燃烧控制系统

单元机组自动控制系统教师孙国强第3讲讲课要求：保证出勤；认真听讲。联系电话:0464814215404518853553813946021819第三章燃烧控制系统3.1燃烧过程自动控制的任务与对象动态特性一、燃烧过程自动控制系统的任务基本任务是使燃料燃烧所提供的热量适应外界对锅炉输出的蒸汽负荷的需求，同时保证锅炉的安全经济运行。包括三项内容：（1）燃料量的控制。当外界对锅炉蒸汽负荷的要求变化时，必须相应地改变锅炉燃烧的燃料量。（2）送风量的控制。为了实现经济燃烧，必须使送风量与燃料量相适应。燃烧过程的经济性通过过剩空气系数来衡量，过剩空气系数用烟气的含氧量来表示。烟气的含氧量一般用氧化锆氧量计来测量。（3）引风量控制。为了保持炉膛压力在要求的范围内，引风量必须与送风量相适应。炉膛压力的高低关系到锅炉的安全和经济运行。炉膛压力过低，大量冷风漏入炉膛，增大引风机的负荷和排烟损失，太低甚至会引起内爆；炉膛压力高出大气压力，使火焰或烟气冒出。三个控制相互关联，要控制好燃烧过程，必须使燃料量、送风量及引风量三者协调变化。燃料量、送风量必须成适当比例，代表两个成适当比例的变量定义为锅炉的燃烧率（包括给水流量的相应变化）。二、燃烧过程控制对象的动态特性Dtt0002pDt（1）汽轮机用汽量D不变，燃烧率阶跃。有迟延的，无自衡能力。燃烧加强后，锅炉负荷增加，从汽水循环加强到汽压上升，要有一个过程，表现为有迟延；主蒸汽压力是锅炉燃烧是否适应负荷要求的标志。汽压作为燃烧自动控制系统的主要被调量（一）燃烧率扰动下汽压变化的动态特性汽包内水蒸汽的饱和温度随饱和汽压上升，使锅炉内工质和金属蓄热上升，锅炉的蓄热量增加。Dtt000t1pD（2）汽轮机进汽调节阀开度不变，燃烧率阶跃。有迟延、有惯性、有自衡能力。由于燃料量增加后燃烧所放出的热恋始终大于蒸汽带走的热量，最终汽压直线上升，表现为无自衡能力。燃烧率增加，炉膛热负荷增加，汽压迟延后逐步上升，由于进汽调节阀开度不变，汽压的上升使蒸汽流量增加，带走的热量增多，又限制了汽压的上升，最终汽压趋于稳定。Dt00t（二）机组负荷扰动下汽压变化的动态特性（1）汽轮机用汽量阶跃扰动。无迟延、无自衡能力，pT阶跃下降。汽压的下降过程是锅炉施放蓄热的过程。μD,Dt00Dt（2）汽轮机进汽调节阀开度阶跃扰动。无迟延、有自衡能力，pT阶跃下降。调门开度的阶跃，使汽压阶跃下降，由于锅炉蒸发量不变，汽压的下降使进汽量渐少，减缓了汽压的下降速度，最终蒸汽量减小到扰动前的水平，汽压不再变化。燃烧控制对象另两个被调量是烟气含氧量和炉膛负压，分别由送、引风机为控制量。当风机动叶改变位置后，送风量和引风量立即变化，烟气含氧量和炉膛负压的反应很快。三、燃烧过程自动控制的特点（1）锅炉燃烧控制系统的任务是使锅炉的燃烧率随时适应外界负荷的需要。在外界负荷改变时，主蒸汽压力能迅速地、成比例地变化，因此主蒸汽压力可以作为反应锅炉燃烧率是否满足外界负荷要求的被调量，即根据汽压的变化去改变燃烧率，以适应机组负荷的要求。控制对象控制变量被调量燃料量B送风量V引风量GO2烟气含氧量pT主蒸汽压力pf炉膛压力（2）汽压是锅炉的发热量与汽轮机需要能量是否平衡的标志，烟气含氧量O2是燃料量B和送风量V是否保持适当比例的标志，炉膛负压pf是送风量V和引风量G是否平衡的标志。

当机组负荷需要变化时，燃烧控制系统应使B、V、G同时按比例改变，以适应外界负荷的需要，并使pT、O2和pf基本不变；当机组负荷需要不变时，燃烧过程的三个控制量应能迅速消除各自的扰动，保持B、V、G稳定不变（3）烟气含氧量和炉膛负压的惯性和迟延小，主汽压力的调整有一定迟延，如何尽可能及时调整燃烧率使燃烧过程自动控制的主要问题。（4）系统输入信号较多：pT、O2、pf、B、V等，需要准确、快速、可靠测量做保证。3.2单元机组燃烧过程自动控制系统的基本方案一、控制系统的基本原理（一）燃料控制子系统压力调节器燃料调节器+－pTpT0+－B0BB采用串级控制系统。压力调节器（炉的主控制器），使pT等于pT0，燃料调节器调节燃料量，并克服其内扰。（二）送风控制子系统送风调节器KBVV+－送风调节器VV×B氧量调节器－+O2O20+

任务是保证燃烧过程中，燃料量和风量有合适的比例。采用比值控制系统：燃料量B乘以比值系数K作为V的给定值。K—风煤比系数K应该是随负荷、燃料品质变化，需要修正。采用串级调节，主调是氧量调节器，输出K,O20是负荷的函数。副调是送风调节器，调整送风量，克服其内扰。引风调节器f

