磨煤機一次風流量邏輯優化

【摘 要】國華準電機組制粉系統是直吹式，每臺爐配備五臺ZGM113K型中速輥式磨煤機，該制粉系統對一次風量要求嚴格。風煤比的變化對爐膛燃燒的安全性、經濟性及磨煤機本身安全有較大影響。其中磨煤機自動控制中，磨煤機入口一次風量控制主要通過調整一次風總風調節檔板的開度實現；磨煤機出口溫度控制主要通過調整一次冷風調節檔板和熱風調節檔板的開度實現。在機組運行過程中發現磨煤機一次風量自動控制及磨煤機一次風量保護邏輯都存在問題，主要表現為：首先此控制方式造成一次風量節流損失，增加一次風機出力，能耗增加。其次磨煤機一次風量采用機翼測量裝置測量，自從投產以來，磨煤機一次風量測量裝置已經嚴重老化，磨損嚴重，影響一次風量的準確測量。風量波動導致燃燒條件惡化，直接影響機組主汽壓力、主汽溫度的控制，甚至將導致磨煤機跳閘，負荷出力受限，影響機組安全穩定運行。通過邏輯優化，從根本上解決了各項問題，確保機組安全穩定運行。

【關鍵詞】邏輯優化；自動控制；一次風量控制

0.概述

國華準電機組每臺爐配五臺ZGM113K型中速輥式磨煤機。這是一種正壓直吹式變加載的磨煤機。整個磨煤機系統由以下幾部分組成：磨煤機本體，磨煤機電機，磨煤機液壓油站，磨煤機潤滑油站，磨煤機入口煤閥，磨煤機入口一次風系統；磨煤機密封風系統，磨煤機消防蒸汽系統等。磨煤機自動控制系統主要由4部分組成：以一次風量的調節來控制磨煤機送入爐膛的煤粉量；以機組協調控制中燃料主控指令控制給煤機轉速從而控制給煤量；以冷熱風調門來控制磨煤機分離器出口溫度，防止溫度過高磨煤機內發生自燃導致爆炸；以密封風調門來控制磨煤機內煤粉的外泄。每臺磨煤機入口風道上均裝有機翼測風裝置，測得的風量進入磨煤機風量調節系統，同時進入燃燒器管理系統參與煤量控制和磨煤機跳閘保護。

1.磨煤機一次風量的重要性

在正壓直吹式鍋爐中，磨煤機節省了煤位倉、給料機、排煤機等中間環節設備，雖然前期投入減少，但是造成了磨煤機有較大的延遲和慣性，因為在改變燃料調節機構的給煤機轉速后，還需要經過磨煤制粉過程，才能使進入爐膛的煤粉量發生變化。因此直吹式鍋爐在單獨改變給煤量時并不能快速的使煤粉量發生變化，在適應負荷變化或消除燃料內擾方面的反應均較慢，引起汽壓的較大變化，加大了機組協調控制難度。優點是磨煤機制粉后直接由一次風送出，改變一次風量能迅速的改變進入爐膛的煤粉量。當煤種與密度保持不變時，煤粉與一次風量可以近似為線性正比關系。故磨煤機給粉量可由一次風量控制實現，因此在改變給煤量的同時改變一次風量，可以提高直吹式鍋爐的響應能力，有利于機組協調控制。

2.磨煤機一次風量自動控制及保護存在問題

①節能降耗方面：國華準電磨煤機入口一次風量控制優化前通過調整一次總風（熱風與冷風混和后的風量）調節檔板的開度控制，磨煤機出口溫度通過調整一次冷風調節檔板和熱風調節檔板的開度控制；這就導致一次風量節流損失，同時增加了一次風機的出力，能耗增加。

②國華準電磨煤機一次風量采用機翼測量裝置測量，自從投產以來，磨煤機一次風量測量裝置已經嚴重老化，磨損嚴重；影響一次風量準確測量。風量波動導致燃燒條件惡化，直接影響機組主汽壓力、主汽溫度的控制，甚至將導致磨煤機跳閘，負荷出力受限，影響機組安全穩定運行。

③國華準電已經實現RB功能，主要包括引風機RB、送風機RB、一次風機RB、燃料RB以及給水泵RB5種。無論觸發那種RB，都會導致一次風壓的波動，尤其由于某種原因導致一次風機跳閘時，磨煤機入口一次風壓將會突降，極易導致運行磨煤機跳閘，嚴重時將觸發黑爐膛MFT。

3.磨煤機一次風量自動控制邏輯優化

隨著國民經濟的不斷發展，電力企業市場競爭更加激烈，控制成本以及節能環保成為企業的當務之急。針對節能降耗問題，磨煤機一次風量優化后，控制由熱一次風調門控制，磨煤機分離器出口溫度由冷一次風調門控制，而磨煤機冷熱風總風調門全開，減少冷熱風調門的節流損失，達到節能降耗的目的。其邏輯圖如下：

