华能伊敏磨煤机控制设计

1、页眉内容1 引言在飞速发展的今天， 人们已经离不开电， 所以电力的发展决定着人类的发展水平。我们要大大的重视电厂的用电结构变化，要对电厂机组进行更细心的控制，已出尽人类的发展，另外，机组容量不断地增加， 锅炉的蓄热量相对减少， 采用机炉分别控制方式已不适应外界负荷的要求和保持机炉之间的平衡， 因此通常采用锅炉汽轮发电机组的单元制运行方式。在这种运行方式下， 即机跟炉和炉跟机、机炉协调等控制方式。按锅炉、汽轮机在控制过程中的任务和相互关系的不同，可以构成这三种基本形式。此外，为了使电厂能够安全、稳定地运行，对磨煤机、给煤机及风烟等各部分的控制也十分重要。磨煤机是火电厂重要的辅机，磨煤机运行的好坏

2、直接营销到火电厂锅炉能否安全、经济、稳定运行，也直接关系到电厂整个机组能否安全、经济、稳定运行。给煤控制的任务在于进入锅炉的煤量随时与外界负荷要求相适应。因为汽压是锅炉燃料量与汽轮机需要能量的平衡标志，并且在负荷扰动下汽压具有近似比例的响应特点，因此汽压可以作为燃料控制系统的被调量。锅炉风烟系统即为一平衡通风系统，即利用一次风机、 送风机和引风机来克服气流流通过程中的各项阻力。 平衡通风系统不仅是炉膛及尾部烟道的漏风不会太大，保证较高的经济性， 而且还能防止炉内高温烟气外贸，对于运行人员的安全和锅炉房岛的卫生条件均有好处。这次设计的主要内容是对给煤机控制、二次风干燥风控制及磨煤机出口煤粉控制进

3、行设计。2 控制系统分析2.1 给煤机控制系统给煤机适用于火力发电厂燃煤炉制粉系统 , 能在很大的负荷变动范围内改善锅炉性能 , 使过热温度、再热温度和压力温度的控制更为稳定 , 使燃料与所需空气量更为匹配 , 所需的空气过剩量减少 , 连续给煤 , 称量准确 , 工作稳定 , 节能高效 , 是燃煤锅炉制粉系统中与磨煤机相配的先进的计量给煤设备 .给煤机锅炉煤量指令由锅炉负荷指令和经函数修正补偿后的总风量与总油量之差经小选后形成，以保证安全的燃料 / 风量比。如果锅炉负荷指令突然增大，由于受到实际风量的限制，只有在实际风量增大后，燃料量才能增大，这样就达到了升负荷时先加风、后加燃料的目的；同样

4、，如果锅炉负荷指令突然减小， 由于宗峰量不会突然变小， 故总燃料指令将被减小， 实现实际煤量减小后，再减小风量的操作要求，达到减负荷时先减燃料、后减风的目的。给煤机接受的是锅炉指令， 反馈信号是热量信号， 控制的是给煤机转速， 以给煤机转速代表煤量信号。减法器输出的是总风量减速燃油总油量所需风量， 作为燃煤所需的风量。 它与机组主控系统来的锅炉指令在小值选择器中进行比较， 选择小者作为燃料量指令的定值信号。 通过小值选择器选择定值信号的作用是为了保证锅炉在燃烧过程中， 风量始终大于燃煤量， 保证燃煤在炉膛中能完全燃烧，提高燃烧的经济性。 在稳态时，锅炉负荷指令与风量信号及燃煤量近似相等， 达到

5、适当的燃料 / 风量静态配比。精心整理页眉内容小值选择器的输出作用到燃料（主）控制器PI1 ，PI1 控制器接受的反馈信号是热量信号，在稳态时燃料产生的热量等于总燃料指令。燃料控制器PI1 的输出在加法器（ 1）中加了微分作用后通过手动 / 自动装换器 T19 作用到串级（副）控制器 PI2 ，PI2 接受的反馈信号是 5 台给煤机转速的平均值。当煤量指令和 5 台给煤机的平均值信号不相等是， 串级控制器 PI2 就有输出，该输出同时作用到 5 台给煤机的控制系统。 使之改变给煤量， 作为每台给煤机的负荷要求。 当某台给煤机的出去（给煤机 A）与平均值不等，则通过减法器（ 2）、转换器 T20

6、、加法器（ 2）、转换器 T1、T2去修正给煤机 A 的给煤量。这样设计的目的是使每台给煤机的负荷能接近平均负荷。转换器 T19 的作用是实现燃料控制器 PI1 的手动 / 自动转换。自动时， T19 选通 A 端；手动时，T19选通 B端。即煤量指令坑自动方式产生， 也可手动方式产生。当煤量指令达到极限值（高限 H=100，低限 L=0）时，则将发出信号，对机组负荷指令进行增/ 减闭锁。转换器 T1 的作用是实现给煤机的手动 / 自动转换，每台给煤机可投自动， 也可由人工操作， 也可因工作异常而自动地由 T1 切换成手动方式。当 T1 选通 A 端时，转换器 T20 也自动地选通 A 端，这