(t)V++－pfpf0G（三）引风控制子系统

任务是保持炉膛压力在规定的范围内。

采用带有送风前馈的单回路控制系统。

f(t)前馈信号V的补偿器，是一个微分环节，强化前馈信号，稳定炉膛压力。一、中间储仓式制粉系统锅炉燃烧过程自动控制系统的基本方案∑f

(t)++DpbDQ（一）热量信号指燃料进入炉膛燃烧后，在单位时间内所产生的热量。用热量信号代替燃料量。因给粉量难于测量，给粉机转速不能反应煤粉的自发性扰动和煤发热量的变化。Cb—锅炉蓄热系数，表示汽包压力每降低一个单位，锅炉所释放的蒸汽量。热量信号是蒸汽流量信号和汽包压力微分信号之和。即锅炉受热面在单位时间内的吸热量等于蒸汽带走的热量加锅炉蓄热。

无论动态还是静态，DQ都能准确代表燃料量B，只是略有延迟。不仅能反应燃料数量的变化，而且也能反应燃料质量的变化，比给粉量信号更能准确反应燃烧率。t0Bt0Dt0pbt0pbdtt0DQt0μTt0pbdtDt0t0pbt0DQ汽压调节器燃料调节器+－pTpT0+－B0BD送风调节器×VV引风调节器氧量调节器－+O2O20∑f1(x)pbDQf2(x)+－Df(t)++－Gpfpf0O2%设定值0负荷f2(x)（二）燃烧过程自动控制系统的基本方案K

当负荷发生变化时，主汽压力立即改变，汽压调节器输出适应负荷要求的锅炉燃烧率指令B0，送至燃料调节器和送风调节器，同时改变燃料量和送风量。燃料调节器以B0为燃料量给定值，调节的目的是使燃料量适应燃烧率指令；送风调节器以燃烧率指令B0乘以风煤比系数K为送风量给定值，调节的目的是使送风量与燃烧率要求相适应；引风调节器以炉膛压力为被调量，调节的目的是使送、引风量平衡，维持炉膛压力在一定范围内。控制过程结束后，燃料量、送风量、引风量都改变为与机组负荷要求相适应的数值上。

当负荷不变时，燃料侧发生内扰使，由于燃料控制系统的快速动作，迅速消除内扰，可使送风调节器不发生动作。送风量发生内扰时，由于送风调节器的作用能快速自动消除，燃料调节器也不动作，这样各子系统能抑制各子系统内的自发性扰动，稳定负荷。

送风调节器是送风控制系统的副调，进入稳态时：B0=DQ=V/K，所以：V/DQ=K，时热量与空气成比例关系。称为：“热量—空气”系统。它是对燃烧经济性的“粗调”。氧量调节器实现“细调”，它调节烟气含氧量，氧量给定值是负荷的函数，由f2(x)确定氧量给定值与负荷的关系。三、直吹式制粉系统锅炉燃烧过程自动控制系统的基本方案（一）直吹式锅炉燃烧过程调节的特点（1）磨煤机及制粉系统与锅炉燃烧过程紧密地联系在一起，使制粉系统成为燃烧过程自动调节的不可分割的一个组成部分。（2）在适应负荷变化或消除燃料内扰方面反应均较慢，易引起汽压的较大波动。针对其特点可采取以下措施：（1）在改变给煤量的同时，改变一次风量。（2）为尽早消除燃料量的自发性扰动，要及时测量进入磨煤机的给煤量，即要快速准确测出磨煤机的存粉量。磨煤机形式不同测量方法也不同，例如：中速磨和钢球磨可用磨煤机进出口风压差的大小代表，也可用磨煤机的电动功率大小来代表。t给粉量B1-给粉量扰动2-一次风扰动3-给粉量（二）“一次风—燃料”系统

采用一次风量作为燃料控制手段的燃烧控制系统。对于装煤量大的给煤机，改变一次风量以吹出磨中的存粉，是解决制粉系统惯性迟延问题的有效方法。一次风调节器执行机构V1NB+－燃料量调节器执行机构B+－送风量调节器执行机构V+－炉膛压力调节器执行机构Gpfpf0+－控制系统：

当机组负荷增加时，首先由一次风调节器和送风调节器根据负荷指令NB增加一次风量V1和总风量V。用一次风量作为燃料量调节器的给定值，一次风量改变后调节给煤量，使给给煤量跟踪一次风量的变化。（三）“燃料—风量”系统一次风调节器执行机构V1NB+－燃料量调节器执行机构B+－送风量调节器执行机构V+－

直接改变给煤机转速作为燃料控制手段的直吹式燃烧控制系统。用于装煤量小的磨煤机制粉系统。在调节锅炉燃烧率时，首先由燃料和送风调节器根据负荷指令NB改变给煤量B和总送风量V，使之迅速满足燃烧及制粉过程的需要。一次风量V1由一次风调节器根据给煤量调整，使一次风量V与燃料量B成一定的比例关系。3.3单元机组燃烧过程自动控制系统以某300MW直吹式制粉系统为例：6台STOCK8221给煤机对应6台RPB－783中速磨煤机，并与6层燃烧器相对应，每台磨煤机供应一层燃烧器的燃烧。一、燃料量控制系统该系统由给煤量指令B0形成、实际燃料量信号B形成和燃料量控制等三部分组成。（一）给煤量指令B0形成（1）给水温度对锅炉负荷指令的修正。

