基于數(shù)組傳遞的燃煤分爐計(jì)量系統(tǒng)研究

李明

摘 要：煤耗是火力發(fā)電廠的一項(xiàng)重要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，掌握單臺(tái)機(jī)組的煤耗水平，有利于廠內(nèi)機(jī)組負(fù)荷優(yōu)化分配。介紹火力發(fā)電廠分爐計(jì)量的現(xiàn)狀，提出了采用數(shù)組傳遞理念進(jìn)行燃煤分爐計(jì)量，通過分析數(shù)組傳遞方法的優(yōu)缺點(diǎn)，提出了優(yōu)化辦法和后期改進(jìn)方向。

關(guān)鍵詞：分爐計(jì)量;數(shù)組;輸煤系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TM621 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2021）28-00-03

Abstract： Coal consumption is an important economic index of thermal power plant. Mastering the coal consumption level of a single unit is more conducive to the optimal load distribution of units in the plant. To introduce the current situation of separate furnace measurement in thermal power plant， and put forward the concept of array transfer for coal separate furnace measurement. Finally， by analyzing the advantages and disadvantages of array transfer method， the optimization method and later improvement direction were put forward.

Keywords： separate furnace metering;array;coal handling system

煤耗是火力發(fā)電廠的一項(xiàng)重要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，綜合反映了一個(gè)電廠的生產(chǎn)管理和機(jī)組能耗水平。利用燃煤分爐計(jì)量系統(tǒng)，掌握單臺(tái)機(jī)組的煤耗水平，更有利于廠內(nèi)機(jī)組負(fù)荷優(yōu)化分配，更符合高質(zhì)量發(fā)展的要求。

1 分爐計(jì)量的現(xiàn)狀

火力發(fā)電廠一般采用反平衡法來(lái)計(jì)算單臺(tái)機(jī)組發(fā)供電煤耗。利用反平衡法計(jì)算煤耗的方法較為復(fù)雜，且可變參數(shù)多，涉及的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和化驗(yàn)數(shù)據(jù)多，不易測(cè)準(zhǔn)，不能完全代表準(zhǔn)確煤耗。此外，部分火力發(fā)電廠也采用入爐煤量和入爐煤機(jī)械采樣分析的低位發(fā)熱量按正平衡計(jì)算發(fā)電煤耗和供電煤耗[1]。

入爐煤計(jì)量有兩種方式：一是利用給煤機(jī)自身附有的計(jì)量裝置直接計(jì)量，因受制于給煤機(jī)皮帶長(zhǎng)度而影響計(jì)量精度，加之給煤機(jī)數(shù)量多，給校驗(yàn)工作帶來(lái)了較大困難;二是通過總皮帶上的電子皮帶秤及犁煤器監(jiān)測(cè)系統(tǒng)分別計(jì)算各機(jī)組的燃煤量，方式簡(jiǎn)單，投入費(fèi)用少，計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，被越來(lái)越多的火力發(fā)電廠應(yīng)用。為此，介紹一種基于數(shù)組傳遞的新型燃煤分爐計(jì)量系統(tǒng)。

2 數(shù)組傳遞的思路

以一個(gè)4×300 MW亞臨界機(jī)組火力發(fā)電廠為例進(jìn)行相關(guān)研究。該廠輸煤系統(tǒng)共有14條皮帶輸送機(jī)，除#8皮帶輸送機(jī)為單路、雙向可逆運(yùn)行外，其余均為雙路單向運(yùn)行。正常情況下，一路運(yùn)行，一路備用。兩臺(tái)電子皮帶秤分別安裝在#4A、#4B中部，途經(jīng)#5A/#5B皮帶、#6A/#6B皮帶，從#7A/#7B皮帶通過犁煤器分別送入#1、#2、#3、#4鍋爐的32個(gè)煤倉(cāng)，見圖1。

為了消除皮帶秤到煤倉(cāng)之間的時(shí)間差，必須精確掌握燃煤在皮帶秤上的運(yùn)輸，直到進(jìn)入煤倉(cāng)。為此，引入數(shù)組隊(duì)列方式來(lái)解決此問題。

