基于智慧電廠制粉系統(tǒng)程控啟停試驗(yàn)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(fā)電有限公司 湖南益陽 413000 2 長沙理工大學(xué)能源與動力工程學(xué)院 湖南長沙 410000）

近年來，隨著我國大力實(shí)施電力體制改革，智慧電廠已成為電廠發(fā)展新趨勢［1］，早期學(xué)者［2-3］提出了智慧電廠建設(shè)的構(gòu)想和要求，繪出其信息化建設(shè)未來建設(shè)的藍(lán)圖。 隨著智慧電廠理念的不斷成熟，韓華鋒等［4］結(jié)合1 000 MW 超超臨界燃煤機(jī)組提出智慧電廠建設(shè)理念，并通過人工智能、大數(shù)據(jù)分析等技術(shù)形成一套完整智慧電廠建設(shè)規(guī)劃；華志剛等［5］在火力發(fā)電智慧電廠中，探討了其發(fā)展方向和技術(shù)路線，并組建了火力發(fā)電中智慧電廠的系統(tǒng)構(gòu)架。李海文等［6］針對發(fā)電廠凝結(jié)水精處理系統(tǒng)進(jìn)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(tǒng)相結(jié)合，提高凝結(jié)水精處理水質(zhì)要求和運(yùn)行效益。 本文針對燃煤電廠制粉系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行程控一鍵啟停試驗(yàn)， 對傳統(tǒng)手動啟停制粉系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，制定制粉系統(tǒng)程控啟停技術(shù)，為燃煤電力行業(yè)智慧電廠的發(fā)展提供技術(shù)支撐。

1 設(shè)備概述

長安益陽發(fā)電有限公司二期630 MW 機(jī)組鍋爐為超臨界直流鍋爐，制粉系統(tǒng)屬于正壓直吹式，每臺鍋爐配置6 只原煤斗。 給煤機(jī)系沈陽華電電站有限公司生產(chǎn)的HD-BSC26 型稱重式給煤機(jī)， 磨煤機(jī)采用上海重型機(jī)器廠生產(chǎn)的BBD-4060型雙進(jìn)雙出鋼球磨煤機(jī)， 每套制粉系統(tǒng)由1 臺磨煤機(jī)和2 臺給煤機(jī)組成，每臺鍋爐配備6 套制粉系統(tǒng)。 為了研究驗(yàn)證程控邏輯的可行性及現(xiàn)場設(shè)備的可靠性，對#3 爐第三套C 系列制粉系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)性改造。

機(jī)組#3 鍋爐C 磨煤機(jī)控制模件安裝在PCU08 柜內(nèi)，主副模件冗余配置，模件地址號為03。主要包括以下控制設(shè)備：C磨煤機(jī)；C 磨煤機(jī)低壓油泵1、2；C 磨煤機(jī)高壓油泵1、2；C 磨#1、#2、#3、#4PC 閘板；C 磨驅(qū)動端、非驅(qū)端密封風(fēng)門；C 磨煤機(jī)入口一次風(fēng)總門；C 磨煤機(jī)惰化蒸汽電磁閥；C 磨煤機(jī)油站加熱器；C1/C2 給煤機(jī)；C1/C2 給煤機(jī)出口門。 以上設(shè)備除低壓油泵和高壓油泵設(shè)置有聯(lián)鎖啟動邏輯以外， 其他設(shè)備均需運(yùn)行人員手操啟動。

此外，C 磨煤機(jī)驅(qū)動端容量風(fēng)門、驅(qū)動端旁路風(fēng)門、非驅(qū)動端容量風(fēng)門、非驅(qū)動端旁路風(fēng)門、冷風(fēng)調(diào)節(jié)門、熱風(fēng)調(diào)節(jié)門以及2 臺給煤機(jī)的轉(zhuǎn)速控制邏輯均設(shè)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(tǒng)其他設(shè)備）。

2 技術(shù)方案

在不影響現(xiàn)有邏輯的情況下，在PCU08、PCU14 中設(shè)置C磨煤機(jī)程控邏輯。在程控邏輯中設(shè)計(jì)手動超弛功能。如果在某一步執(zhí)行中，反饋判斷條件不能及時(shí)滿足，在不影響安全運(yùn)行的情況下，可根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況人為手動跳步，使得程控啟停程序能繼續(xù)正常進(jìn)行下去。