给水温度校正信号是用实际给水温度与给水温度设计值的差值通过f1(x)产生的，与锅炉负荷指令MB相乘，来对锅炉燃烧率控制之前进行校正。+B0f1(x)×f0(x)＜∑f2(x)f3(x)f(t)给水温度锅炉负荷指令NB－送风量燃油量由于锅炉在不同负荷效率不同，锅炉负荷与燃料量的关系是非线性，用f0(x)将经给水温度修正后的锅炉负荷指令转换成锅炉燃料量指令。（2）送风的限制。将锅炉的总风量经f2(x)转换成该风量可完全燃烧的燃料量，与总燃料指令一起输入到低值选择器，以保证燃烧过程中始终是当前总风量所允许的燃料量大于总燃料量。

f(t)是一个超前/滞后校正器。功能是：在输入增加时具有惯性作用，使输出滞后输入增加；在输入减小时，使输出超前输入减少。目的是：当锅炉负荷指令NB增加时，保证先加风后加煤；减负荷时先减燃料，后减风。

f3(x)是将进入锅炉的暖炉燃油折算成煤量，用经风量限制的总燃料量减去该折算值，最后形成给煤量指令B0。（二）给煤量的测量与校正给煤量是由电子重力式皮带给煤机的称重装置给出。称重装置可测量单位长度皮带上煤的质量和皮带的转速，二者相乘作为给煤量输出。总给煤量是所有给煤机给煤量的总和。f6(x)×∑△ABCDEFA∑K∫M/A×÷BPI2+－+－给煤量给煤量信号煤的单位发热量热量信号燃油发热量发热量校正0.85～1.15煤发热量计算值煤实际发热量总给煤量用热量信号进行校正。总给煤量乘以煤的单位发热量为给煤发热量的计算值，称为理论发热量。热量信号减去燃油发热量作为煤的实际发热量。二者偏差经PI2、M/A站和f6(x)运算，输出发热量校正信号。煤的发热量计算值经校正后再除以煤的单位发热量，得到与煤量指令单位一致的给煤量信号。

M/A站的作用是当热量信号的测量变送器故障或锅炉负荷变化过大时，使热量校正调节器PI2推出自动，由运行人员手动输出校正值。

f6(x)的作用是将调节器PI2的0～100％输出转换成范围为0.85~1.15的热量校正系数，其初时值为1。（三）燃料量控制给煤量指令B0与给煤量信号B的偏差送入燃料调节器PID1，经PID运算、M/A站，形成燃料控制指令Fd并行地送给各给煤机，控制给煤机转速控制给煤量。

f4(x)是比例前馈调节器，B0经f4(x)后作为前馈信号直接作用于系统，以提高系统的反应速度。总风量燃油量nA0PID1f0(x)△∑M/A×＜f(t)f1(x)f2(x)f3(x)K∫d/dt∑f4(x)∑≯≮M/A＜f5(x)+B0给水温度锅炉负荷指令NB+－－B给煤量信号A磨煤机一次风量A给煤机转速指令+A－FbBCDEFFdFd给煤机转速控制原理：燃料主控指令Fd和M/A站输出的运行人员手动偏置Fb叠加后，经上、下限幅、M/A站、低值选择器，最终形成给煤机转速指令na0。通过M/A站运行人员能直接改变给煤机转速偏置Fb，实现各给煤机之间负荷的合理分配。一次风量信号输入到f5(x)，将其转换成该一次风量下允许给煤量（给煤量上限值）对应的转速信号，该信号与燃料调节器发出的转速指令通过低值选择器选择小者输出，以保证磨煤机在运行中空气量有一定的富裕量，防止磨煤机堵塞。二、送风控制系统

送风系统：一般配有一、二次风机各两台。一次风机负责将煤粉送入炉膛，而锅炉的总风量主要由二次风来控制，由于满足炉膛内燃料燃烧所需要的氧量，以保证燃烧的经济性和安全性。二次风由两台轴流式送风机供给，通常通过改变送风机入口动叶节距来控制二次风量的大小，用二次风档板来维持二次风箱与炉膛差压为给定值，从而控制二次风速的大小。所以送风控制系统包括送风量控制系统和二次风档板控制系统。某300MW送风控制系统可分为氧量校正、风量定值形成、送风调节和风机动叶控制等四个部分。（一）氧量校正回路主蒸汽流量代表机组负荷，经函数器f0(x)运算后，形成随负荷变化的氧量定值，再加上来自M/A1站给出的偏置形成氧量给定值O20。

氧量调节器PI1的作用是使氧量测量值与给定值相等，输出经M/A1站和f1(x)后，形成氧量校正信号。

f1(x)接受PI1的0～100％输出，并转换成范围为0.8~1.2的输出，形成风/煤比校正信号K02。×K∫△TAAf1(x)∑f0(x)×＞f2(x)f3(x)f4(t)A△K∫闭锁指令增/减回路∑f5(x)∑△TAATAT闭锁指令增/减与防喘振回路f(x)T闭锁指令增/减与防喘振回路f(x)AA－++－+++－PI1PI20%100%M/A3M/A2M/A1O20K02BB0V0VVdVb送风机A动叶送风机B动叶风量指令最小值燃料量指令总燃料量主蒸汽流量D烟气含氧量O2氧量校正送风量定值送风调节动叶控制（二）送风量定值V0的形成

V0是利用高值选择器选择的，其值取自下列四种信号中的最大者：（1）总燃料量信号B经f2(x)，乘以K02，所得的风量请求值。（2）锅炉主控燃料指令B0经f3(x)，乘以K02，所得的风量请求值。（3）锅炉主控燃料指令B0经f3(x)，乘以K02，并经f4(t)的超前/滞后处理后，所得的风量请求值。（4）吹扫风量或最小风量指令。（三）送风量调节

