華能伊敏磨煤機控制設(shè)計

1、頁眉內(nèi)容1引言在飛速發(fā)展的今天，人們已經(jīng)離不開電，所以電力的發(fā)展決定著人類的發(fā)展水平。 我們要大大 的重視電廠的用電結(jié)構(gòu)變化，要對電廠機組進行更細心的控制，已出盡人類的發(fā)展，另外，機組容量不斷地增加，鍋爐的蓄熱量相對減少，采用機爐分別控制方式已不適應(yīng)外界負荷的要求和保持機 爐之間的平衡，因此通常采用鍋爐汽輪發(fā)電機組的單元制運行方式。在這種運行方式下，即機跟爐和爐跟機、機爐協(xié)調(diào)等控制方式。按鍋爐、 汽輪機在控制過程中的任務(wù)和相互關(guān)系的不同，可以構(gòu) 成這三種基本形式。此外，為了使電廠能夠安全、穩(wěn)定地運行，對磨煤機、給煤機及風(fēng)煙等各部分的控制也十分重 要。!| 7. 磨煤機是火電廠重要的輔機，磨煤機

2、運行的好壞直接營銷到火電廠鍋爐能否安全、經(jīng)濟、穩(wěn)定 運行，也直接關(guān)系到電廠整個機組能否安全、經(jīng)濟、 穩(wěn)定運行。給煤控制的任務(wù)在于進入鍋爐的煤 量隨時與外界負荷要求相適應(yīng)。因為汽壓是鍋爐燃料量與汽輪機需要能量的平衡標志，并且在負荷 擾動下汽壓具有近似比例的響應(yīng)特點，因此汽壓可以作為燃料控制系統(tǒng)的被調(diào)量。鍋爐風(fēng)煙系統(tǒng)即為一平衡通風(fēng)系統(tǒng)，即利用一次風(fēng)機、送風(fēng)機和引風(fēng)機來克服氣流流通過程中 的各項阻力。平衡通風(fēng)系統(tǒng)不僅是爐膛及尾部煙道的漏風(fēng)不會太大，保證較高的經(jīng)濟性，而且還能防止爐內(nèi)高溫?zé)煔馔赓Q(mào)，對于運行人員的安全和鍋爐房島的衛(wèi)生條件均有好處。這次設(shè)計的主要內(nèi)容是對給煤機控制、二次風(fēng)干燥風(fēng)控制及磨煤機

3、出口煤粉控制進行設(shè)計。2控制系統(tǒng)分析2.1給煤機控制系統(tǒng)給煤機適用于火力發(fā)電廠燃煤爐制粉系統(tǒng)，能在很大的負荷變動范圍內(nèi)改善鍋爐性能，使過熱 溫度、再熱溫度和壓力溫度的控制更為穩(wěn)定，使燃料與所需空氣量更為匹配，所需的空氣過剩量減少 連續(xù)給煤,稱量準確，工作穩(wěn)定,節(jié)能高效,是燃煤鍋爐制粉系統(tǒng)中與磨煤機相配的先進的計量給煤 設(shè)備.給煤機鍋爐煤量指令由鍋爐負荷指令和經(jīng)函數(shù)修正補償后的總風(fēng)量與總油量之差經(jīng)小選后形 成，以保證安全的燃料/風(fēng)量比。如果鍋爐負荷指令突然增大，由于受到實際風(fēng)量的限制，只有在 實際風(fēng)量增大后，燃料量才能增大，這樣就達到了升負荷時先加風(fēng)、后加燃料的目的；同樣，如果 鍋爐負荷指令突然

