基于智慧電廠制粉系統程控啟停試驗分析

李焜林 張志斌 李向海 趙禎春 張小春 唐偉

（1 長安益陽發電有限公司 湖南益陽 413000 2 長沙理工大學能源與動力工程學院 湖南長沙 410000）

近年來，隨著我國大力實施電力體制改革，智慧電廠已成為電廠發展新趨勢［1］，早期學者［2-3］提出了智慧電廠建設的構想和要求，繪出其信息化建設未來建設的藍圖。 隨著智慧電廠理念的不斷成熟，韓華鋒等［4］結合1 000 MW 超超臨界燃煤機組提出智慧電廠建設理念，并通過人工智能、大數據分析等技術形成一套完整智慧電廠建設規劃；華志剛等［5］在火力發電智慧電廠中，探討了其發展方向和技術路線，并組建了火力發電中智慧電廠的系統構架。李海文等［6］針對發電廠凝結水精處理系統進行自動化控制的改善， 通過模擬人工智能化和自動控制系統相結合，提高凝結水精處理水質要求和運行效益。 本文針對燃煤電廠制粉系統設備進行程控一鍵啟停試驗， 對傳統手動啟停制粉系統進行改進，制定制粉系統程控啟停技術，為燃煤電力行業智慧電廠的發展提供技術支撐。

1 設備概述

長安益陽發電有限公司二期630 MW 機組鍋爐為超臨界直流鍋爐，制粉系統屬于正壓直吹式，每臺鍋爐配置6 只原煤斗。 給煤機系沈陽華電電站有限公司生產的HD-BSC26 型稱重式給煤機， 磨煤機采用上海重型機器廠生產的BBD-4060型雙進雙出鋼球磨煤機， 每套制粉系統由1 臺磨煤機和2 臺給煤機組成，每臺鍋爐配備6 套制粉系統。 為了研究驗證程控邏輯的可行性及現場設備的可靠性，對#3 爐第三套C 系列制粉系統進行試驗性改造。

機組#3 鍋爐C 磨煤機控制模件安裝在PCU08 柜內，主副模件冗余配置，模件地址號為03。主要包括以下控制設備：C磨煤機；C 磨煤機低壓油泵1、2；C 磨煤機高壓油泵1、2；C 磨#1、#2、#3、#4PC 閘板；C 磨驅動端、非驅端密封風門；C 磨煤機入口一次風總門；C 磨煤機惰化蒸汽電磁閥；C 磨煤機油站加熱器；C1/C2 給煤機；C1/C2 給煤機出口門。 以上設備除低壓油泵和高壓油泵設置有聯鎖啟動邏輯以外， 其他設備均需運行人員手操啟動。

此外，C 磨煤機驅動端容量風門、驅動端旁路風門、非驅動端容量風門、非驅動端旁路風門、冷風調節門、熱風調節門以及2 臺給煤機的轉速控制邏輯均設置在PCU14 柜5 號控制器中（該控制器中涉及燃燒自動控制系統其他設備）。

2 技術方案

在不影響現有邏輯的情況下，在PCU08、PCU14 中設置C磨煤機程控邏輯。在程控邏輯中設計手動超弛功能。如果在某一步執行中，反饋判斷條件不能及時滿足，在不影響安全運行的情況下，可根據現場實際情況人為手動跳步，使得程控啟停程序能繼續正常進行下去。

2.1 程控啟動

程控啟動前檢查內容： ①確認C 磨煤機系統相關控制設備已送電，并置于“遠方”位。 ②確認C 磨煤機驅動端和非驅動端大瓦冷卻水進、回水手動門開啟。 ③確認C 磨煤機減速機冷卻水進、回水手動門開啟。 ④確認C 磨煤機油站油路閥門狀態正確。 ⑤確認C 磨煤機油站冷卻水進、回水總門和冷卻器進、出水門開啟。⑥確認C1、C2 給煤機上閘板開啟。⑦確認C1、C2給煤機密封風門開啟。