送风量调节器PI2，使V＝V0，输出与来自V0的前馈信号叠加，形成送风控制指令Vd。分别送至两台送风机的M/A站。f5(x)是调节前馈作用V0的强弱。闭锁指令增减环节，是防止送风量引起炉膛压力大幅度波动。（四）风机动叶控制与保护风量控制指令Vd，加上运行人员的手动偏置Vb作为送风机动叶控制指令，经M/A站、切换器T、闭锁指令增减环节和防喘振环节输出，去控制锅炉的送风量M/A2输出偏置信号Vb。系统出现异常或故障时，系统的保护措施：（1）氧量校正调节器的自动/手动切换条件：①主蒸汽流量信号故障；②两台送风机均为手动；③两个氧量信号均故障。（2）送风调节器的闭锁增减1）炉膛压力高于某一值时，闭锁增；2）闭锁减的条件：①炉膛压力低于某一值；②风量指令小于或等于最小风量指令；③风量指令小于实测总燃料所需的风量。（3）风量控制调节器的自动/手动切换条件：①A(B)引风机处于手动状态；②A(B)送风机停止；③FSSS发自“自然通风请求”信号；④SCS发来“关送风机A(B)动叶”信号；⑤风量信号故障；⑥燃料量信号故障。（4）送风机动叶控制指令的闭锁增减：1）闭锁增条件①炉膛压力高于某数值；②A送风机处于自动状态且控制指令大于或等于上限，B送风机处于手动状态；③B送风机处于自动状态且控制指令大于或等于上限，A送风机处于手动状态。1）闭锁减条件①炉膛压力低于某数值；②A送风机处于自动状态且控制指令小于或等于下限，B送风机处于手动状态；③B送风机处于自动状态且控制指令小于或等于下限，A送风机处于手动状态。（5）超驰开/关送风机动叶：1）当SCS发出“建立空气空道”信号时，减使两台送风机动叶以一定速率开至100％；

2）当SCS发出“关闭送风机动叶”信号时，减使两台送风机动叶以一定速率关至0％；“建立空气空道”：是指引风机启动前为保证气流通畅和烟道两侧二次风风量与风压的平衡所采取的措施。（6）防喘振保护。根据二次风量指令和送风机的特性曲线，计算出风机动叶对应不同流量下的最大动叶开度，以此作为A(B）送风机动叶开度的限制值，防止送风机进入不稳定区而发生喘振。无论处于自动还是手动均有效。三、炉膛压力控制系统分为：炉膛压力调节、引风机动叶控制和低炉膛压力保护等几个部分（一）引风量的调节炉膛压力给定值pf0由M/A2给定。前馈信号来自两台送风机动叶的平均指令Vf。△K∫f1(x)闭锁指令增/减回路∑TAA0%100%∑△TAATAAT闭锁指令增/减与防喘振回路闭锁指令增/减与防喘振回路∑∑f(x)f(x)K≯∑A△0%M/A1M/A2+－+++－PIpf0炉膛压力pfVf△p1GdGb－+低限压力MFT动态修正值引风机A动叶引风机B动叶送风机动叶平均指令f(x)调整前馈作用的强弱。炉膛压力调节器PI输出引风机的控制指令Gd。（二）风机动叶控制与保护与送风机动叶的控制与保护很相似。（三）低炉膛压力保护当炉膛压力低于某一限值，比较器输出负值，经比例调节器输出。高值限制器设置高限为零，防止炉膛压力大于低限压力时误动。MFT动态修正回路根据发生MFT前机组的负荷值，按一定比例瞬间动态关小引风机动叶开度，并保持一段时间后再以斜坡变化，回到发生MFT前瞬间的开度数值上，并恢复炉膛压力的正常调节。四、一次风压控制系统控制一次热风母管压力（或一次风速）。

一次风压的给定值pV10：由给煤量指令Fd（或锅炉负荷指令NB)经f(x)给出，并与设定的正负偏置相加最终形成pV10。

一次风机最大允许开度由改风机入口体积流量经函数器给出的最大动叶开度，防止风机进入喘振的危险区。

MFT时，或某台一次风机跳闸时，切换器T连锁到全关位置。V1dT1△K∫∑△TAATAA<<T2f(x)f(x)∑f1(x)A－+－+++一次风压pV1给煤量指令FdpV10PIM/A1M/A20%一次风机A动叶一次风机B动叶一次风机A动叶最大允许开度一次风机B动叶最大允许开度V1b五、二次风控制系统（一）燃料风档板控制系统A、B、C、D、E、F六层为燃料风，也称为一次风的周界风。其作用是：1）提供一次煤粉以适当的空气，来补充由于煤粉高度集中，在燃烧初期可能出现的氧量不足，以利于煤粉气流着火和燃烧的扩展。2）可以防止一次风偏斜和煤粉离析，避免气流冲刷炉墙形成大量还原性气体而结焦。3）高速的周界风还可增强卷吸高温烟气的能力，由利于煤粉气流着火。4）它还对一次风喷口起到冷却保护作用。AABBBCCCDDDEEEFFCFGCFHFF燃烬风辅助风燃油风燃料风f(x)f(t)∑TAAT2T1f(x)f(x)f(x)f(x)A1A20%100%M/A层给煤指令层给煤指令燃料风档板燃料风档板开度A1AAA2ABB1BBB2BCC1CCC2EFD层给煤指令：来自相应层给煤机（或给粉机）转速，经f(x)，形成燃料风档板开度指令。f(t)超前/滞后环节。当发生MFT时或本层给煤机转速测量信号故障时，本层燃料风档板控制切手动；当FSSS发出关本层燃料风档板控制指令时，切换器T1和0％给定器A1，超驰关燃料风档板；当FSSS发出开全部燃料风档板控制指令时，切换器T2和100％给定器A2，超驰开燃料风档板。（二）辅助风档板控制系统

