磨煤机毕业设计.doc

沈阳工程学院课程设计1引言600MW级燃煤机组是世界多数工业发达国家重点发展的火力机组，在一些火力发电机组标准系列中是一个重要的级别。这一容量等级的机组也是目前我国火电建设中将要大力发展的系列之一。从1985年我国第一台引进的600MW火力发电机组在元宝山电厂投运开始，我国进入了发展600MW火电机组的年代。 本设计题目是磨煤机冷热风挡板控制组态图设计，组态的中心任务是实现负荷（煤量指令）变化后，通过系统组态来控制冷热风挡板开度，进而控制磨煤机出口温度和一次风量。系统是通过热风挡板的开度主调一次风量，冷风挡板的开度来维持磨煤机出口温度。系统引进前馈-反馈信号和手/自动调节功能。系统组态图的主要输入信号为出口温度信号（TEMP），输出主要信号为冷热风挡板开度，即此系统主要完成对冷热风挡板的控制，即当负荷变化后就必须改变风量，这样磨煤机出口温度也会随之变化，此组态图就是针对负荷扰动后，由于温度的改变来调节冷风挡板来维持出口温度。为了提高系系统的控制精度，把输出的冷风挡板信号（COLD DAMER）作为反馈信号来消除偏差，同时送出温度差压信号（TEMP DIFF）来作为热风挡板的一个参考信号，由于温度的变化需要对冷热风门都进行控制。2 磨煤机2.1 磨煤机概述 磨煤机是制粉系统的主要设备，它的主要作用是将具有一定尺寸的煤块进行干燥、破碎并磨制成煤粉。磨煤机通常是按照转速进行分类的。(1)低速球磨机 工作转速1525r/min，又称为筒型磨煤机或低速筒式钢球磨煤机。它的工作原理是电动机经减速装置带动圆筒转动，在离心力和摩擦力的作用下，护甲将钢球提升到一定高度，然后借重力自由落下。煤主要被落下的钢球几击碎，同时还受到钢球之间的挤压、碾磨作用。原煤和热空气从一端进入磨煤机，磨好的煤粉被气流从另一端带出。热空气不仅起干燥原煤作用，而且有是输煤送粉的介质。干燥剂气流速度越大，带出的煤粉量越多，磨煤机出力越大，煤粉越粗。 低速球磨机的优点是对煤种的适应性强，有较强的磨煤能力，工作可靠，能连续可靠运行；缺点是设备笨重，金属耗量多，占地面积大，特别是低负荷运行时，单位电耗很高。(2)中速磨煤机 工作转速为50300 r/min，目前电厂采用的中速磨煤机型式主要有：平盘磨；碗式磨；球环式中速磨；MPS磨。 中速平盘磨的工作部件是转盘和辊子，转盘由电动机通过减速带动旋转，转动的转盘又带动辊子转动，煤在转盘和辊子之间被破碎，依靠碾压作用来磨煤。其碾压煤的压力主要靠弹簧拉紧所产生的力。中速磨的优点是结构紧凑，占地面积小，金属耗量小，磨煤电耗低，煤粉均匀性好；缺点是磨煤部件易损坏不宜磨硬煤和水分多、灰分大的煤。(3)高速磨煤机目前国内常用的高速磨煤机是风扇式磨煤机（简称风扇磨）。风扇磨主要工作部件是叶轮、外壳保甲、轴及轴承箱等。形状像风机挡板的叶轮上装有锰钢制成的冲击板，外壳内衬有耐磨保甲。原煤进入磨煤机，被高速转动的冲击挡板击碎后抛掷到外壳保甲上，煤粒与保甲的撞击以及煤粒之间的相互撞击，致使煤再次击碎而成为煤粉。煤粉被热空气干燥后，带入分离起进行粗粉分离。外壳保甲上方设有活门，以便排放石子煤及金属杂物。风扇磨的优点是结构简单，制造方便，尺寸小，占地少，处投资低，磨煤机内存煤量较小，适应负荷变化快；缺点是磨损严重，不宜磨硬煤和水分大的煤，煤粉均匀性差等。2.2 磨煤机选型 (1)磨制烟煤（挥发分在19%40%） 当磨制中高挥发分（27%40%），水分不高，外在水分小于15%，磨损性不大的烟煤时，宜采用中速磨煤机直吹系统；100MW及以上燃烟煤锅炉使用四角切圆燃烧布置方式，不宜采用风扇磨煤机；当煤的磨损性较强，且是中挥发分（19%27%），应选用钢球磨煤机中储式乏器送粉系统，若是中高挥发分（27%40%）烟煤，要考虑防爆，可选用双进双出钢球磨煤机直吹系统。