CN114632614A - 一种磨煤机暖磨自动控制***及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种磨煤机暖磨自动控制***及方法，该***包括热一次风电动阀，冷一次风电动阀，在磨煤机进口处设置的磨煤机进口风温测点和一次风流量测点，以及在磨煤机出口处设置的磨煤机出口风温测点；该方法包括：(1)依据磨煤机类型或运行规程，给定磨煤机一次风量设定值；(2)给定磨煤机出口风温设定值；(3)根据机组负荷情况和暖磨时间，给定暖磨速率设定值；(4)启动自动暖磨，将热一次风电动阀和冷一次风电动阀投自动控制。本发明在暖磨阶段，根据机组的负荷变化速率，给定一个暖磨速率设定值，磨煤机出口风温从初始状态以该速率匀速上升直至暖磨完成。

Description

一种磨煤机暖磨自动控制***及方法

技术领域

本发明属于火电厂自动控制相关领域，具体涉及一种磨煤机暖磨自动控制***及方法。

背景技术

在深度调峰背景下，火电机组磨煤机将面临频繁的启停操作，实现磨组的自动控制，将能有效减少运行人员劳动强度，提高火电的自动化程度。暖磨是磨煤机启动过程中的重要环节，在合理的暖磨速率下，在磨煤机布煤前保证其内部各部分受热均匀，是磨煤机一键启动的关键。目前，常规的暖磨自动控制***及方法存在一些问题：

1、无法跟据机组负荷变化情况调整暖磨速率

当机组负荷快速上升需启动某台磨组时，缓慢的暖磨速率将导致启磨时间过长，进而限制机组的调峰能力。反之，若将热一次风电动阀尽量开大，以最快的暖磨速率暖磨，虽然能让磨煤机出口风温尽快达到运行规程的规定以完成暖磨，但磨组内部受热不均，存在较大的热应力，不利于磨煤机健康运行。

2、暖磨过程需运行人员频繁干预

常规暖磨逻辑采用PID控制方式，运行人员需根据磨组实际状态，不断调节提高磨煤机出口风温设定值，最终达到规程规定的出口风温。此外，由于每次暖磨其初始温度并不一定完全处于冷态，整个暖磨过程将更为复杂，运行人员一般会切除自动控制，根据运行经验控制热一次风电动阀和冷一次风电动阀开度，直至暖磨完成后再投入自动控制。暖磨过程中的频繁干预，一方面增加了运行人员的劳动强度，另一方面也限制了火电向智能化方向的发展。

发明内容

鉴于技术背景中提出的问题，本发明的目的在于提供一种磨煤机暖磨自动控制***及方法，在暖磨阶段，根据机组的负荷变化速率，给定一个暖磨速率设定值，磨煤机出口风温从初始状态以该速率匀速上升直至暖磨完成。

本发明采用如下技术方案来实现的：

一种磨煤机暖磨自动控制***，包括热一次风电动阀，冷一次风电动阀，在磨煤机进口处设置的磨煤机进口风温测点和一次风流量测点，以及在磨煤机出口处设置的磨煤机出口风温测点；

磨煤机暖磨时，通过控制热一次风电动阀的开度和冷一次风电动阀的开度，配比形成设定质量流量和温度的暖风进入磨煤机进行暖磨，当磨煤机出口风温从初始温度暖至预设温度，进口一次风量稳定在预设值，并维持设定时间后，暖磨完成；当启动自动暖磨时，将一次风流量测点信号送至热一次风电动阀进行反馈控制，磨煤机出口风温测点信号送至冷一次风电动阀进行反馈控制。

本发明进一步的改进在于，暖磨控制逻辑中还包括PID控制器和温度速率模块；

温度速率模块用于将磨煤机出口风温测点所测温度数值对时间求导，得出温升速率，将当前温升率与设定的温升率比较，然后信号送入PID控制器，用于控制冷一次风电动阀开度。

本发明进一步的改进在于，还包括控制器选择开关；

控制器选择开关用于暖磨过程中冷一次风电动阀开度控制回路PID控制器的切换，当磨煤机出口风温小于设定值时，冷一次风电动阀开度采用暖磨速率设定值控制，当风温接近磨煤机出口风温设定值时，控制器选择开关进行切换，冷一次风电动阀开度采用磨煤机出口风温设定值控制，之后风温将维持在这个设定值，直至启磨后运行人员重新调整设定值。