辅助风是二次风的主体，它的作用是调整二次风箱和炉膛之间的差压，从而保持进入炉膛的二次风有适当的流速。

BC、DE、FF层为辅助风，AB、CD、EF层为燃油风。当某层燃油推出运行时，该层燃油风档板和辅助风档板共同参加二次风箱和炉膛之间差压的调节。差压给定值是锅炉负荷指令的函数再与偏置量的叠加。

f1(x)是为了保证在高负荷时有足够的空气量，用较高的差压来维持较高的风速，使煤粉充分混合；在低负荷时，炉内燃烧强度低，应维持较低差压，用降低风速来保证正常燃烧。PITAAf1(x)∑△K∫∑TAAT1T2f(x)f(x)f(x)f(x)辅助风档板A1A2100%0%M/A4M/A1+－NBDpDp0FF层二次风箱/炉膛差压锅炉负荷指令DE层BC层∑TAAT4T5f(x)f(x)f(x)f(x)燃油风档板A4A5100%0%M/A5AB层T3A330%T6f2(x)÷CD层EF层Dd燃油流量投入油枪层数NBDp0当差压过高或过低、以及发生MFT时，本层辅助风档板控制切手动；当FSSS发出关本层辅助风档板控制指令时，切换器T1和0％给定器A1，超驰关辅助风档板；当FSSS发出开某层辅助风档板控制指令或差压高限报警时，切换器T2和100％给定器A2，超驰开辅助风档板。（三）燃油风控制系统

f2(x)给出该层燃油流量与燃油风档板开度的对应关系。当本层未投油枪时，由T6选择辅助风差压控制指令Dd控制该层燃油风档板开度。当FSSS来某层点火指令时，通过T3和20％给定器A，减对应层燃油风档板强制在点火位；当FSSS来关某层燃油风档板控制指令时，切换器T4和0％给定器A，超驰关本层燃油风档板；当FSSS发出开某层燃油风档板控制指令或差压高限报警时，切换器T5和100％给定器A，超驰开相应层燃油风档板。（四）燃烬风档板控制系统燃烬风是从燃烧器最上两层的二次风喷口进入炉膛，主要用在锅炉高负荷段。其作用是降低炉膛火焰中心，减小烟气中NOX的生成量，同时也为煤粉颗粒的后期燃烧提供适当的空气。M/A1f1(x)∑f(x)f(x)f(x)f(x)OFG燃烬风档板f(x)f(x)f(x)f(x)TAATAA∑f2(x)f3(x)TAA∑NBM/A2M/A3OFH燃烬风档板锅炉负荷指令f1(x)NB炉膛50％负荷下，两层燃烬风档板全关；50％～70％负荷段OFG层燃烬风由全关到全开；70％～100％负荷段OFH层燃烬风由全关到全开。由f1(x)、f2(x)、f3(x)实现。由锅炉负荷指令来控制燃烬风档板的开度。附：本厂燃烧自控系统（资料来源：热工培训教材）第一章

磨煤机负荷控制系统

一、过程控制设备

我厂的制粉系统采用的是正压直吹式制粉系统，磨煤机为GEC-ALSTHOM生产的双进双出钢球磨煤机。磨煤机型号为BBD4060BIS。每台磨煤机的出力为71.2t/h。共有三台磨煤机，每台磨煤机又分为驱动侧和非驱动侧。每侧对应一台给煤机。给煤机为电子称重型，并且采用变频调速。原煤从给煤机出口落入混合箱，在混合箱中受到一次旁路风的预干燥，然后借助磨煤机耳轴进入磨煤机，螺旋输送机通过其旋转运动把煤推入磨煤机，接着通过旋转体内部的钢球运动把煤磨成粉状。一次热风通过耳轴的中央管道进入磨煤机。它能把煤吹干，并通过中央管道的周围的耳轴环型套筒把煤粉从磨煤机中送出。

磨部分的控制主要包括以下几个系统：磨负荷控制系统，磨煤位控制系统，磨风量控制系统，磨出口温度控制系统。

磨负荷的控制是通过调节进入耳轴中央管道的一次风量加以实现的。每台磨的驱动侧和非驱动侧在相应半磨运行时可实现单侧控制。

二、控制功能说明

（一）磨负荷指令的形成

磨负荷指令来自两路：一路来自燃料主控，另一路来自填充/预热阶段负荷设定点。这两路指令在逻辑控制下可在磨控制的不同阶段实现切换。

来自锅炉主控的负荷指令经函数转换后形成总燃料指令，总燃料指令再与锅炉风量对应的燃料量进行低选，所得值再减去燃油量对应的煤量，便得到燃料主控的燃料量指令。总燃料量经热量校正计算后，送入燃料主控。在稳态时，燃料主控保证总燃料量与燃料主控的燃料量指令相等。燃料主控的输出分别作为三台磨的负荷控制指令。对于每台磨，负荷指令又可在操作员的干预下加减一定的偏置值分别作为驱动侧和非驱动侧的负荷指令。以下以驱动侧为例介绍磨负荷控制的控制功能及相关的逻辑控制部分。（二）测量信号的获取

通过磨驱动侧的一次风量的测量：

：

在通向磨耳轴的一次风管道上安装了单机翼型风量测量元件，测量元件前端迎风侧和侧面连接两压力取样管，当有风流过时，两取压管存在一定压差，此压差由一差压变送器测量，差压变送器信号经开方运算，再经磨冷热一次风混合后温度补偿得到驱动侧的一次风质量流量。操作员根据磨实际运行情况在操作站上输入密封风率，及非驱动侧的漏风率，与一次风质量流量相加得到校正后的通过磨驱动侧的一次风质量流量。