(2)磨制贫煤（挥发分在9%19%） 当煤的磨损指数不太强，煤的品质较好，宜采用中速磨煤机直吹系统。磨制贫煤时如果煤的磨损指数较强宜采用钢球磨煤机中储式乏器送粉系统。(3)磨制劣质烟煤（挥发分大于40%，热值小于16.7Mj/kg的烟煤和灰分大于32%的洗中煤）时，因为其特性接近于烟煤和贫煤，应当根据煤的制粉和燃烧性能，选择合适的磨煤机和制粉系统。(4)磨制褐煤（挥发分大于40%） 主要看磨损指数，磨损指数小于3、5的应选用风扇式直吹式系统。磨损指数大于3、5时可以考虑中速磨煤机直吹系统。(5)磨制无烟煤（挥发分小于9%）应采用钢球磨煤机中储式乏器送粉系统。3 送风控制系统 保证燃料在炉膛中充分燃烧是送风控制系统的基本任务。本送风系统中，一、二次风各用两台风机分别供给。一次风通过制粉系统并带粉入炉，二次风则作为辅助风控制。一次风的控制涉及到制粉系统和煤粉喷燃的要求，所以锅炉总风量主要由送风控制。本系统包括氧量校正，并具备完善的方向闭锁和连锁功能。 3.1风/煤限制采用风量与燃料信号转换为统一工程量，可以方便的实现风/煤方向闭锁。3.2预喘振保护预喘振保护采用风量与出口压力关系。具体做法：在风机特性曲线上逼近喘振点做一条预喘振曲线。在正常工况下，风量对应的出口压力远远低于预喘振压力。当某种原因使风机出口压力达到预喘振压力，该风机动叶超驰关3%，同时该风机增闭锁，5秒后预喘振信号未能消除，该风机控制切手动，同时声光报警，由运行人员进行检查。3.3风量指令采用DEB信号静态表达：（P1/PT）*PS作为风量指令，当PT与PS偏差大时，锅炉主控切手动（已设定手动工况PS跟踪PT）或高加解列、单阀/多阀切换P1变化大，应对风凉进行20秒保持。当机组发生RUNBACK，用首级压力P1作为风量指令，有利于系统稳定。4 磨煤机冷热风挡板控制SAMA图4.1 磨煤机风温控制磨煤机风温控制系统如图示.。温度测量值取自磨煤机出口处，测量值与设定值的偏差经PID调节器运算处理，其输出一方面去调节冷风挡板，同时通过函数模块f(x)和加法器去控制热风挡板，使冷风和热风两个挡板反向动作，直至温度回到给定值。这样设计（两个挡板反向动作），一方面可以加快风温调节的灵敏度，同时可减少风温调节对风量的影响。在图中，加法器可加入人为偏置信号，以便在投自动的情况下，运行人员根据实际情况可对热风指令适当调整。 4.2 磨煤机风量控制磨煤机风量控制系统如图所示。该系统为单回路控制系统，风量测量值有三个测点，经三取一得出，然后再经风温校正后作为风量测量值。风量的给定值是由给煤机运行人员偏置得到。一次风的作用主要是送粉，其大小应由给煤量的大小来决定，因此，此处风量的设定值来自给煤机负荷指令。设定值与测量值的偏差经调节器PID运算输出，再经M/A站去控制磨煤机入口混合风挡板，最终使得风量等于给定值。磨煤机一次风量测量信号有三个测点，由三选一模块输出，该信号必须用风温进行校正。因为在负荷变化时，一次风的温度和压力都偏离了测量元件的设计工况，而测量值的计算关系式都是在设计工况下得到的，所以在实际测量时，要对风量信号进行温度和压力的修正。与压力比较，温度的变化对流量的测量影响较大，所以此处仅采用温度校正。实际风量Gs与风量测量值Gc之间的关系如下Gs=To/T*Gc 式中To-设计风温（绝对温标）；T-实际风温（绝对温标）。系统按照上述关系对风量进行校正，以提高风量测量的准确性。在该系统中，设计风闻为293K，而测量来的一次风温为摄氏温度，所以要再加上273（2），将其转换成绝对温度。当风温信号出错时，切换器T的Y端通，输出“1”，相当于不进行校正。