CN111515009A - 一种无最低煤量限制的全变频式制粉***及调试方法 - Google Patents

Abstract

一种无最低煤量限制的全变频式制粉***及调试方法，原煤仓通过下煤管连通至皮带给煤机，皮带给煤机通过落煤管连通至辊式磨煤机的磨盘上；所述的辊式磨煤机的磨盘由磨煤机电机通过减速机驱动旋转，磨煤机电机的转速通过磨煤机变频器调节；进而调节磨盘的转速，调节碾磨出力的大小；所述的皮带给煤机通过给煤机电机驱动，给煤机电机通过给煤机变频器4控制实现调速；本发明利用磨煤机磨盘与给煤机皮带转速的协同调整，实现了给煤量与碾磨出力的深度匹配，从而将现有皮带给煤机设置的最低煤量限制完全取消，制粉***的出力可以从零开始调节，这保证了锅炉变负荷过程中，增减磨煤机时，总煤量的不发生跃变，从而保证了炉内燃烧稳定、汽温汽压稳定。

Description

一种无最低煤量限制的全变频式制粉***及调试方法

技术领域

本发明涉及一种火电厂煤粉磨制***，具体涉及带变频调速功能的电机驱动的中速辊式磨煤机与电子称重式皮带给煤机组合构成的一种无最低煤量限制的全变频式制粉***及调试方法。

背景技术

目前，火电厂内普遍采用了″变频式给煤机+定频式磨煤机″的制粉设备组合。在这一组合中，磨煤机的驱动电机是定频的，其带动磨盘旋转的转速是恒定值，而电子称重式皮带给煤机，其驱动电机带有变频器，皮带的转速是可以连续调节的，给煤机的煤量调节就是依靠皮带转速的变化实现的。由分析可知，上述装置的出力调节功能，完全依靠给煤机的给煤量调节实现。火电厂燃煤制粉的工艺流程如图1所示。原煤斗储存的小煤块，在重力作用下，落到给煤机的皮带上。通过皮带转速的快慢变化，就能调节落入磨煤机里的煤量大小。磨煤机利用磨辊与磨盘间的相对运动，将掉落到磨盘上的煤块碾磨，成为煤粉。一次风(空气)将煤粉吹起，经过磨煤机分离器时，细煤粉被吹进炉膛参与燃烧，粗煤粉则被分离后，重新进入磨煤机里碾磨，直到粒径达到使用要求。

如图2所示，中速辊式磨煤机的磨辊，位于磨盘的上方，磨辊的位置是固定的，而磨盘在驱动电机的带动下旋转，二者之间就有了相互运动。从给煤机皮带落下的煤块，掉至旋转的磨盘上，当其转到磨辊区域时，就会受到磨辊的碾磨。磨盘上掉落的煤块通常都不是均匀分布的，煤层厚的区域磨辊被垫高，煤层薄的地方磨辊就下降，如果某区域煤层过薄，甚至说没有煤层，那磨辊由高到低运动时，就会跟磨盘产生直接碰撞，这种硬碰硬的撞击将会引起磨煤机的剧烈振动，严重威胁设备的安全运行。为了保护磨煤机，现有电厂的皮带式给煤机，均设置有最低煤量限制，以减少磨盘上煤层过薄甚至部分区域落不上煤的情况的发生，避免磨辊与磨盘直接接触、刚性碰撞，损伤设备。设置了最低煤量，也就意味着该套装置的出力范围为″最低煤量～额定值″

最低煤量的设置，在一定程度上能够保护磨煤机，但也带来了其他问题，最主要的问题就是启动、停止一台磨煤机时，进入炉膛的总燃料量会发生跃变，变化幅度为该装置所设的最低煤量。以某厂350MW超临界锅炉为例，其通常配备有5套制粉***(给煤机+磨煤机)，每套制粉***额定出力为35t/h，最低煤量为12t/h，出力调节范围为″12～35t/h″。当锅炉增加负荷时，需要增加一台磨煤机运行，由于最低煤量(12t/h)的设置，当这台磨煤机启动时，将会在原来总煤量的基础上，突然增加12t/h，总煤量不得不发生跃变。当停止这台磨煤机时，总煤量也会突然减少12t/h。尽管可以通过增减其他磨煤机的煤量，来尽量减少总燃料量的突变，但其效果在某些情况下是微乎其微的。总煤量的突然变化，将会带来炉膛负压波动、燃烧不稳定、受热面超温、蒸汽参数剧烈变化等多种不利情况，威胁锅炉安全运行。因此，如何在锅炉改变负荷时，保证入炉总燃料量的连续平稳变化，消除因增减磨煤机引起的总煤量跃变，是保证锅炉燃烧与汽水参数稳定的重要前提条件。