4、減小，由于宗峰量不會突然變小，故總?cè)剂现噶顚⒈粶p小，實現(xiàn)實際煤量減小后， 再減小風(fēng)量的操作要求，達到減負荷時先減燃料、后減風(fēng)的目的。給煤機接受的是鍋爐指令，反饋信號是熱量信號，控制的是給煤機轉(zhuǎn)速，以給煤機轉(zhuǎn)速代表煤 量信號。減法器輸出的是總風(fēng)量減速燃油總油量所需風(fēng)量，作為燃煤所需的風(fēng)量。它與機組主控系統(tǒng)來的鍋爐指令在小值選擇器中進行比較， 選擇小者作為燃料量指令的定值信號。 通過小值選擇器 選擇定值信號的作用是為了保證鍋爐在燃燒過程中，風(fēng)量始終大于燃煤量，保證燃煤在爐膛中能完全燃燒，提高燃燒的經(jīng)濟性。在穩(wěn)態(tài)時，鍋爐負荷指令與風(fēng)量信號及燃煤量近似相等，達到適當(dāng)?shù)娜剂?風(fēng)量靜態(tài)配比。精心整理頁眉內(nèi)

5、容小值選擇器的輸出作用到燃料（主）控制器 PI1, PI1控制器接受的反饋信號是熱量信號，在 穩(wěn)態(tài)時燃料產(chǎn)生的熱量等于總?cè)剂现噶睢Ｈ剂峡刂破鱌I1的輸出在加法器（1）中加了微分作用后通過手動/自動裝換器T19作用到串級（副）控制器PI2，PI2接受的反饋信號是5臺給煤機轉(zhuǎn)速的 平均值。當(dāng)煤量指令和5臺給煤機的平均值信號不相等是，串級控制器PI2就有輸出，該輸出同時 作用到5臺給煤機的控制系統(tǒng)。使之改變給煤量，作為每臺給煤機的負荷要求。當(dāng)某臺給煤機的出 去（給煤機A）與平均值不等，則通過減法器（2）、轉(zhuǎn)換器T20、加法器（2）、轉(zhuǎn)換器T1、T2 去修正給煤機A的給煤量。這樣設(shè)計的目的是使每臺給煤

6、機的負荷能接近平均負荷。轉(zhuǎn)換器T19的作用是實現(xiàn)燃料控制器 PI1的手動/自動轉(zhuǎn)換。自動時，T19選通A端；手動時， T19選通B端。即煤量指令坑自動方式產(chǎn)生，也可手動方式產(chǎn)生。當(dāng)煤量指令達到極限值（高限H=10Q 低限L=0）時，則將發(fā)出信號，對機組負荷指令進行增 /減閉鎖。轉(zhuǎn)換器T1的作用是實現(xiàn)給煤機的手動/自動轉(zhuǎn)換，每臺給煤機可投自動，也可由人工操作，也 可因工作異常而自動地由T1切換成手動方式。當(dāng)T1選通A端時，轉(zhuǎn)換器T20也自動地選通A端， 這時給煤機A的內(nèi)擾可通過減法器（2）、轉(zhuǎn)換器T20、加法器（2）自動進行修正。當(dāng)給煤機 A在 手動方式運行時，轉(zhuǎn)換器T1選通B端，這時轉(zhuǎn)換器（+

7、/-）修正給煤機A的給煤量。轉(zhuǎn)化器T2在給煤機A自動方式運行時，選通A端。當(dāng)BCS（燃燒器控制系統(tǒng)）來信號要求“給 煤機A轉(zhuǎn)速為最小”時，選通B端。當(dāng)有MDL（最大偏差限制）信號時，選通 C端。當(dāng)T2選通C 端時，轉(zhuǎn)換器T3同時選通B端，使給煤機A在一定的速率限制下快速返回到 25%勺給煤量。大值選擇器的作用是使每臺給煤機的最小給煤量為25%大值選擇器的輸出除了去改變給煤量外，還送至BCS ST為給煤機A轉(zhuǎn)速信號，它也送至BCS當(dāng)給煤機A轉(zhuǎn)速信號大于50%寸，將發(fā)出信號給BCS2.2二次風(fēng)控制系統(tǒng)二次風(fēng)系統(tǒng)的作用是供給燃料燃燒所需的大量熱空氣。送風(fēng)機出口的二次風(fēng)流經(jīng)空氣預(yù)熱器的二次風(fēng)風(fēng)倉。 在