5 组态图控制过程分析此组态图的主要输入信号为出口温度信号（TEMP）输出主要信号为冷风挡板开度，即此组态图主要完成对冷风挡板的控制，既当负荷变化后就必须改变风量，这样磨煤机出口温度也会发生变化。此组态图就是针对负荷扰动后，由于温度的改变来调节冷风挡板开度来维持出口温度。为了提高系统控制精度，把输出的冷风挡板信号（COLD DAMEER）作为反馈信号来消除偏差，同时送出温度差压信号（TEMP DIFF）作为控制挡板的一个参考信号，由于温度的变化需要对冷热风门都进行调节。 从组态图看功能码156（APID）有一个输入信号PV，此信号为系统的温度信号。考虑到系统的精度，在进入PID调节器前信号需要引入修正，这样可以把手/自动操作站打到手动，（M/A MFC/P）的输入开关量信号为1信号接着通过 非门变为逻辑0，作为操作站S30的信号，当S30=0时，使编码206输出选择S1，此信号则作为调节过程变量的修正信号。为了实现手自动切换是无扰的，输入需跟踪输出，即输出冷风挡板信号作为调节器的跟踪信号（TR），由于系统在调节过程中考虑了磨煤机控制输出（CDO），所以跟踪信号也需要加入控制输出信号即煤量指令使工况更符合实际调节。功能码中的TF表示是否跟踪，S4=1表示释放。信号经过控制站后为实际的阀位信号，在手自动切换过程中，实际阀位与控制阀位可能是不同的，如果信号不加处理切换后会带来扰动，所以使控制阀位信号跟踪实际阀位信号从而实现无扰切换，在组态图控制站TR（控制阀位）接受冷风挡板的开度反馈信号（实际阀位信号）实现。除了实现上述主要功能外，信号的来源与品质也是需要考虑的，如出口温度在进入控制前需要对其品质做检验，这通过功能码31（TSTQ）来实现质量检验，若当品质为坏时功能码31输出逻辑为1，信号通过或（OR）运算输出逻辑还为1，使控制站S18=1，既切换到手动且保持，这说明当信号品质不好时就需要操作员来手动调节，最终使控制量达到控制要求。6 总结 通过一个星期的分散控制系统课程设计我学到了很多实际中应用到的东西，让我明白了学以至用的道理。通过这次实际，我知道了对于火电厂大型锅炉的送风控制，必须加入氧量校正信号。因为负荷的变化会使进入炉膛的燃料量发生变化，而燃料量的变化会使完全燃烧需求的含氧量变化，对大型锅炉来说它的迟延与惯性更大，必须加入氧量调节器，修正氧量变化保证燃烧的经济性。对于任何的送风控制系统要保证一定的风煤比，采用比值系统调节风量，随时适应应负荷的变化而导致的燃料量的扰动。作为副调的送风调节器就可以快速响应负荷变化。该系统在送风机的控制上主要是为了保证两侧送风机出力相同，防止应两侧出力相差太大而导致某一侧送风机发生故障。以后对送风控制系统得研究可以以该系统为基础进行，对该系统加以优化。我们组设计的题目磨煤机冷热挡板控制设计。一个星期的课程设计可能是比较仓促的，但是也让我收获许多，我知道了对于火电厂300MW机组的磨煤机控制系统，一般采用冷一次风直吹式正压之风系统，在控制系统中必须要对一次风量信号用出口温度信号校正后才能作为热风挡板控制的输入值，这样才会保证热风控制的稳定性，而磨煤机出口温度对冷风挡板控制时，也要注意出口温的偏差。通过这次设计，我更加努力，更加积极地学习专业知识，了解专业在实际现场中的应用，争取自己在此方面能创出更优秀的成绩。7 致谢为期一周的课程设计结束了，通过这段时间的设计使自己在专业知识的掌握和理论联系实际方面有了很大程度提高。能够顺利地完成这次课程设计，我要感谢帮助过我的每一个人，他们的帮助，让我在面对困难时不再退缩。我要感谢我的伙伴儿，经过我们相互配合，顺利完成了设计任务。感谢我的指导教师。他们对工作认真负责，一丝不苟，对学生严格要求，耐心教导。在老师的热心指导下，把书本知识与实际相结合，这是我最大的收获。最后，我要感谢学校给我