本发明进一步的改进在于，还包括限速模块；

限速模块用于限定一次风量上升速率，将一次风量设定值在限定的速率下由零上升至给定的设定值，防止热一次风电动阀开度在接到暖磨信号后就开至最大，造成锅炉燃烧扰动。

一种磨煤机暖磨自动控制方法，该方法基于所述的一种磨煤机暖磨自动控制***，包括以下步骤：

(1)依据磨煤机类型或运行规程，给定磨煤机一次风量设定值；

(2)给定磨煤机出口风温设定值；

(3)根据机组负荷情况和暖磨时间，给定暖磨速率设定值；

(4)启动自动暖磨，将热一次风电动阀和冷一次风电动阀投自动控制。

本发明进一步的改进在于，暖磨速率为2℃/min～6℃/min。

本发明进一步的改进在于，控制器选择开关参数设置策略如下：

设置控制器选择开关切换条件为比给定的磨煤机出口风温设定值小1～2℃，防止两路PID控制频繁切换。

本发明进一步的改进在于，风量限速模块参数设置策略如下：

设置限速模块参数为0.5t/s～1.5t/s，该参数过小会导致进口一次风量增长缓慢，磨煤机内部在暖磨初期受热不均，过大会导致进口一次风量突增，造成锅炉燃烧波动。

相对于现有技术，本发明至少具有如下有益的技术效果：

本发明提供的一种磨煤机暖磨自动控制***，其在暖磨控制逻辑中增加的温度速率模块、控制器选择开关、限速模块，在各类型的火电机组DCS控制***中均有成熟的模块；相对于现有技术，该磨煤机暖磨自动控制***无需增加硬件设施，只需在DCS***中进行逻辑组态修改。

本发明提供的一种磨煤机暖磨自动控制方法，相对于现有技术，只需运行人员提供磨煤机一次风量设定值、磨煤机出口风温设定值以及暖磨速率设定值，方法简单，能实现如下效果：

1、能根据机组负荷情况调整暖磨速率，并能在暖磨过程中控制暖磨温升率均匀，避免暖磨过程中出现短时间温升率过高，磨煤机局部热应力较大的情况。

2、暖磨过程结束后，暖磨控制***能自动进行切换，将磨煤机风温、风量维持在设定值，直到磨煤机接到启磨信号或吹扫停止信号。

3、暖磨自动控制***能控制磨出口一次风量由零缓慢上升至设定值，避免冷、热一次风电动阀在暖磨开始时开至最大，对锅炉燃烧产生干扰。

附图说明

图1为本发明的工艺流程示意图。其中，1为热一次风电动阀，2为冷一次风电动阀，3为磨煤机进口风温测点，4为一次风流量测点，5为磨煤机，6为磨煤机出口风温测点。

图2是自动暖磨控制逻辑示意图，相比于常规暖磨控制逻辑，增加了风量限速模块、温度速率模块、控制器选择开关，以及采用温升率控制暖磨的PID自动控制回路。

图3是自动暖磨控制***仿真模块示意图。

图4是仿真自动暖磨过程磨煤机出口风温曲线。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1所示，本发明提供的一种磨煤机暖磨自动控制***，包括热一次风电动阀1，冷一次风电动阀2，在磨煤机5进口处设置的磨煤机进口风温测点3和一次风流量测点4，以及在磨煤机5出口处设置的磨煤机出口风温测点6。

所述的磨煤机暖磨，是通过控制热一次风电动阀1的开度和冷一次风电动阀2的开度，配比形成设定质量流量和温度的暖风进入磨煤机5进行暖磨。一般在火电运行规程中，当磨煤机出口风温6从初始温度暖至70℃左右，一次风流量4稳定在90t/h左右，维持这两数据运行2、3分钟后，视为暖磨完成。当控制***启动自动暖磨时，采用热风阀门控流量、冷风阀门控温度的策略，将一次风流量测点4信号送至热风阀门进行反馈控制，磨煤机出口风温测点6信号送至冷风阀门进行反馈控制。

一种磨煤机暖磨自动控制***及方法，如图2所示自动暖磨控制逻辑图，其功能是将磨煤机进口一次风量4由初始状态无风量暖磨至达到一次风量设定值，磨煤机出口风温6由初始温度上升至磨煤机出口风温设定值。

所述的一种磨煤机暖磨自动控制***，增加了一路PID控制器，并在磨煤机出口风温6的反馈回路中增加了温度速率模块，将当前温升率与暖磨速率设定值比较，然后将信号送入PID控制器，用于控制冷风门阀门开度。当磨煤机出口风温上升速率大于设定值时，开大冷风门，反之，关小冷风门，从而控制暖磨过程中的暖磨速率。

所述的一种磨煤机暖磨自动控制***及方法，在自动暖磨控制逻辑中增加了控制器选择开关。当磨煤机出口风温6小于磨煤机出口风温设定值时，冷一次风电动阀2开度采用暖磨速率设定值控制。当磨煤机出口风温6接近磨煤机出口风温设定值时，控制器选择开关进行切换，冷一次风电动阀2开度采用磨煤机出口风温设定值控制，之后风温将维持在这个设定值，直至启磨后运行人员重新调整设定值。

所述的一种磨煤机暖磨自动控制***及方法，在自动暖磨控制逻辑中一次风流量设定值后增加了一个限速模块。用于在暖磨信号发出后，限制一次风流量4短时间上升至设定值，造成锅炉燃烧不稳定并对磨煤机产生较大热应力。增加了限速模块后，一次风量设定值在限定的速率下由零上升至设定值，防止热一次风电动阀1开度在接到暖磨信号后就开至最大。