（三）控制回路分析：

在磨填充/预热阶段，磨负荷的设定值来自磨填充/预热指令。当磨出口温度达到75度，或预热达到一定时间，预热阶段结束。若差压煤位信号正确，且电子耳提供高于35%的煤位信号持续达2分钟时，磨填充阶段结束，此时磨负荷指令切至来自燃料主控的负荷指令。稳态时，磨驱动侧负荷控制站的一次风量与磨负荷指令相等。磨驱动侧负荷控制站的输出经过一超弛小选控制算法，与实际风量进行小选保证燃料量小于风量，超弛输出直接送到模拟量输出通道去控制现场执行器动作，以改变一次风量进而改变磨驱动侧的负荷。

三、相关逻辑控制

1、磨驱动侧负荷控制站切手动条件（1）磨驱动侧负荷控制站设定值和一次风量值之差超过高限达一定值延时3秒（2）磨驱动侧负荷控制站设定值和一次风量值之差低于低限达一定值延时3秒（3）BMS来关磨驱动侧一次风挡板使控制站切手动（4）两台送风机控制站均切手动

2、磨负荷控制一次风挡板联锁逻辑（1）BMS来关磨驱动侧一次风挡板（2）来自风/煤偏差限制回路要求降低煤流量，一次风负荷调节挡板接受经偏差限制回路的磨负荷指令第二章磨煤位控制系统

本厂的双进双出钢球磨煤机在正常运行时，必须维持磨煤机中煤位在一定值，以保证原煤在磨煤机中保持最佳状态的磨削。磨煤机中煤位的维持是通过调节给煤机转速实现的。下面以磨驱动侧为例说明磨煤位控制系统的控制功能及相关的逻辑控制。一、控制功能说明（一）磨煤位的测量磨煤位的测量比较特殊，磨煤位的测量在本系统中采用了两种测量方法：一种是差压测量法，另一种是噪声法。1、差压测量法原理：差压测量是利用增压容器的气泡器原理。增压空气在磨上部和下部注入煤粉层。上部高于煤粉层，下部在煤粉层底部。当磨煤机中存有一定煤粉时，磨中就形成了一定的煤位。此煤位的存在使得两测量管路之间产生一压差。测出此压差值，经函数转换就得到磨煤机中的煤位。为防止差压测量管路堵塞，测量系统设计了吹扫管路，在差压测量过程中，周期性地对测量管路进行吹扫，保证测量的准确性。

2、电子耳噪声测量法：磨煤机中的煤是在与钢球的碰撞，摩擦过程中碾磨成煤粉的。随着煤量的增加，钢球与钢球之间的煤量增加，磨轧过程中的噪音便减小。电子耳测噪声法正是利用这一原理测量磨中的煤位。在磨煤机外壳安装一个迈克（即电子耳），此迈克用来感知噪音的强度，并把噪音的强度转化为mV信号,送到MCS-2000噪音变送器。噪音变送器再将此mV信号转化为标准的4～20mA信号对应一定的煤位值传送到DCS。

（二）功能说明煤位的设定值由操作员手动设定。噪声法测量煤位值经磨负荷校正曲线校正得到“有效煤位值”。差压信号经一函数转换后也得到“有效煤位值”，差压煤位值在吹扫过程中自动保持在吹扫前的煤位值上。操作员可手动切换煤位测量方式。给煤机转速的控制分为两个阶段：即填充阶段和正常煤位控制。预热阶段结束后，进入填充阶段，给煤机以最低限速度启动，然后按照1.5%/分的梯度逐渐增加给煤机的速度。此时，磨煤机出口温度和最低温度设定点之间的差值来控制给煤机转速；目的是为了限制给煤机转速，从而防止磨煤机出口温度过低。当差压测量煤位信号正确，且电子耳提供的煤位值高于35%持续达2分钟，磨填充阶段结束，逻辑控制自动触发给煤机转速切向煤位控制。

二、相关的逻辑控制

1、磨驱动侧煤位控制站切手动条件：（1）磨驱动侧煤位设定值和煤位测量值偏差超过高限延时3秒（2）磨驱动侧煤位设定值和煤位测量值偏差低于低限延时3秒（3）BMS来置磨驱动侧给煤机零转速指令同时切磨驱动侧煤位控制站为手动2、磨驱动侧给煤机转速置控制位BMS来置磨驱动侧给煤机转速控制于控制位3、磨驱动侧给煤机转速置零BMS来置磨驱动侧给煤机转速于零第三章磨出口温度控制系统

在磨正常运行时，保证磨煤机的出口温度在一定范围内对机组正常经济运行有积极的意义。磨出口温度太高，容易引起磨着火，磨出口温度过低，进入炉膛的煤粉可能未得到充分的干燥，又不利于煤粉的引燃。因此设计了磨出口温度控制系统。磨出口温度是通过调节进入磨的一次冷风调节挡板，和一次热风调节挡板来实现控制的。每台磨设计一套磨出口温度控制系统。

一、控制功能说明（一）测量信号的获取1、磨出口温度磨出口的驱动侧和非驱动侧均安装了测温热电偶。这两个温度值经高选后作为磨温度控制器的PV值。

2、磨出口温度设定值当磨在额定工况时，出口温度控制在90度为最佳值。在磨预热阶段，磨出口温度设定点比正常控制时高10度。（二）磨出口温度主控制器为比例积分控制器其输出在30%～80%之间时，一次热风调节挡板保持不动，只通过调节一次冷风挡板来控制磨出口温度。二、相关的逻辑控制1、磨出口温度主控制器（即磨冷风控制站），磨热风控制站切手动条件：（１）磨出口温度主控制器的PV值和SP值之差超过高限延时30秒（２）磨出口温度主控制器的PV值和SP值之差低于低限延时30秒（３）

