风风压控制。

图1直吹式钢球磨煤机优化控制逻辑图

需要说明的是，图1中小值选择器的作用，保证动态过程中，实际磨煤机出力需求的送风量小于实际锅炉送风总量以防止锅炉缺氧燃烧。一次风压力控制器的输出、大值选择器的输出以及第五函数发生器的输出经加法器叠加后作为一次风机电机变频器的输入以进行变频控制一次风机转速，最终实现一次风风压控制。

4 有益效果

本研究提出的一种带自动补偿功能的直吹式钢球磨煤机出力控制策略，磨煤机出力由控制一次风机电机变频器调节一次风母管压力实现，一次风压力动态设定值与机组负荷指令信号以及锅炉送风总风量实测值相适应，且实际磨煤机出力需求的送风量小于实际锅炉送风总量以防止锅炉缺氧燃烧，解决了常规控制方案磨煤机入口风量测量失准造成机组负荷控制响应不准确的难题，并消除了磨煤机一次风门的节流损失，降低了一次风机能耗。

本研究提出的提出了一种带自动补偿功能的直吹式钢球磨煤机出力控制策略，通过设计机组负荷指令变化信号、一次风总风量的变化信号作为一次风压力控制器的前馈信号，实现变负荷过程中磨煤机出力快速响应控制。

本研究提出的一种带自动补偿功能的直吹式钢球磨煤机出力控制策略，设计热值校正系数作为一次风压力控制的前馈信号，实现煤质变化时磨煤机出力控制的动态补偿。

5结语

本文研究的一种带自动补偿功能的直吹式钢球磨煤机出力优化控制策略，将常规控制一次风门开度调节磨煤机入口一次风流量实现磨煤机出力控制，改为控制一次风机电机变频器调节一次风母管压力实现磨煤机出力控制，且一次风压力动态设定值与机组负荷指令信号以及锅炉送风总风量实测值相适应；本研究采用机组负荷指令变化信号、一次风总风量的变化信号以及煤质校正信号作为一次风压力控制器的前馈信号，实现变负荷过程中或煤质变化时磨煤机一次风压力控制的动态补偿，磨煤机出力控制更加准确、及时，满足直吹式钢球磨煤机全工况运行控制需要。本技术方案为火电厂完善直吹式钢球磨煤机控制方案提供参考。

参考文献

[1] 国家能源局．火力发电厂热工保护系统设计[S]．北京：中国电力出版社，2009．

[2] 闫广涛，刘乐，孟辉．菏泽电厂#3机组AGC控制策略优化[J]．自动化与仪器仪表，2014，175(5)．

作者简介：

魏静（1973-），男，工学硕士，高级工程师，从事电厂自动化系统的设计工作。

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