建立仿真模型进行该暖磨自动控制***及方法的测试，如图3所示，热一次风进入磨煤机暖磨，其对磨煤机出口风温的影响是正相关的，因此磨煤机温度模型中热风增益系数为正。反之，冷一次风是减缓磨煤机出口风温增加的，其增益系数为负。在磨煤机流量模型中，无论热一次风和冷一次风，增大电动阀门开度均会增加磨煤机的一次风流量，因此流量模型中的增益系数均为正。磨煤机温度、流量模型都是惯性环节，其中磨煤机温度模型惯性时间常数较大。

如图3所示，按照自动暖磨的方法步骤，给定磨煤机一次风量设定值为90t/h，给定磨煤机出口风温设定值为70℃，给定暖磨速率设定值为6℃/min；其中，控制器选择开关切换条件设定为69℃，比给定磨煤机出口风温设定值小1℃，限速模块的参数设置为1t/s。

自动暖磨指令发出后，磨煤机出口风温6将按暖磨速率设定值匀速上升至69℃，此时控制器选择开关进行切换，改为由PID2控制磨煤机出口风温6，将一次风流量4、磨煤机出口风温6维持在设定值，完成暖磨。

图4是仿真自动暖磨过程磨煤机出口风温曲线。从中可以看出，暖磨指令发出后，磨煤机出口风温设定值由初始30℃阶跃至70℃，磨煤机出口风温测量值按设定速率上升至70℃维持不变。由于暖磨初始阶段，热一次风电动阀1、冷一次风电动阀2均由关闭的状态打开，初始温升速率较快，待一次风流量控制稳定后，温升速率可控。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (8)

1.一种磨煤机暖磨自动控制***，其特征在于，包括热一次风电动阀(1)，冷一次风电动阀(2)，在磨煤机(5)进口处设置的磨煤机进口风温测点(3)和一次风流量测点(4)，以及在磨煤机(5)出口处设置的磨煤机出口风温测点(6)；

磨煤机暖磨时，通过控制热一次风电动阀(1)的开度和冷一次风电动阀(2)的开度，配比形成设定质量流量和温度的暖风进入磨煤机(5)进行暖磨，当磨煤机出口风温从初始温度暖至预设温度，进口一次风量稳定在预设值，并维持设定时间后，暖磨完成；当启动自动暖磨时，将一次风流量测点(4)信号送至热一次风电动阀(1)进行反馈控制，磨煤机出口风温测点(6)信号送至冷一次风电动阀(2)进行反馈控制。

2.根据权利要求1所述的一种磨煤机暖磨自动控制***，其特征在于，暖磨控制逻辑中还包括PID控制器和温度速率模块；

温度速率模块用于将磨煤机出口风温测点(6)所测温度数值对时间求导，得出温升速率，将当前温升率与设定的温升率比较，然后信号送入PID控制器，用于控制冷一次风电动阀(2)开度。

3.根据权利要求1所述的一种磨煤机暖磨自动控制***，其特征在于，还包括控制器选择开关；

控制器选择开关用于暖磨过程中冷一次风电动阀(2)开度控制回路PID控制器的切换，当磨煤机出口风温小于设定值时，冷一次风电动阀(2)开度采用暖磨速率设定值控制，当风温接近磨煤机出口风温设定值时，控制器选择开关进行切换，冷一次风电动阀(2)开度采用磨煤机出口风温设定值控制，之后风温将维持在这个设定值，直至启磨后运行人员重新调整设定值。

4.根据权利要求1所述的一种磨煤机暖磨自动控制***，其特征在于，还包括限速模块；

限速模块用于限定一次风量上升速率，将一次风量设定值在限定的速率下由零上升至给定的设定值，防止热一次风电动阀(1)开度在接到暖磨信号后就开至最大，造成锅炉燃烧扰动。

5.一种磨煤机暖磨自动控制方法，其特征在于，该方法基于权利要求1至4中任一项所述的一种磨煤机暖磨自动控制***，包括以下步骤：

(1)依据磨煤机类型或运行规程，给定磨煤机一次风量设定值；

(2)给定磨煤机出口风温设定值；

(3)根据机组负荷情况和暖磨时间，给定暖磨速率设定值；

(4)启动自动暖磨，将热一次风电动阀(1)和冷一次风电动阀(2)投自动控制。

6.根据权利要求5所述的一种磨煤机暖磨自动控制方法，其特征在于，暖磨速率为2℃/min～6℃/min。

7.根据权利要求5所述的一种磨煤机暖磨自动控制方法，其特征在于，控制器选择开关参数设置策略如下：

设置控制器选择开关切换条件为比给定的磨煤机出口风温设定值小1～2℃，防止两路PID控制频繁切换。

8.根据权利要求5所述的一种磨煤机暖磨自动控制方法，其特征在于，风量限速模块参数设置策略如下：

设置限速模块参数为0.5t/s～1.5t/s，该参数过小会导致进口一次风量增长缓慢，磨煤机内部在暖磨初期受热不均，过大会导致进口一次风量突增，造成锅炉燃烧波动。

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