8、空氣預(yù)熱器出口熱二次風(fēng)道設(shè)置熱風(fēng)再 循環(huán)管道；即在環(huán)境溫度比較低的時候，將空氣預(yù)熱器出口的二次熱風(fēng)引一部分到送風(fēng)機的入口，以提高進入空氣預(yù)熱器的冷二次風(fēng)溫度，防止空氣預(yù)熱器的低溫腐蝕。每臺空氣預(yù)熱器對應(yīng)一組送風(fēng)機和引風(fēng)機。兩個空氣預(yù)熱器的進、出口風(fēng)道都橫向交叉聯(lián)接在總風(fēng)道上，用來向爐膛提供平衡的空氣流。補償后總風(fēng)量作為主控制器 PI1的反饋信號（測量信號）。主控制器PI1的給定值是風(fēng)量指令， 它是由鍋爐負荷指令經(jīng)氧量校正信號校正后與熱量信號、實際總?cè)剂狭啃盘?、最小風(fēng)量設(shè)定值 （30%，分別在3個大值選擇器比較后，取三者的最大值送入主控制器PI1，以保證總風(fēng)量大于總?cè)剂狭?，因而保證燃料在爐膛中能

9、完全燃燒。在正常情況下，主控制器PI1的輸出送到副控制器PI3，副控制器PI3有兩路輸出，一路經(jīng)轉(zhuǎn) 換器T1、T2、T3和T11到送風(fēng)機A,去改變送風(fēng)機A的節(jié)距，增加或減少送風(fēng)機 A的送風(fēng)量；另 一路經(jīng)轉(zhuǎn)換器T5、T6、T7和T12到送風(fēng)機B,去改變送風(fēng)機B的節(jié)距，增加或減少送風(fēng)機 B的送 風(fēng)量。副控制器PI3的反饋信號為送風(fēng)機A和B改變后風(fēng)量信號的平均值。主控制器PI1的輸出時 副控制PI3的給定值，這樣保證了穩(wěn)態(tài)時總風(fēng)量等于所需的風(fēng)量指令。精心整理頁眉內(nèi)容轉(zhuǎn)換器T5是用來實現(xiàn)自動/手動方式切換。轉(zhuǎn)換器T6的功能是進行送風(fēng)機B節(jié)距快速返回（RB 到25度時的切換。轉(zhuǎn)換器T7的功能是送風(fēng)機定向

10、增/減閉鎖時的切換。轉(zhuǎn)換器T8、T12的功能是 送風(fēng)機B接受”送風(fēng)機節(jié)距全關(guān)”和“送風(fēng)機全開”信號時的切換。轉(zhuǎn)換器T13和T14的功能是平 衡送風(fēng)機A和送風(fēng)機B之間的風(fēng)量。當(dāng)送風(fēng)機 A和送風(fēng)機B都在自動方式時，轉(zhuǎn)換器 T13和T14 均選通B端，可由運行人員通過操作加減器（+/-）來平衡送風(fēng)機A和送風(fēng)機B之間的風(fēng)量。當(dāng)送 風(fēng)機B都在手動方式時，轉(zhuǎn)換器 T13和T14均選通A端，當(dāng)副控制器PI3的輸出（跟蹤（T1+T3） /2 ）與T1的輸出偏差超過允許值時，偏差器（1）發(fā)出信號，通過轉(zhuǎn)速器T13和T14的A端去加法 器（1），調(diào)整送風(fēng)機A的風(fēng)量以達到平衡送風(fēng)機 A和送風(fēng)機B之間風(fēng)量的目的。B側(cè)

11、補償后的二次風(fēng)量信號經(jīng)函數(shù)器f3（x）分別作用到小值選擇器，小值選擇器二次風(fēng)量反饋信號。因此，小值選擇器（2）的作用是限制過分地要求開大送風(fēng)機來提高送風(fēng)量。2.3磨煤機出口風(fēng)溫和磨煤機出口風(fēng)量控制系統(tǒng)I, /. 磨煤機出口風(fēng)溫和磨煤機出口風(fēng)量的控制有兩種方式，一種方式是指對磨煤機風(fēng)系統(tǒng)只設(shè)置冷風(fēng)、熱風(fēng)調(diào)節(jié)擋板，另一種方式是指磨煤機風(fēng)系統(tǒng)設(shè)置冷風(fēng)、熱風(fēng)調(diào)節(jié)擋板和混和風(fēng)調(diào)節(jié)擋板，由混和風(fēng)調(diào)節(jié)擋板來調(diào)節(jié)風(fēng)量。下面介紹的磨煤機風(fēng)系統(tǒng)是僅設(shè)置冷熱風(fēng)調(diào)節(jié)擋板的風(fēng)溫/風(fēng)量控制系統(tǒng)是一個多變量控制系統(tǒng)，控制對象的輸入量為冷風(fēng)、熱風(fēng)擋板的開度指令，輸出量分別為一次 風(fēng)量和磨煤機出口溫度。由于冷風(fēng)或熱風(fēng)擋板任一擋