7、时给煤机 A 的内扰可通过减法器（ 2）、转换器 T20、加法器（ 2）自动进行修正。当给煤机 A 在手动方式运行时，转换器T1 选通 B 端，这时转换器（ +/- ）修正给煤机A 的给煤量。转化器 T2 在给煤机 A 自动方式运行时， 选通 A 端。当 BCS（燃烧器控制系统） 来信号要求 “给煤机 A 转速为最小”时，选通 B 端。当有 MDL（最大偏差限制）信号时，选通 C 端。当 T2 选通 C端时，转换器 T3 同时选通 B 端，使给煤机 A 在一定的速率限制下快速返回到 25%的给煤量。大值选择器的作用是使每台给煤机的最小给煤量为 25%，大值选择器的输出除了去改变给煤量外，还送至

8、 BCS。 ST为给煤机 A 转速信号，它也送至 BCS。当给煤机 A 转速信号大于 50%时，将发出信号给 BCS。2.2 二次风控制系统二次风系统的作用是供给燃料燃烧所需的大量热空气。送风机出口的二次风流经空气预热器的二次风风仓。 在空气预热器出口热二次风道设置热风再循环管道；即在环境温度比较低的时候，将空气预热器出口的二次热风引一部分到送风机的入口，以提高进入空气预热器的冷二次风温度，防止空气预热器的低温腐蚀。每台空气预热器对应一组送风机和引风机。两个空气预热器的进、 出口风道都横向交叉联接在总风道上，用来向炉膛提供平衡的空气流。补偿后总风量作为主控制器 PI1 的反馈信号（测量信号）

9、。主控制器 PI1 的给定值是风量指令，它是由锅炉负荷指令经氧量校正信号校正后与热量信号、实际总燃料量信号、最小风量设定值（ 30%），分别在 3 个大值选择器比较后，取三者的最大值送入主控制器 PI1 ，以保证总风量大于总燃料量，因而保证燃料在炉膛中能完全燃烧。在正常情况下，主控制器 PI1 的输出送到副控制器 PI3 ，副控制器 PI3 有两路输出，一路经转换器 T1、T2、T3 和 T11 到送风机 A，去改变送风机 A 的节距，增加或减少送风机 A 的送风量；另一路经转换器 T5、T6、 T7 和 T12 到送风机 B，去改变送风机 B 的节距，增加或减少送风机 B 的送风量。副控制器

10、 PI3 的反馈信号为送风机 A 和 B 改变后风量信号的平均值。 主控制器 PI1 的输出时副控制 PI3 的给定值，这样保证了稳态时总风量等于所需的风量指令。精心整理页眉内容转换器 T5是用来实现自动 / 手动方式切换。转换器 T6的功能是进行送风机B节距快速返回（RB）到 25 度时的切换。转换器 T7 的功能是送风机定向增 / 减闭锁时的切换。转换器 T8、T12 的功能是送风机 B 接受”送风机节距全关”和 “送风机全开” 信号时的切换。 转换器 T13 和 T14 的功能是平衡送风机 A 和送风机 B 之间的风量。当送风机 A 和送风机 B 都在自动方式时，转换器 T13 和 T1

11、4均选通 B 端，可由运行人员通过操作加减器（ +/- ）来平衡送风机 A 和送风机 B 之间的风量。当送风机 B 都在手动方式时，转换器 T13 和 T14 均选通 A 端，当副控制器 PI3 的输出（跟踪（ T1+T3） /2 ）与 T1 的输出偏差超过允许值时，偏差器（ 1）发出信号，通过转速器 T13 和 T14 的 A 端去加法器（ 1），调整送风机A 的风量以达到平衡送风机A 和送风机 B 之间风量的目的。B 侧补偿后的二次风量信号经函数器f3 （x）分别作用到小值选择器，小值选择器二次风量反馈信号。因此，小值选择器（2）的作用是限制过分地要求开大送风机来提高送风量。2.3 磨煤机