BMS来关磨冷热一次风挡板指令2、磨冷热风控制挡板置控制位BMS来置磨冷热风控制挡板于控制位3、磨冷热风控制挡板置关位BMS来置磨冷热风控制挡板于关位第四章磨风量控制系统

磨风量的控制是通过调节磨一次旁路风挡板的开度来实现的。我厂的制粉系统共设计了六套磨风量控制系统。每台磨有驱动侧和非驱动侧两套旁路风控制。下面以磨驱动侧为例介绍该系统。

旁路风主要起预干燥作用，磨驱动侧出口温度和最低限温度设定点之差经比例积分作用，其输出经最低流量设定点限制和最高流量设定点限制后作为流量控制器的流量设定点。设定点和总风量差值送入比例积分控制器，其输出经一手动/自动控制站直接去控制一次旁路风挡板的开度。

（一）磨驱动侧总一次风量的获得冷热一次风混合后分两路进入磨。一路去驱动侧，另一路去非驱动侧。每一路又分为两路进入磨的单侧。一路去磨煤入口的混合室，此一路即为旁路风；另一路直接由磨耳轴进入磨体，该路为‘负荷’风。磨驱动侧总一次风量的一次测量元件安装在旁路风和‘负荷’风分叉之前的总管道上。此风量经风温补偿后再加上非驱动侧泄漏量和密封风泄漏量便得到磨驱动侧总一次风量。(二)磨驱动侧旁路风控制指令的形成磨驱动侧出口温度和磨出口最低限温度设定点输入到一比例积分控制点，比例积分控制点的输出经最高限流量设定，最低限流量设定限制后作为旁路风流量控制站的设定值。

相关的逻辑控制1、旁路风流量控制站切手动条件：1旁路风流量控制站入口偏差高于高限延时三秒。2旁路风流量控制站入口偏差低于低限延时三秒。3BMS来关旁路风控制挡板信号同时切旁路风流量控制站为手动。2、旁路风控制挡板置控制位BMS来置旁路风控制挡板为控制位3、旁路风控制挡板置关位BMS来置旁路风控制挡板为关位

第五章送风控制系统

送风控制作为燃烧控制的一部分，既要保证锅炉燃烧燃料所需要的风量，又要维持最佳经济燃烧。

一、过程设备我厂的两台送风机采用的是上海鼓风机厂生产的动叶可调轴流式风机，其型号为FAF19—9—1。其额定流量为134.6立方米/秒，动叶调节范围为－30°~＋20°。二、控制功能分析我厂的送风控制采用氧量校正，同时设计了防喘振保护回路。氧量控制器的设定值与锅炉负荷存在一函数关系。系统允许操作员在操作站上输入偏置值以修正氧量设定值。四个氧化锆探头测得的氧量值经过平均值算法运算作为氧量控制器的PV值。当氧量设定值与实测氧量值之间有偏差时，氧量控制器进行运算，其输出作为一比率值修正风量主控制器的设定值——来自锅炉主控的风量指令。在机组负荷指令变化较快时，当风量受燃料量限制或风量指令在最小时，氧量控制器输出被冻结，氧量控制器的输出在0.8～1.2之间修正来自锅炉主控的风量指令。这之前，送风指令经过与进入锅炉的总燃料量对应的风量进行大选，保证进入锅炉的风量总是大于燃烧所需要的风量，保证在加负荷时，先加风，后加煤。风量指令与总风量的偏差经比例积分运算器运算，其输出经过两个与送风机出口压力PID输出的超弛算法分别送到两个送风机控制站去控制相应的送风机动叶调整适当的角度以获得锅炉燃烧所需要的风量。运行员可在操作站上设置偏置值以实现对两个送风机的偏置控制。但此偏置值只能在两送风机控制站均处于自动时才能由运行人员设置，当任一送风机控制站处于手动状态时，逻辑自动强制此偏置值为零。（一）测量参数的获取1、总送风量每台送风机安装了两个流量变送器，并在送风机出口安装了两个测温热电偶，该两个温度值经低值选择算法后的输出对两个送风流量值分别进行补偿计算。补偿计算后得到的质量流量值再经坏值判断逻辑或操作员选择得到该送风机的风量值。两送风机的风量值相加后再与总的一次风量相加得到总风量值。2、送风机出口压力测量在两台送风机的出口均安装了压力测量变送器用于测量送风机出口压力。（二）逻辑控制部分1、送风机站切手动条件：（1）当发生主燃料跳闸（MFT）时（2）相应送风机停运，或运行中跳闸延时30秒（3）风流量坏值（4）两引风机控制站全在手动方式（5）当相应送风机失速信号发生延时15秒（6）送风主控的总风量与风量指令偏差超过高限延时15秒（7）送风主控的总风量与风量指令偏差低于低限延时15秒2、氧量控制器切手动条件（1）送风主控在手动（2）风量指令小于最小值（3）

氧量坏值（4）送风公用指令在最大3、送风主控切手动条件（1）总风量坏值（2）A侧两风流量偏差超过一定限值，且操作员未旁路此项切手动条件（3）B侧两风流量偏差超过一定限值，且操作员未旁路此项切手动条件（4）两送风控制站均在手动（5）炉膛压力主控在手动4、送风机指令闭锁增条件（1）炉膛压力高超过一定值（2）相应送风机出口压力超过一定值5、送风机指令闭锁减条件（1）炉膛压力低于一定值（2）偏差限制系统激活时，在炉膛内有火的前提下，若总燃料量与总风量之差超过一定值则闭锁送风指令减；当发生闭锁增时，逻辑将送风指令赋给送风指令高限，当发生闭锁减时，逻辑将送风指令赋给送风指令低限。6、送风机动叶超弛开条件（1）顺控系统来开送风机动叶。（2）送风机出口，入口挡板开联锁开送风机动叶。7、送风机动叶超弛关条件顺控系统隔离送风机信号来关送风机动叶。第六章炉膛负压控制系统