2.1 程控啟動

程控啟動前檢查內(nèi)容： ①確認(rèn)C 磨煤機(jī)系統(tǒng)相關(guān)控制設(shè)備已送電，并置于“遠(yuǎn)方”位。 ②確認(rèn)C 磨煤機(jī)驅(qū)動端和非驅(qū)動端大瓦冷卻水進(jìn)、回水手動門開啟。 ③確認(rèn)C 磨煤機(jī)減速機(jī)冷卻水進(jìn)、回水手動門開啟。 ④確認(rèn)C 磨煤機(jī)油站油路閥門狀態(tài)正確。 ⑤確認(rèn)C 磨煤機(jī)油站冷卻水進(jìn)、回水總門和冷卻器進(jìn)、出水門開啟。⑥確認(rèn)C1、C2 給煤機(jī)上閘板開啟。⑦確認(rèn)C1、C2給煤機(jī)密封風(fēng)門開啟。

程控啟動步驟：第一步：啟動磨煤機(jī)油站低壓油泵、高壓油泵（檢查內(nèi)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(nèi)容：#1、#2、#3、#4 PC 閘板開到位，大于三個(gè)）；第三步：開啟磨煤機(jī)驅(qū)動端、非驅(qū)端密封風(fēng)門（檢查內(nèi)容：驅(qū)動端、非驅(qū)端密封風(fēng)門開到位）；第四步：開啟磨煤機(jī)惰化蒸汽電磁閥，3 s 后開啟惰化蒸汽總門（檢查內(nèi)容：惰化蒸汽壓力大于0.2 MPa）；第五步：將磨煤機(jī)驅(qū)動端、非驅(qū)端容量風(fēng)門以及旁路風(fēng)門均置為30%開度（檢查內(nèi)容：磨煤機(jī)驅(qū)動端、非驅(qū)端容量風(fēng)門以及旁路風(fēng)門開度滿足要求）；第六步：開啟磨煤機(jī)入口一次風(fēng)總門（檢查內(nèi)容：磨煤機(jī)入口一次風(fēng)總門開到位）；第七步：將磨煤機(jī)入口冷風(fēng)門置為50%開度、入口熱風(fēng)門置為100%開度（檢查內(nèi)容：磨煤入口冷風(fēng)門、熱風(fēng)門開度滿足要求）；第八步：開啟2 個(gè)給煤機(jī)下閘板（檢查內(nèi)容：給煤機(jī)下閘板開到位）；第九步：啟動磨煤機(jī)電機(jī)（檢查內(nèi)容：磨煤機(jī)電流在正常范圍， 大于80 A， 大齒輪罩密封風(fēng)門聯(lián)啟正常，大齒輪噴油聯(lián)啟正常）；第十步：啟動2 臺給煤機(jī)；將給煤機(jī)轉(zhuǎn)速指令置為25%（檢查內(nèi)容：給煤機(jī)狀態(tài)正常；給煤機(jī)給煤量正常）；第十一步：將磨煤機(jī)驅(qū)動端、非驅(qū)端容量風(fēng)門置為100%開度（速率限制為1%s-1），旁路風(fēng)門均置為0 開度，冷風(fēng)門開度置為0（檢查內(nèi)容：容量風(fēng)門、旁路風(fēng)門、冷風(fēng)門開度滿足要求）；第十二步：停止高壓油泵（檢查內(nèi)容：高壓油泵停止），程控結(jié)束，運(yùn)行人員全面檢查各參數(shù)并根據(jù)實(shí)際情況自行調(diào)整。

2.1 程控停運(yùn)