12、出口风温和磨煤机出口风量控制系统磨煤机出口风温和磨煤机出口风量的控制有两种方式，一种方式是指对磨煤机风系统只设置冷风、热风调节挡板， 另一种方式是指磨煤机风系统设置冷风、热风调节挡板和混和风调节挡板，由混和风调节挡板来调节风量。下面介绍的磨煤机风系统是仅设置冷热风调节挡板的风温/ 风量控制系统是一个多变量控制系统， 控制对象的输入量为冷风、 热风挡板的开度指令， 输出量分别为一次风量和磨煤机出口温度。 由于冷风或热风挡板任一挡板开度的变化， 都会影响到风量和温度的调节，因此在负荷变动时，对磨煤机的出口风温和出口风量的控制比较困难。对磨煤机出口风温和磨煤机出口风量控制所采用的方法是：温度调节器的

13、输出在控制热风门的通知，通过一个负的比例环节去控制冷风门，使温度调节器的动作不影响风量；同样， 风量调节器的输出在控制冷风门的同时， 通过一个正的比例环节去控制热风门， 使风量调节器的动作不影响温度。为了进一步改善调节品质，采用了变参数 PI 控制。冷风门和热风门分别有一个手动、 自动切换开关， 他们互为连锁。 当冷风门和热风门投入自动的条件都满足时， 只要两个开关中任意一个切换到自动， 另一个也随之切换到自动； 如果有一个开关投自动条件消失而切换到手动时，另一个也将切换到手动。当出现下列条件时，热风门控制从自动切换至手动；1） BCS不允许投自动；2）冷风门手动；3）温度变送器偏差报警；4）

14、挡板位置不跟随指令；5）操作员选择手动。当出现下列条件时，冷风门控制从自动切换至手动：1） BCS不允许投自动；2）热风门手动；3）风量变送器偏差报警；4）补偿用温度变送器偏差报警；5）挡板位置不跟随指令；精心整理3.1 所示的单回路控制系统就由调节器和广义对象两部分组成，VTVm页眉内容6）操作员选择手动。风量调节的设定值由对应于该磨煤机的给煤机转速通过函数加偏置产生。典型的磨煤机出口温度控制系统如图2.3 所示磨煤机 A 出口温度的测量采用了双变送器的设计。磨煤机出口温度信号经变送器及转换器T1进入温度控制器 PI1 与给定值进行比较，如有偏差，则控制器 PI1 有控制信号输出，通过 T2

15、、T3去改变磨煤机热风挡板的开度， 使磨煤机出口温度恢复到给定值， 同时经过比例器发出一信号去磨煤机一次风量控制系统，改变冷风挡板的开度，以减少磨煤机出口温度控制时对一次风量的影响，以保证进入磨煤机的一次风量为恒定。转换器 T2 的作用是实现磨煤机出口温度控制的手动/ 自动方式切换，自动方式时 T2 选通 A 端，手动方式时 T2 选通 B 端。当 BCS发出指令“关闭热风挡板”时，转换器T3 自动选通 B 端，使 0%作用到磨煤机 A 热风挡板，使挡板迅速关闭。（外扰）f （内BCS，磨煤机出口温度超过高限 93，低于低限 54时通过“三态信号监视器”发出信号给BCS将采取相应的措施。扰）V

16、TreT3 输出信号偏差超过允许的范围时，将发出报警ZT 是热风挡板的位置反馈信号，当该信号与WT（s）Wz（s）Wo（ s）信号及发出“磨煤机不响应指令”，将磨煤机A 出口温度控制系统自动地切换成手动方式。3 控制方式3.1 单回路Vm控制系统单回路控制系统的原理方框图如入Wms3.1 所示（ ）图 3.1 单回路控制系统的原理方框图它是由测量变送器、调节器、执行器及控制对象组成的单闭环负反馈控制系统。图中WT （ s）为调节器的传递函数， Wz（s）为执行器的传递喊出，Wm（ s）为测量变送器的传递函数，Wo（s）x(扰动 )为控制对象的传递函数。 为了便于系统分析， 将测量变送器、执行器

17、和控制对象F(s)作为一个整体看待，该整体称为“广义对象”。这样图 re其等效原理方框图如图3.2 所示，图中o* （s）为广义对象的传递函数。实际上在做对象动态特Wof(s)R2(s)WT(s)Wo*(s)Y1(s)性试验时，总是以调节器的手动输出作为对象的输入信号， 以测量变送器的输出作为对象的输出信号，这样测得的对象特性包括了测量变送器和是星期的特性。Wo1(s)WT1(s)WT2(S)Wz(s)W(s)Wo2(s)图 3.2 等效原理方框图Y2(s)3.2 串级控制系统Wm2(s)串级控制系统原理框图如图3.3 所示Wm1(s)R1(s)图 3.3 一般串级控制系统原理框图WT1 （s