若给煤机取消最小煤量设定，磨煤机的出力能够从0开始调节，那么上述问题就迎刀而解了。给煤机的皮带电机为变频器调节(范围为0～50Hz)，转速可以在″0～额定转速″间连续变化，因此给煤量从0开始调节没有任何问题。但给煤量太小将引发磨煤机的剧烈振动，损害设备。如何将给煤量降低至0，同时保证磨煤机运行平稳不振动？本发明另辟蹊径，通过给磨煤机加装变频器，使得磨盘转速能够在″0-额定转速″间连续调节，从而消除了低煤量下磨煤机的振动问题。其基本原理为：定频磨煤机在低煤量下，磨盘上煤层过薄，磨辊与磨盘极易发生刚性碰撞，引发剧烈振动。若驱动电机带有变频调速功能，则完全可以通过降低磨盘的转速，减少磨辊的碾磨出力，从而实现较薄的煤层厚度，磨煤机依然能够保证平稳运行，不振动。

磨盘的转速越慢，磨辊的碾磨出力就越小，保证其不产生剧烈振动的料层厚度也就越薄，体现在给煤机上，即是给煤量的下限进一步趋近于零。因此，通过磨煤机磨盘与给煤机皮带转速的协同降低，就可以在设备运行平稳的前提下，将整套制粉装置的出力下限调整至0，进而实现制粉***出力调节范围由″最低煤量～额定值″，变成″0～额定值″。制粉***达到了真正的全负荷全范围调节，锅炉总煤量的变化连续平稳。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种无最低煤量限制的全变频式制粉***及调试方法，该***利用磨煤机磨盘与给煤机皮带转速的协同调整，实现了给煤量与碾磨出力的深度匹配，从而将现有皮带给煤机设置的最低煤量限制完全取消，制粉***的出力可以从零开始调节，这保证了锅炉变负荷过程中，增减磨煤机时，总煤量不发生跃变，从而保证了炉内燃烧稳定、汽温汽压稳定。

为了达到上述目的，本发明的技术方案为：

一种无最低煤量限制的全变频式制粉***，包括原煤仓6，原煤仓6通过下煤管5连通至皮带给煤机7，皮带给煤机7通过落煤管8连通至辊式磨煤机9的磨盘上；所述的辊式磨煤机9的磨盘由磨煤机电机1通过减速机驱动旋转，磨煤机电机1的转速通过磨煤机变频器2调节；所述的皮带给煤机7通过给煤机电机3驱动，给煤机电机3通过给煤机变频器4控制实现调速。

基于一种无最低煤量限制的全变频式制粉***的调试方法，包括以下步骤：

(1)首先将给煤机变频器4指令，置于初始值G₀，这个频率对应了现有给煤机所设定的最低煤量，以Z₀表示，磨煤机变频器2指令M₀＝50Hz，即磨盘处于额定转速；

(2)给煤机变频器4指令减为P1，皮带转速降低，给煤量减少至C1，观察皮带给煤机7运行情况，若煤层变薄，辊式磨煤机9发生振动，则立即将磨煤机变频器2指令减少1Hz，降低磨盘转速，若依然振动，继续减少磨煤机变频器2指令，降低磨盘转速，......，通过多次调整，直至辊式磨煤机9的振动消失，记录下此时的频率为L₁；在此，便完成了一次给煤机与磨煤机的转速匹配；即：给煤机变频器4指令P₁，磨煤机变频器2指令L₁，该套制粉装置的出力就由C₀减至C₁；

(3)重复上述步骤，直至将给煤机变频器4指令降低至0附近，此时皮带给煤机7停止转动，给煤量为0，磨煤机变频器2指令也为0，磨盘不转，将上述数据整理后即可获得下面的表格：

制粉装置降出力试验参数记录表

给煤量(t/h)	给煤机变频器指令(Hz)	磨煤机变频器指令(Hz)
			Z<sub>0</sub>(最低煤量)	G<sub>0</sub>	M<sub>0</sub>
Z<sub>1</sub>	G<sub>1</sub>	M<sub>1</sub>
			Z<sub>2</sub>	G<sub>2</sub>	M<sub>2</sub>
……	……	……
			Z<sub>n</sub>	G<sub>n</sub>	M<sub>n</sub>
……	……	……
			0	0	0