12、板開度的變化，都會影響到風(fēng)量和溫度的調(diào)節(jié)， 因此在負荷變動時，對磨煤機的出口風(fēng)溫和出口風(fēng)量的控制比較困難。對磨煤機出口風(fēng)溫和磨煤機出口風(fēng)量控制所采用的方法是：溫度調(diào)節(jié)器的輸出在控制熱風(fēng)門的通知，通過一個負的比例環(huán)節(jié)去控制冷風(fēng)門，使溫度調(diào)節(jié)器的動作不影響風(fēng)量；同樣， 風(fēng)量調(diào)節(jié)器 的輸出在控制冷風(fēng)門的同時，通過一個正的比例環(huán)節(jié)去控制熱風(fēng)門， 使風(fēng)量調(diào)節(jié)器的動作不影響溫 度。為了進一步改善調(diào)節(jié)品質(zhì)，采用了變參數(shù) PI控制。冷風(fēng)門和熱風(fēng)門分別有一個手動、自動切換開關(guān)，他們互為連鎖。當(dāng)冷風(fēng)門和熱風(fēng)門投入自動的條件都滿足時，只要兩個開關(guān)中任意一個切換到自動， 另一個也隨之切換到自動；如果有一個開關(guān)投自動條

13、件消失而切換到手動時，另一個也將切換到手動。當(dāng)出現(xiàn)下列條件時，熱風(fēng)門控制從自動切換至手動；1）BCS不允許投自動；2）冷風(fēng)門手動；3）溫度變送器偏差報警；4）擋板位置不跟隨指令；5）操作員選擇手動。當(dāng)出現(xiàn)下列條件時，冷風(fēng)門控制從自動切換至手動：1）BCS不允許投自動；2）熱風(fēng)門手動；3）風(fēng)量變送器偏差報警；4）補償用溫度變送器偏差報警；5）擋板位置不跟隨指令；精心整理頁眉內(nèi)容6)操作員選擇手動。風(fēng)量調(diào)節(jié)的設(shè)定值由對應(yīng)于該磨煤機的給煤機轉(zhuǎn)速通過函數(shù)加偏置產(chǎn)生。典型的磨煤機出口溫度控制系統(tǒng)如圖 2.3所示磨煤機A出口溫度的測量采用了雙變送器的設(shè)計。磨煤機出口溫度信號經(jīng)變送器及轉(zhuǎn)換器T1進入溫度控制

14、器PI1與給定值進行比較，如有偏差，則控制器 PI1有控制信號輸出，通過T2、T3 去改變磨煤機熱風(fēng)擋板的開度，使磨煤機出口溫度恢復(fù)到給定值，同時經(jīng)過比例器發(fā)出一信號去磨 煤機一次風(fēng)量控制系統(tǒng)，改變冷風(fēng)擋板的開度，以減少磨煤機出口溫度控制時對一次風(fēng)量的影響， 以保證進入磨煤機的一次風(fēng)量為恒定。轉(zhuǎn)換器T2的作用是實現(xiàn)磨煤機出口溫度控制的手動/自動方式切換， 手動方式時T2選通B端。當(dāng)BCS發(fā)出指令“關(guān)閉熱風(fēng)擋板”時，轉(zhuǎn)換器 作用到磨煤機A熱風(fēng)擋板，使擋板迅速關(guān)閉。磨煤機出口溫度超過高限93C，低于低限54C時通過“(內(nèi)信號監(jiān)視器”發(fā)。 卩自動方式時T2選通A端，T3自動選通B端，使0%饋信號|