數(shù)組（Array）是有序排列的同類數(shù)據(jù)元素的集合。對(duì)于皮帶秤計(jì)量的數(shù)據(jù)，可將其單位累計(jì)量（1 t）作為一個(gè)脈沖存入一個(gè)有限元素的一維數(shù)組.再按照隊(duì)列先進(jìn)先出的原理[2]，在數(shù)組前端（也稱隊(duì)頭）進(jìn)行刪除操作，在數(shù)組后端（也稱隊(duì)尾）進(jìn)行插入操作，從而將皮帶秤數(shù)據(jù)由#4皮帶逐一傳遞至各個(gè)煤倉(cāng)。

3 分爐計(jì)量的實(shí)現(xiàn)

本案例采用杭州和利時(shí)集散控制系統(tǒng)（Distributed Control System，DCS）[3]組態(tài)軟件AutoThink搭建數(shù)組模塊（ARRAYL）。該模塊由一個(gè)容量為200個(gè)元素的一維數(shù)組（ARRAY_LJ）組成，運(yùn)算周期為1 s，具體程序如下：

ARRAY_LJ[0]：=IN;（數(shù)據(jù)從隊(duì)尾輸入）

FOR i：=TON TO 0 BY -1 DO

ARRAY_LJ[i+1]：=ARRAY_LJ[i];（數(shù)據(jù)由隊(duì)尾向隊(duì)頭傳遞）

END_FOR

OUT：=ARRAY_LJ[TON];（將隊(duì)頭數(shù)據(jù)輸出）

輸煤皮帶運(yùn)轉(zhuǎn)的速度是恒定的，所以燃煤從皮帶秤到各臺(tái)機(jī)組煤倉(cāng)所需的時(shí)間可以精確測(cè)量。經(jīng)測(cè)量，皮帶輸送燃煤到各煤倉(cāng)的時(shí)間如下：#4皮帶到#1犁煤器（#1爐）為158 s，#1犁煤器到#5犁煤器（#2爐）為31 s，#5犁煤器到#9犁煤器（#3爐）為29 s，#9犁煤器到#13犁煤器（#4爐）為30 s。燃煤輸送流程見圖2。

分爐計(jì)量邏輯設(shè)計(jì)見圖3。燃煤經(jīng)過#4皮帶秤稱量，每累計(jì)1 t，皮帶秤發(fā)出一個(gè)脈沖，作為一個(gè)元素輸入數(shù)組（ARRAYL）。這些元素隨著隊(duì)列從#4皮帶逐一前進(jìn)，持續(xù)158 s，經(jīng)#6輸送機(jī)頭部三通切換擋板，進(jìn)入#7A皮帶或者#7B皮帶，到達(dá)#1爐犁煤器。如果此時(shí)#1爐有犁煤器落下，則程序通過CTU計(jì)數(shù)模塊自動(dòng)計(jì)入#1爐入煤量;如果#1爐沒有犁煤器落下，則數(shù)組隊(duì)列傳遞到下一個(gè)31 s的數(shù)組隊(duì)列，進(jìn)入#2爐犁煤器狀態(tài)判斷，以此類推，直到#4爐尾倉(cāng)。

綜上所述，此方法就是利用#4皮帶的秤將燃煤稱重后轉(zhuǎn)換為一個(gè)個(gè)數(shù)據(jù)包，這些數(shù)據(jù)包模擬真實(shí)燃煤在皮帶上傳送，通過3個(gè)數(shù)組隊(duì)列及犁煤器狀態(tài)，將燃煤精確計(jì)量到每一臺(tái)爐。

4 數(shù)組傳遞方法的優(yōu)缺點(diǎn)

基于數(shù)組傳遞的分爐計(jì)量有諸多優(yōu)點(diǎn)：第一，采用1 t的脈沖計(jì)量，避免了模擬量傳輸、采集轉(zhuǎn)換過程中的誤差;第二，將煤量轉(zhuǎn)為1和0的數(shù)字量，更利于DCS邏輯判斷和數(shù)字處理，且計(jì)量上較模擬累積的精度更高;第三，#7皮帶上的30個(gè)犁煤器無(wú)論切換順序怎么變化，本系統(tǒng)仍遵循煤流原理，不會(huì)丟包，不會(huì)多計(jì)量;第四，幾乎未新增投入，主要依靠自主設(shè)計(jì)邏輯和提高犁煤器狀態(tài)可靠性實(shí)現(xiàn)分爐計(jì)量;第五，后期維護(hù)少，只要定期對(duì)2臺(tái)皮帶秤進(jìn)行維護(hù)校驗(yàn)，即可保證分爐計(jì)量的準(zhǔn)確性，避免了對(duì)全廠32臺(tái)給煤機(jī)進(jìn)行校驗(yàn)。