程控停運(yùn)步驟：第一步：開啟磨煤機(jī)惰化蒸汽電磁閥，3 s后開啟惰化蒸汽總門 （檢查內(nèi)容： 惰化蒸汽壓力大于0.2 MPa）；第二步：將磨煤機(jī)入口冷風(fēng)門置為100%開度、入口熱風(fēng)門置為30%開度（檢查內(nèi)容：磨煤入口冷風(fēng)門、熱風(fēng)門開度滿足要求）；第三步：將磨煤機(jī)驅(qū)動端、非驅(qū)端容量風(fēng)門置為60%開度，旁路風(fēng)門均置為30%開度（檢查內(nèi)容：容量風(fēng)門、旁路風(fēng)門開度滿足要求）；第四步：給煤機(jī)轉(zhuǎn)速減至0，停運(yùn)給煤機(jī)（檢查內(nèi)容：給煤機(jī)給煤量降至0 t/h，給煤機(jī)已停運(yùn)）；第五步：4 min 后，全關(guān)磨煤機(jī)熱風(fēng)門，關(guān)閉給煤機(jī)下閘板（檢查內(nèi)容：熱風(fēng)門關(guān)閉到位；給煤機(jī)下閘板關(guān)閉到位）；第六步：5 min 后，聯(lián)啟磨煤機(jī)高壓油泵（檢查內(nèi)容：磨煤機(jī)高壓油泵壓力正常）；第七步：停運(yùn)磨煤機(jī)，聯(lián)鎖停運(yùn)磨煤機(jī)大齒輪密封風(fēng)機(jī)，聯(lián)鎖停運(yùn)大齒輪噴油裝置，聯(lián)鎖停運(yùn)磨煤機(jī)高壓油泵（檢查內(nèi)容：磨煤機(jī)電流至0 A，大齒輪密封風(fēng)機(jī)已停運(yùn)，大齒輪噴油裝置已退出， 磨煤機(jī)高壓油泵已停運(yùn)， 分離器出口溫度不超過120℃）；第八步：關(guān)閉磨煤機(jī)旁路風(fēng)門，關(guān)閉容量風(fēng)門，關(guān)閉冷風(fēng)調(diào)節(jié)門至50%，關(guān)閉磨煤機(jī)入口總風(fēng)門（檢查內(nèi)容：各風(fēng)門擋板關(guān)閉到位）；第九步：關(guān)閉惰化蒸汽總門、磨煤機(jī)惰化蒸汽調(diào)門，到位后聯(lián)鎖關(guān)閉磨煤機(jī)惰化蒸汽電磁閥（檢查內(nèi)容：惰化蒸汽相關(guān)閥門關(guān)閉到位）；第十步：關(guān)閉磨煤機(jī)密封風(fēng)門（檢查內(nèi)容：磨煤機(jī)密封風(fēng)門關(guān)閉到位）；第十一步：磨煤機(jī)停運(yùn)10 min 后退出磨煤機(jī)低壓油泵聯(lián)鎖， 停運(yùn)低壓油泵， 關(guān)閉#1、#4PC 閘板或#2、#3PC 閘板（檢查內(nèi)容：磨煤機(jī)低壓油泵停運(yùn)，閘板關(guān)閉），程控結(jié)束。

3 試驗(yàn)分析及結(jié)論

由于機(jī)組受到負(fù)荷波動、自身工況變化的影響，實(shí)際運(yùn)行中不存在同一套制粉系統(tǒng)下同時(shí)間、同工況的啟停情況。 故本文選取時(shí)間相近下同一套制粉系統(tǒng)的啟停進(jìn)行比較， 分析C磨煤機(jī)冷熱風(fēng)門開度、分離器出口溫度、主汽門壓力等參數(shù)的變化。 圖1 為程控啟停下，C 磨煤機(jī)各項(xiàng)參數(shù)的變化。

制粉系統(tǒng)手動啟動、停止運(yùn)行參數(shù)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(jī)的啟停， 從圖中可以看出：

（1）從實(shí)際機(jī)組運(yùn)行數(shù)據(jù)分析，圖1 制粉系統(tǒng)程控啟動從接收指令（時(shí)間16∶50∶58）至完全啟動（時(shí)間16∶54∶43）用時(shí)3′45″，對比圖2 手動操作，從啟磨準(zhǔn)備開始（時(shí)間14∶25∶01）至磨煤機(jī)啟動（時(shí)間14∶32∶20）用時(shí)7′19″，在減少運(yùn)行人員工作量的同時(shí)，縮短了制粉系統(tǒng)啟動時(shí)長。

（2）圖1 程控啟動時(shí)，磨煤機(jī)冷風(fēng)門、熱風(fēng)門調(diào)門開度波動較大，機(jī)組壓力波動較大。 圖2 和圖3 手動啟停磨時(shí)冷、熱風(fēng)門調(diào)門開度較平穩(wěn)，機(jī)組壓力變化較小。 因此程控啟停時(shí)，運(yùn)行人員應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注磨煤機(jī)冷熱風(fēng)門和機(jī)組壓力變化。

圖1 制粉系統(tǒng)程控啟停運(yùn)行參數(shù)曲線

圖2 制粉系統(tǒng)手動啟動運(yùn)行參數(shù)曲線

圖3 制粉系統(tǒng)手動停止運(yùn)行參數(shù)曲線

（3）與人工啟停制粉系統(tǒng)相比，程控啟停時(shí)，磨煤機(jī)分離器出口溫度變化速率更快。 由于程控啟停時(shí)長變短，各調(diào)門和擋板開關(guān)幅度更大更迅速， 這容易導(dǎo)致磨煤機(jī)分離器出口溫度過高、機(jī)組過熱器、再熱器超溫等現(xiàn)象。