圖1為優化前磨煤機一次風量控制邏輯，圖2、圖3為優化前磨煤機分離器出口溫度控制邏輯，圖4為優化后磨煤機一次風量以及磨煤機分離器出口溫度控制邏輯。在優化過程中，主要遇到的問題是磨煤機冷熱風調門的解耦邏輯。我廠機組協調主要以鍋爐跟隨為主，即鍋爐主要控制主汽壓力，汽機主要控制負荷，當主汽壓力設定值與實際值偏差超過某一定值時，汽機主控將犧牲一部門分負荷幫助鍋爐主控調節主汽壓力。假設機組負荷增加，鍋爐主控指令將增大，給煤機給煤率指令將增加，從圖4可以看出，磨煤機一次風量設定值將增加，磨煤機熱風調門指令將增加，磨煤機分離器出口溫度將增大，磨煤機冷風調門指令將增加，冷風的增加將導致一次風量總量超過設定值，此時熱風調門指令將減少，磨煤機分離器出口溫度將減少，冷風調門指令將減少，這樣將會出現冷熱風調門的耦合現象。為此，我們設計了冷熱風調門控制的解耦邏輯，即當機組負荷增加時，熱風調門指令增加的同時，利用熱門調門指令的微分作用使冷風調門指令也增加，既快速滿足一次風量的要求，又不會使磨煤機分離器出口溫度增加，反之亦然，從根本上避免了冷熱風調門出現耦合的現象。

4.磨煤機一次風量保護邏輯優化

磨煤機停用包括手動停、自動停、保護停三種。自動停包括順控正常停、磨煤機快停。其中順控正常停步驟為：A、投入對應油槍。B、關磨煤機入口熱風門。C、開磨煤機入口冷風門。D、磨煤機分離器出口溫度小于60度后。E、給煤機未停且皮帶上無煤5s后，停用給煤機電機。F、給煤機電機停用60s后，提升磨輥。G、提升磨輥60s后，停磨電機。H、停磨電機60s后，下降磨輥。I、關磨煤機入口冷風門。J、停液壓油站。K、開消防蒸汽門。L、開消防蒸汽門8分鐘后，關消防蒸汽門，關磨煤機出口快關擋板。M、等齒輪油箱溫度小于35度后，關密封風關斷擋板。N、順控結束。

優化前：根據磨煤機技術規范，當對應磨煤機入口一次風量≤38KNM3/h，5s延時后，磨煤機觸發快停信號。快停指令觸發以后，按照正常順控停磨步驟，但是不等磨煤機分離器出口溫度小于60度，直接從第五步進行停磨順控步驟。此保護的目的是保護磨煤機本身。當對應磨煤機入口一次風量≤35KNM3/h，磨煤機觸發急停信號，即觸發跳磨信號。此保護的目是保護鍋爐。

優化后：針對國華準電一次風量測量裝置機翼使用年限長、磨損、老化嚴重，導致測量不準的實際情況，在一次風量≤38KNM3/h觸發磨煤機快停信號以及一次風量≤35KNM3/h觸發磨煤機跳閘信號中加入了對應磨冷熱風調門反饋之和≤30%的限制，即只有在對應磨煤機冷熱風調門開度之和≤30%的前提條件下，如果一次風量滿足條件，那么磨煤機一次風量保護才起作用。增加的條件是根據磨煤機正常運行中一次風量與調門開度的實際運行數據確定的，具有代表性。當然，此項邏輯變更不是解決一次風量測量不準的最佳方案，最佳方案是更換新的測量策略更換先進的風量測量裝置。因為此項邏輯優化治標不治本，在冷熱風調門投入自動條件下，一次風量測量值的大幅度波動必將導致調門的波動，對主汽壓力、過熱再熱蒸汽溫度控制產生擾動，甚至會導致機組超溫、超壓，不利于機組安全穩定運行。在資金及時間允許的前提下，盡快更換磨煤機一次風量測量裝置，從根本上解決此問題。針對一次風機跳閘后導致磨煤機入口一次風壓突降的問題，我廠對此邏輯也進行了優化。我廠機組已經實現RB功能，主要包括引風機RB、送風機RB、一次風機RB、燃料RB以及給水泵RB5種。在機組聯鎖保護中，引風機跳閘將導致送風機、一次風機同時跳閘。送風機跳閘也將導致一次風機跳閘。在機組正常運行時，協調投入，RB投入。因此，針對以上問題，RB邏輯優化為：當觸發任一RB時，延時20s后，一次風量保護才起作用。主要原因：無論觸發那種RB，都會導致一次風壓的波動，尤其由于某種原因導致一次風機跳閘時，磨煤機入口一次風壓將會突降，瞬間一次風量會低于跳閘值，如果沒有20s延時，極易導致運行磨煤機跳閘，嚴重時將觸發黑爐膛MFT。如果20s延時以后，一次風量仍然低于跳閘值，則觸發對應磨煤機跳閘信號。通過此項邏輯優化，可以避免誤發MFT。其邏輯圖圖如下：

5.結束語

通過對磨煤機一次風量自動及保護邏輯優化，不僅減少了一次風機節流損失，降低了一次風機電耗，風量自動控制更加合理可靠；而且磨煤機一次風量保護更加完善，為機組安全穩定運行提供了保障。 [科]