利用上述表格，就能够将制粉装置的最小煤量降低至0，实现了***出力由0开始调节；

(4)利用插值原理，把表格中的上述数据点，利用拟合函数，扩展成为无限个点组成的光滑曲线，利用曲线拟合功能，得到Z＝f(G)和I＝f(M)两个指令控制函数，于是，任意一个给煤量值Z_n，都可以通过函数f(G)及f(M)，计算得到唯一确定的给煤机频率G_n值和磨煤机频率M_n值，这两个值即是达到制粉***Z_n值出力的二维指令。

本发明通过对磨煤机和给煤机加装变频器，实现了二者各自出力的连续调节，利用磨盘与给煤机皮带转速的协同调整，将整套装置的最低煤量降低至0，从而将该套制粉***的出力范围由″最低煤量～额定值″，变化为″0～额定值″。上述改进措施，解决了现有制粉装置因设置了最低煤量，启停一台磨煤机时，不可避免地发生总燃料量跃变的问题，能够有效消除因入炉总煤量跃变引起的燃烧不稳定、受热面超温、蒸汽参数变化剧烈等现象，保证锅炉的安全平稳运行。

附图说明

图1为现有技术中的制粉***工艺流程图。

图2为现有技术中的辊式磨煤机碾磨原理图。

图3为本发明结构示意图。

图4为煤量与频率曲线图，其中：图4(a)为煤量与给煤机频率曲线；图4(b)为煤量与磨煤机频率曲线。

图5为二维控制指令函数，其中：图5(a)为给煤量与给煤机频率拟合函数；图5(b)为给煤量与磨煤机频率拟合函数。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做详细叙述。

参照图3，一种无最低煤量限制的全变频式制粉***，包括原煤仓6，原煤仓6通过下煤管5连通至皮带给煤机7，皮带给煤机7通过落煤管8连通至辊式磨煤机9的磨盘上；所述的辊式磨煤机9的磨盘由磨煤机电机1通过减速机驱动旋转，磨煤机电机1的转速通过磨煤机变频器2调节；进而调节磨盘的转速，调节碾磨出力的大小；所述的皮带给煤机7通过给煤机电机3驱动，给煤机电机3通过给煤机变频器4控制实现调速，皮带转的越快，给煤量就越大。

本***的工作原理：原煤仓6中储存有煤块，在重力作用下，煤块将沿着下煤管5，落到皮带给煤机7的皮带上，皮带转动，将下落的煤块由原煤仓一侧，输送至皮带给煤机7一侧，最终在重力作用下，沿着落煤管8，煤块再次掉落到辊式磨煤机9中的磨盘上。在磨辊作用下，磨盘上的煤块被碾磨成粉，最初被一次风(热空气)携带进入炉膛，参与燃烧。磨煤机变频器2与给煤机变频器4的调节范围为″0Hz～50Hz″，对应了电机转速″0r/min～额定值″。

基于一种无最低煤量限制的全变频式制粉***的调试方法，包括以下步骤：

(1)首先将给煤机变频器4指令，置于初始值G₀，这个频率对应了现有给煤机所设定的最低煤量，以Z₀表示，磨煤机变频器2指令M₀＝50Hz，即磨盘处于额定转速；

(2)给煤机变频器4指令减为P₁，皮带转速降低，给煤量减少至C₁，观察皮带给煤机7运行情况，若煤层变薄，辊式磨煤机9发生振动，则立即将磨煤机变频器2指令减少1Hz，降低磨盘转速，若依然振动，继续减少磨煤机变频器2指令，降低磨盘转速，......，通过多次调整，直至辊式磨煤机9的振动消失，记录下此时的频率为L₁；在此，便完成了一次给煤机与磨煤机的转速匹配；即给煤机变频器4指令P₁，磨煤机变频器2指令L₁，该套制粉装置的出力就由C₀减至C₁；

(3)重复上述步骤，直至将给煤机变频器4指令降低至0附近，此时皮带给煤机7停止转动，给煤量为0，磨煤机变频器2指令也为0，磨盘不转；将上述数据整理后即可获得类似下面的表格：