18、）、 WT2(s) 主、副调节器的传递函数；Wo1（ s）、 Wo2（ s）主、副对象的传递函数；Wm1（ s）、 Wm2 （ s）主、副变送器的传递函数；W （ s）调节阀的传递函数；Wz（ s）执行器的传递函数；Wof （s）干扰通道的传递函数精心整理页眉内容串级控制系统具有以下几方面的特点：由于副回路具有快速作用，因此，串级控制系统对进入副回路的扰动有很强的克服能力。由于副回路的存在，改善了对象的动态特性，提高了系统的工作频率。由于副回路的存在，串级系统有一定的自适应能力。4 控制过程分析4.1 给煤机控制系统给煤机控制组态图参见附录 1，如图所示， #5FORRUNIA给煤机运行信号为

19、 1 时 的输出为 S2 端即 的输出值，其值送到 的 S1，同时，RUNEDRDMDAVG给煤机平均指令值送到 的 S2，通过 内 S1-S2 的运算，结果作为输出送到 的 S1 端，FORBIASAVG平均偏置值送到的 S2端和 的 S1端，内经过 S1+S2运算后，其输出送到 的 S1端和 的 S2端作为设定值 SP。FMDMD煤主控输出送入 的 S1 和的 S1端作 PV值，#5MILLBIAS磨偏置值送到 的 S2端，内经过 S1+S2运算后，输出送到 的 S2 端内经过 S2-S1 运算后，输出送入 高/ 低限制器确定输出值（高限 95 或是低限 56 或是 S1输入值）其结果送入

20、 的S3 端作为自动信号值。#5MILLRUNSTG磨煤机运行信号送入 ，其输出值送到 的 S3端和 的 S1 端，的输出跟踪信号 TR，SET#5FORSPEEDMINIA给煤机置最小输出与 #5FORDMD24作为 的 S3 和 S4 端与 S1 通过“或”指令后 输出值送到 S5端确定是否跟踪开关 TS 地址，经过后送到 的 S2 端。#5FORRUNIA给煤机运行信号经过 后输出为 0 送到 S1端， #5FORCOALFLOWFAIL给煤机煤流缺乏信号与 #5MILLOUTLTCTLAUTO磨煤机二次风干燥风调节挡板自动信号送入 的S2、S3 端。若输出为 1，其输出送到 的 S18

21、 端切换手动，同时信号送到 发出报警信号。为给煤机控制操作站，若给煤机为自动状态，则输出为 1，此信号经 送到的 S29端信号为 0，则值为 PV值送到 S1，与的 S2 经后其输出送到确定是否报警，还送到 的 S2端作为 #5MILLBIAM的另一种磨偏置值。 的手动/ 自动信号还送到 S3端，确定磨组出力能力值。输出一方面送到 S2端作为一种设定值， 一方面送到 的 S1 端作为磨组出力能力值，一方面经过 函数运算后确定给煤机指令和 函数运算后判断例外报告。如图 4.1 ，分析知控制站 FC80 的 是设定值，根据 的值是 1 还是 0 来判断是跟踪还是释放， 为 0，则是手动，为 1 则

22、自动，手动时， 的输出跟踪 S1，即设定值。最后通过模拟切换器来选择磨偏置。 是控制输出，通过函数发生器计算出给煤机指令。并且通过高低比较器来知道给煤机指令是否小于24。图 4.1 给煤机控制系统截图4.2 二次风干燥风控制系统图 4.2 磨煤机出口温度设定值原理图精心整理页眉内容如图 4.2 所示，磨煤机出口温度选择和磨煤机出口温度设定经过加法器和函数发生器，后经过 PID 处理，通过控制站来矫正磨煤机出口温度设定值。图 4.3 二次风干燥风调节挡板位置调节原理图图 4.3 ，通过设定值和切换器 到来得出二次风干燥风调节挡板的位置，是在中间位置，全开位置还是全关位置。磨煤机出口温度设定值和出

23、口温度选择通过加法器和高低比较器加上二次风干燥风挡板位置来确定是否切换到手动信号。如图 4.4 ，经过之前的一些处理， FC80的输出设定值 输出 0 时是手动，给煤机出口温度设定值跟踪 的输出。 控制输出的百分比经过函数发生器来得出磨煤机二次风干燥风挡板指令。另 的输出自动手动确定磨煤机出口温度是否自动控制。图 4.4 二次风干燥风控制系统截图4.3 磨煤机出口煤粉分配器控制系统磨煤机出口煤粉分配器组态图参见附录 3，该控制系统的功能是通过 8 号磨煤机出口煤粉分配器操作站输出值经函数发生器后发出出口煤粉分配器指令， 此控制操作为全程手动操作， 跟踪开关 TS 信号地址， TR地址是否跟踪由磨煤机二次风干燥风调节挡板位置确定。同时出口煤粉分配器指令与位置反馈相比较判断煤粉分配器是否正常，否则发出报警信号，提醒操作人员及时控制。图 4.5 磨煤机出