一、概述炉膛压力控制系统在机组正常运行及锅炉跳闸时都必须保持炉膛压力在一定范围内，一般来说，锅炉为负压燃烧。若炉膛负压过小，再因炉膛压力时有波动，易引起向外冒烟喷火事故，甚至引起爆炉，对锅炉的安全性不利；若炉膛负压过大，炉膛漏风量增大，炉膛内温度降低，影响燃烧和热交换，同时增加了排烟热损失和引风机电耗，对机组的经济性不利。因而维持一定的炉膛负压对机组安全经济运行有重要的意义。炉膛压力的控制主要是调节两台轴流式引风机的动叶，通过与送风的平衡得以实现的。

二、过程设备我厂的两台引风机采用的是上海鼓风机厂生产的动叶可调轴流式风机，其型号为SAF28——15—1，设计流量为306立方米/秒,动叶调节范围为－30°~＋25°。三、系统说明及分析（一）功能控制部分炉膛压力由三个测点引出，经三取中算法送入炉膛压力主控制器，炉膛压力与给定值之差经比例积分作用后输出。为保持送，引风两个子系统协调动作，总的送风指令与总的一次风指令加权之和作为前馈信号。当两个引风手/自动站均处于自动时，操作员可手动设定一偏置值，以平衡两引风机的负荷。系统还设计了防内爆保护功能。当发生主燃料跳闸时，切断燃料，炉膛灭火，炉膛压力大幅度下降。为减小炉膛压力下降的幅度，应瞬间关小引风机动叶的开度,以防锅炉内爆的发生。

（二）逻辑控制部分1.引风机控制站切手动条件：1)炉膛压力选中值与其它两值偏差超过允许值2)三个炉膛压力值均为坏值3)FSSS切引风机站置手动4)引风机停或运行中跳闸延迟30s切手动2.炉膛压力主控切手动条件：1）两台引风机站均切手动；2）引风机动叶的超弛开关逻辑控制：3）当顺控系统开A，B引风机动叶或两台引风机跳闸后5分钟,相应引风机动叶超驰开。4）当顺控系统关A，B引风机动叶，相应引风机动叶超驰关。

第七章热一次风联箱压力控制系统

在机组正常运行时，维持热一次风联箱压力在合适值对机组的安全经济运行有重要意义。热一次风联箱压力过高，会加速磨管道的磨损；热一次风联箱压力不足，又会造成磨出力的不足。热一次风联箱压力控制系统的正常投入对磨控制系统的工作有重大的影响。我厂的两台一次风机为上海鼓风机厂生产的离心式风机。型号为1854B/1182。热一次风箱联箱压力的调节是通过调节一次风机入口导叶的角度来实现的。

一、控制功能分析

热一次风联箱压力控制采用串级控制。主调节器为带有前馈信号的PID控制器。副调节器为比例积分控制器。副调节器的PV取自两一次风控制站输出的加权平均值。当两个一次风入口导叶控制子站均处于自动时，操作员可手动设定一偏置值以使两控制站的输出存在一定的偏差，这就保证了控制作用在两台一次风机之间的平衡。此外，热一次风联箱压力控制系统的主控制器接受三台磨负荷一次风指令之和为前馈信号。当磨负荷指令变化时，此前馈信号迅速通过热一次风联箱压力控制系统对一次风入口导叶的角度进行改变，提前对磨负荷风的变化作出反应，保证热一次风联箱压力维持在合适的值上。

（一）测量信号的获取热一次风联箱压力在热一次风联箱上安装了两个压力取样点。这两个压力值经坏值判断后选取好值，当两个压力值均为好值时，操作员可选则择其中一个作为控制系统的过程值。（二）相关的逻辑控制1、一次风机入口导叶控制站切手动条件：（1）相应一次风机停运或运行中跳闸（2）热一次风联箱压力控制系统的主控制器输入偏差超过高限延时10秒（3）热一次风联箱压力控制系统的主控制器输入偏差低于低限延时10秒（4）两个热一次风联箱压力测点均为坏值（5）两个热一次风联箱压力值之差超过允许值，且操作员未旁路此项切手动条件2、一次风机入口导叶联锁控制相应一次风机停运置一次风机入口导叶为全关位。第八章燃油控制系统我厂的燃油为轻柴油，燃油工作温度为40度。油燃烧器布置了四角三层。一、控制功能说明（控制功能图如下）燃油控制系统在正常工作时通过调节燃油调节阀控制燃油流量。当燃油压力低于设定的最小值时，则通过调节燃油控制阀控制燃油压力。系统设计了一个流量控制器，一个压力控制器和一个超弛选择器。当燃油压力正常时，压力控制器被旁路，此时燃油控制阀控制燃油流量。当燃油压力低于燃油系统正常工作所允许的最小压力设定点时，压力控制器和流量控制器的输出经超弛大选后去控制燃油控制阀。二、相关逻辑控制燃油控制阀控制站切手动条件（1）当选择燃油压力控制时，若以下任一条件成立：燃油压力控制站输入偏差高于高限延时三秒燃油压力控制站输入偏差低于低限延时三秒（2）当选择燃油流量控制时，若以下任一条件成立：燃油流量控制站输入偏差高于高限延时三秒燃油流量控制站输入偏差低于低限延时三秒

第九章二次风箱/炉膛差压控制系统为保证锅炉内良好的燃烧工况，对二次风速，二次风率有一定的要求。二次风箱/炉膛差压控制系统即为此设计。二次风包括燃料风，辅助