制粉装置降出力试验参数记录表

利用上述表格，就能够将制粉装置的最小煤量降低至0，实现了***出力由0开始调节；

(4)把表格中的上述数据点在图上标记出来，就得到了图4。利用插值原理，进行曲线拟合，就能够得到该套制粉装置出力的二维控制指令函数；首先利用插值原理，将上述有限个数据点，利用拟合函数，扩展成为无限个点组成的光滑曲线，然后，利用Excel等软件自带的曲线拟合功能，就能得到Z＝f(G)和I＝f(M)两个指令控制函数，如图5所示；于是，任意一个给煤量值Z_n(制粉装置出力值)，都可以通过函数f(G)及f(M)，计算得到唯一确定的给煤机频率G_n值和磨煤机频率M_n值，这两个值即是达到制粉***Z_n值出力的二维指令。

上述两个控制函数的确定，实现了制粉装置出力在″0～最低煤量″范围内连续平稳变化，由于曲线的连续性，任意一个给煤量值，都能对应出一个给煤机频率与一个磨煤机频率，不仅将出力下限降低至0，还大大提高了调整出力过程中的平稳连续性，最大程度的减少了总煤量波动，对于保持炉膛内燃烧稳定、汽温汽压稳定具有重要意义。

本发明的创造性在于：

1、利用磨煤机磨盘与给煤机皮带的协同调整，将整套制粉装置出力下限降低至0，能够解决现有制粉装置启停磨煤机时出现的总煤量跃变问题，入炉总煤量在锅炉负荷变化过程中，始终是连续平稳调节的，这对于保持炉内燃烧稳定和汽水参数稳定具有重要作用。

2、利用试验方法获取的二维指令控制函数，能够实现制粉装置出力在″0～额定值″之间的任意调节。任意一个给煤量值，都能计算出对应的给煤机频率值和磨煤机频率值，这无疑会大大提高制粉***出力的调节精度，有利于机组各项运行参数的精确控制。

Claims (2)

1.一种无最低煤量限制的全变频式制粉***，其特征在于，包括原煤仓(6)，原煤仓(6)通过下煤管(5)连通至皮带给煤机(7)，皮带给煤机(7)通过落煤管(8)连通至辊式磨煤机(9)的磨盘上；所述的辊式磨煤机(9)的磨盘由磨煤机电机(1)通过减速机驱动旋转，磨煤机电机(1)的转速通过磨煤机变频器(2)调节；所述的皮带给煤机(7)通过给煤机电机(3)驱动，给煤机电机(3)通过给煤机变频器(4)控制实现调速。

2.根据权利要求1所述的一种无最低煤量限制的全变频式制粉***的调试方法，包括以下步骤：

(1)首先将给煤机变频器(4)指令，置于初始值G₀，这个频率对应了现有给煤机所设定的最低煤量，以Z₀表示，磨煤机变频器2指令M₀＝50Hz，即磨盘处于额定转速；

(2)给煤机变频器(4)指令减为P₁，皮带转速降低，给煤量减少至C₁，观察皮带给煤机(7)运行情况，若煤层变薄，辊式磨煤机(9)发生振动，则立即将磨煤机变频器(2)指令减少1Hz，降低磨盘转速，若依然振动，继续减少磨煤机变频器(2)指令，降低磨盘转速，......，通过多次调整，直至辊式磨煤机(9)的振动消失，记录下此时的频率为L₁；在此，便完成了一次给煤机与磨煤机的转速匹配；即给煤机变频器(4)指令P₁，磨煤机变频器(2)指令L₁，该套制粉装置的出力就由C₀减至C₁；

(3)重复上述步骤，直至将给煤机变频器(4)指令降低至0附近，此时皮带给煤机(7)停止转动，给煤量为0，磨煤机变频器2指令也为0，磨盘不转，将上述数据整理后即可获得下面的表格：

制粉装置降出力试验参数记录表

给煤量(t/h) 给煤机变频器指令(Hz) 磨煤机变频器指令(Hz) Z₀(最低煤量) G₀ M₀ Z₁ G₁ M₁ Z₂ G₂ M₂ …… …… …… Z_n G_n M_n …… …… …… 0 0 0

利用上述表格，就能够将制粉装置的最小煤量降低至0，实现了***出力由0开始调节；

(4)利用插值原理，把表格中的上述数据点，利用拟合函数，扩展成为无限个点组成的光滑曲线，利用曲线拟合功能，得到Z＝f(G)和I＝f(M)两个指令控制函数，于是，任意一个给煤量值Z_n，都可以通过函数f(G)及f(M)，计算得到唯一确定的给煤机频率G_n值和磨煤机频率M_n值，这两个值即是达到制粉***Z_n值出力的二维指令。

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