程控啟動步驟：第一步：啟動磨煤機油站低壓油泵、高壓油泵（檢查內容：潤滑油壓正常、頂軸油壓正常）；第二步：開啟#1、#2、#3、#4 PC 閘板 （檢查內容：#1、#2、#3、#4 PC 閘板開到位，大于三個）；第三步：開啟磨煤機驅動端、非驅端密封風門（檢查內容：驅動端、非驅端密封風門開到位）；第四步：開啟磨煤機惰化蒸汽電磁閥，3 s 后開啟惰化蒸汽總門（檢查內容：惰化蒸汽壓力大于0.2 MPa）；第五步：將磨煤機驅動端、非驅端容量風門以及旁路風門均置為30%開度（檢查內容：磨煤機驅動端、非驅端容量風門以及旁路風門開度滿足要求）；第六步：開啟磨煤機入口一次風總門（檢查內容：磨煤機入口一次風總門開到位）；第七步：將磨煤機入口冷風門置為50%開度、入口熱風門置為100%開度（檢查內容：磨煤入口冷風門、熱風門開度滿足要求）；第八步：開啟2 個給煤機下閘板（檢查內容：給煤機下閘板開到位）；第九步：啟動磨煤機電機（檢查內容：磨煤機電流在正常范圍， 大于80 A， 大齒輪罩密封風門聯啟正常，大齒輪噴油聯啟正常）；第十步：啟動2 臺給煤機；將給煤機轉速指令置為25%（檢查內容：給煤機狀態正常；給煤機給煤量正常）；第十一步：將磨煤機驅動端、非驅端容量風門置為100%開度（速率限制為1%s-1），旁路風門均置為0 開度，冷風門開度置為0（檢查內容：容量風門、旁路風門、冷風門開度滿足要求）；第十二步：停止高壓油泵（檢查內容：高壓油泵停止），程控結束，運行人員全面檢查各參數并根據實際情況自行調整。

2.1 程控停運

程控停運步驟：第一步：開啟磨煤機惰化蒸汽電磁閥，3 s后開啟惰化蒸汽總門 （檢查內容： 惰化蒸汽壓力大于0.2 MPa）；第二步：將磨煤機入口冷風門置為100%開度、入口熱風門置為30%開度（檢查內容：磨煤入口冷風門、熱風門開度滿足要求）；第三步：將磨煤機驅動端、非驅端容量風門置為60%開度，旁路風門均置為30%開度（檢查內容：容量風門、旁路風門開度滿足要求）；第四步：給煤機轉速減至0，停運給煤機（檢查內容：給煤機給煤量降至0 t/h，給煤機已停運）；第五步：4 min 后，全關磨煤機熱風門，關閉給煤機下閘板（檢查內容：熱風門關閉到位；給煤機下閘板關閉到位）；第六步：5 min 后，聯啟磨煤機高壓油泵（檢查內容：磨煤機高壓油泵壓力正常）；第七步：停運磨煤機，聯鎖停運磨煤機大齒輪密封風機，聯鎖停運大齒輪噴油裝置，聯鎖停運磨煤機高壓油泵（檢查內容：磨煤機電流至0 A，大齒輪密封風機已停運，大齒輪噴油裝置已退出， 磨煤機高壓油泵已停運， 分離器出口溫度不超過120℃）；第八步：關閉磨煤機旁路風門，關閉容量風門，關閉冷風調節門至50%，關閉磨煤機入口總風門（檢查內容：各風門擋板關閉到位）；第九步：關閉惰化蒸汽總門、磨煤機惰化蒸汽調門，到位后聯鎖關閉磨煤機惰化蒸汽電磁閥（檢查內容：惰化蒸汽相關閥門關閉到位）；第十步：關閉磨煤機密封風門（檢查內容：磨煤機密封風門關閉到位）；第十一步：磨煤機停運10 min 后退出磨煤機低壓油泵聯鎖， 停運低壓油泵， 關閉#1、#4PC 閘板或#2、#3PC 閘板（檢查內容：磨煤機低壓油泵停運，閘板關閉），程控結束。

3 試驗分析及結論

由于機組受到負荷波動、自身工況變化的影響，實際運行中不存在同一套制粉系統下同時間、同工況的啟停情況。 故本文選取時間相近下同一套制粉系統的啟停進行比較， 分析C磨煤機冷熱風門開度、分離器出口溫度、主汽門壓力等參數的變化。 圖1 為程控啟停下，C 磨煤機各項參數的變化。

制粉系統手動啟動、停止運行參數曲線見圖2 和圖3。

通過對比圖2 和圖3 人工操作下C 磨煤機的啟停， 從圖中可以看出：

（1）從實際機組運行數據分析，圖1 制粉系統程控啟動從接收指令（時間16∶50∶58）至完全啟動（時間16∶54∶43）用時3′45″，對比圖2 手動操作，從啟磨準備開始（時間14∶25∶01）至磨煤機啟動（時間14∶32∶20）用時7′19″，在減少運行人員工作量的同時，縮短了制粉系統啟動時長。

（2）圖1 程控啟動時，磨煤機冷風門、熱風門調門開度波動較大，機組壓力波動較大。 圖2 和圖3 手動啟停磨時冷、熱風門調門開度較平穩，機組壓力變化較小。 因此程控啟停時，運行人員應重點關注磨煤機冷熱風門和機組壓力變化。

圖1 制粉系統程控啟停運行參數曲線

圖2 制粉系統手動啟動運行參數曲線

圖3 制粉系統手動停止運行參數曲線

（3）與人工啟停制粉系統相比，程控啟停時，磨煤機分離器出口溫度變化速率更快。 由于程控啟停時長變短，各調門和擋板開關幅度更大更迅速， 這容易導致磨煤機分離器出口溫度過高、機組過熱器、再熱器超溫等現象。