15、和向應(yīng)指令ZT是熱風(fēng)擋板的位 信號及發(fā)出“磨煤機BCS各采取相應(yīng)的措施，當(dāng)該信號與”，(磨煤機3控制方式3.1單回路控制系統(tǒng)單回路控制系統(tǒng)的原理方框m(如入3.1所示號命差超過允許的范圍時，將發(fā)出報手動方式。圖3.1單回路控制系統(tǒng)的原理方框圖它是由測量變送器、調(diào)節(jié)器、執(zhí)行器及控制對象組成的單閉環(huán)負反饋控制系統(tǒng)。圖中WT (s)為調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)，Wz (s)為執(zhí)行器的傳遞喊出，Wm (s)為測量變送器的傳遞函數(shù)， Wo (s) 為控制對象的傳遞函數(shù)。為了便于系統(tǒng)分析，將測量變送器、執(zhí) 該整體稱為“廣義對象”。這樣圖 其等效原理方框圖如圖.，性試驗時，總是以:調(diào)節(jié)器的手動輸出作5示個整體看待,3

16、.1所示的單回路控制系統(tǒng)就由調(diào)節(jié)器和廣義對象兩部分組成， 圖中WT(s)(s)為廣義對象的0傳遞函數(shù)。實際上在做對象動態(tài)特 乍為對象的輸入信丁器和控制對象作為一號，量變送器的輸出作為對象的丫輸出信WT1(s)圖3.2等效原理方框圖3.莎串級控制系統(tǒng)串級控制系統(tǒng)原理框圖如圖3.3所示W(wǎng)m1(s)Wo1(s)丫2(s)Rl(s)圖3.3 一般串級控制系統(tǒng)原理框圖WT1(s)、WT2(s)主、副調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)；Wo1( s)、Wo2( s)主、副對象的傳遞函數(shù)；Wm1( s)、Wm2(s)主、副變送器的傳遞函數(shù)；W g ( s)調(diào)節(jié)閥的傳遞函數(shù)；Wz (s)執(zhí)行器的傳遞函數(shù)；Wof (s)干擾通道

17、的傳遞函數(shù)精心整理頁眉內(nèi)容串級控制系統(tǒng)具有以下幾方面的特點：由于副回路具有快速作用，因此，串級控制系統(tǒng)對進入副回路的擾動有很強的克服能力。由于副回路的存在，改善了對象的動態(tài)特性，提高了系統(tǒng)的工作頻率。由于副回路的存在，串級系統(tǒng)有一定的自適應(yīng)能力。4控制過程分析4.1給煤機控制系統(tǒng)給煤機控制組態(tài)圖參見附錄1,如圖所示，#5F0RRUNI給煤機運行信號為1時9176的輸出為 S2端即9163的輸出值，其值送到9183勺S1,同時，RUNEDRDMD給煤機平均指令值送到9183 的S2,通過9183內(nèi)S1-S2的運算，結(jié)果作為輸出送到9188的S1端，F(xiàn)ORBIASAV平均偏置值送 到9188的S2

18、端和9157的S1端，9188內(nèi)經(jīng)過S1+S2運算后，其輸出送到9197的S1端和9163 的S2端作為設(shè)定值SP。FMDM煤主控輸出送入9163的S1和9151的S1端作PVfi, #5MILLBIAS磨偏置值送到9151 的S2端，9151內(nèi)經(jīng)過S1+S2運算后，輸出送到9157的S2端9157內(nèi)經(jīng)過S2-S1運算后，輸出 送入9159高/低限制器確定輸出值（高限95或是低限56或是S1輸入值）其結(jié)果送入9183的 S3端作為自動信號值。#5MILLRUNST磨煤機運行信號送入9150,其輸出值送到9160的S3端和9152的S1端， 9160的輸出跟蹤信號 TR, SET#5FORSPE

19、EDMIN給煤機置最小輸出與#5FORDMD2作為9152的 S3和S4端與S1通過“或”指令后9152俞出值送到9163S5端確定是否跟蹤開關(guān)TS地址，經(jīng)過 9174后送到9182的S2端。#5FORRUNI給煤機運行信號經(jīng)過9156后輸出為0送到9182S1端，#5FORCOALFLOWF給L 煤機煤流缺乏信號與#5MILLOUTLTCTLAUTO煤機二次風(fēng)干燥風(fēng)調(diào)節(jié)擋板自動信號送入 9182的 S2、S3端。若9182俞出為1,其輸出送到9163勺S18端切換手動，同時信號送到9195發(fā)出報 警信號。9163為給煤機控制操作站，若給煤機為自動狀態(tài)，則輸出 9165為1,此信號經(jīng)9161送

20、到 9163的S29端信號為0,則9164fi為PV值送到9175S1,與9165的S2經(jīng)9175后其輸出送 到9181確定是否報警，還送到9197的S2端作為#5MILLBIAM的另一種磨偏置值。9165的手動/自動信號還送到9196S3端，確定磨組出力能力值。9163俞出一方面送到9176S2端作為一種設(shè)定值，一方面送到9196的S1端作為磨組出力 能力值，一方面經(jīng)過6799函數(shù)運算后確定給煤機指令和9198函數(shù)運算后判斷例外報告。如圖4.1，分析知控制站FC80的9164是設(shè)定值，根據(jù)9165的值是1還是0來判斷是跟蹤 還是釋放，9165為0,則是手動，為1則自動，手動時，9175的輸出

21、跟蹤S1，即設(shè)定值。最 后通過模擬切換器來選擇磨偏置。9153是控制輸出，通過函數(shù)發(fā)生器計算出給煤機指令。并且 通過高低比較器來知道給煤機指令是否小于24。圖4.1給煤機控制系統(tǒng)截圖4.2二次風(fēng)干燥風(fēng)控制系統(tǒng)圖4.2磨煤機出口溫度設(shè)定值原理圖精心整理頁眉內(nèi)容如圖4.2所示，磨煤機出口溫度選擇和磨煤機出口溫度設(shè)定經(jīng)過加法器和函數(shù)發(fā)生器，后經(jīng)過PID處理，通過控制站來矯正磨煤機出口溫度設(shè)定值。圖4.3二次風(fēng)干燥風(fēng)調(diào)節(jié)擋板位置調(diào)節(jié)原理圖圖4.3，通過設(shè)定值和切換器9234到92459250來得出二次風(fēng)干燥風(fēng)調(diào)節(jié)擋板的位置，是在中間位置，全開位置還是全關(guān)位置。磨煤機出口溫度設(shè)定值和出口溫度選擇通過加法

22、器和高低比較器加上二次風(fēng)干燥風(fēng)擋板位置來確定是否切換到手動信號。如圖4.4，經(jīng)過之前的一些處理，F(xiàn)C80的9255輸出設(shè)定值9256輸出0時是 手動，給煤機出口溫度設(shè)定值跟蹤9255的輸出。9254才空制輸出的百分比經(jīng)過函 數(shù)發(fā)生器來得出磨煤機二次風(fēng)干燥風(fēng)擋板指令。另9256的輸出自動手動確定磨煤機出口溫度是否自動控制。I, ；_ - .圖4.4二次風(fēng)干燥風(fēng)控制系統(tǒng)截圖4.3磨煤機出口煤粉分配器控制系統(tǒng)磨煤機出口煤粉分配器組態(tài)圖參見附錄 3,該控制系統(tǒng)的功能是通過8號磨煤機出口煤粉分配器操作站輸出值經(jīng)函數(shù)發(fā)生器后發(fā)出出口煤粉分配器指令，此控制操作為全程手動操作，跟蹤開關(guān)TS信號地址，TR地址是否跟蹤由磨煤機二次風(fēng)干燥風(fēng)調(diào)節(jié)擋板位置確定。同時出口煤粉分配器指 令與位置反饋相比較判斷煤粉分配器是否正常，否則發(fā)出報警信號，提醒操作人員及時控制。圖4.5磨煤機出口煤粉分配器控制系統(tǒng)原