基于數(shù)組傳遞的分爐計(jì)量的缺點(diǎn)[4]主要包括以下幾方面。第一，本計(jì)量系統(tǒng)依賴?yán)缑浩鞴ぷ骺煽啃裕缑浩鳡顟B(tài)錯(cuò)誤會(huì)導(dǎo)致計(jì)量誤差。犁煤器犁刀長(zhǎng)久使用存在磨損，有少量碎煤漏至尾倉(cāng)。因此，要在原有接近行程開關(guān)的基礎(chǔ)上，增加一組犁煤器落下到位的機(jī)械行程開關(guān)，組成冗余組合開關(guān)，任何一組信號(hào)到位即認(rèn)為狀態(tài)有效。每次打煤，規(guī)定同時(shí)放下同向的兩把犁煤器，避免漏煤至尾倉(cāng)。第二，受煤倉(cāng)存煤量的影響，本計(jì)量系統(tǒng)不能實(shí)時(shí)反映煤耗情況。從20 d及以上的長(zhǎng)周期來(lái)看，煤倉(cāng)煤位的浮動(dòng)影響可以忽略。解決辦法是提高煤倉(cāng)料位測(cè)量準(zhǔn)確性[5]，每天00：00維持單個(gè)煤倉(cāng)料位在10 m基準(zhǔn)和整體存煤量的穩(wěn)定，確保全廠單日煤耗計(jì)量波動(dòng)不超過1%，月計(jì)量波動(dòng)不超過0.1%。

5 結(jié)語(yǔ)

通過近8個(gè)月的摸索和數(shù)據(jù)跟蹤，該廠基于數(shù)組傳遞的燃煤分爐計(jì)量系統(tǒng)已能提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，解決了長(zhǎng)期以來(lái)不能從正平衡方式掌握單臺(tái)機(jī)組真實(shí)煤耗的問題。全廠85%～90%負(fù)荷率下的分爐計(jì)量數(shù)據(jù)見表1。同時(shí)，4臺(tái)機(jī)組正平衡得到的供電煤耗與反平衡計(jì)算的供電煤耗趨勢(shì)是完全對(duì)應(yīng)的。

本計(jì)量系統(tǒng)的測(cè)量精確度與皮帶秤精度（0.25%）完全相同，其易于實(shí)現(xiàn)和成本低的特點(diǎn)使其適合在燃煤電廠推廣應(yīng)用。

后期，如果根據(jù)每個(gè)犁煤器狀態(tài)增加每個(gè)分倉(cāng)的數(shù)組傳遞模塊（單側(cè)皮帶共需增加12個(gè)），可實(shí)現(xiàn)精確的分倉(cāng)計(jì)量，并準(zhǔn)確了解對(duì)應(yīng)球磨機(jī)的出力情況，進(jìn)而分析球磨機(jī)處理能力，為分析火力發(fā)電廠制粉系統(tǒng)性能提供參考。另外，結(jié)合32個(gè)原煤倉(cāng)料位精確測(cè)量，折算為實(shí)時(shí)煤倉(cāng)存煤量，可實(shí)時(shí)掌握原煤耗用量，進(jìn)一步增強(qiáng)分爐計(jì)量的實(shí)用性。

參考文獻(xiàn)：

[1]蔣明昌.火力發(fā)電廠能耗指標(biāo)分析手冊(cè)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2010：611-614.

[2]鄧有緯，李楊.隊(duì)列在分倉(cāng)計(jì)量中的應(yīng)用[J].華中電力，2012（2）：82-86.

[3]廖榮澤.火力發(fā)電廠燃煤分爐計(jì)量系統(tǒng)在DCS系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].才智，2013（16）：198.

[4]姜光輝.燃煤分爐計(jì)量系統(tǒng)的可靠性探討[J].熱力發(fā)電，2004（6）：78-79.

[5]莊東方，劉勇，錢鵬.雷達(dá)料位計(jì)安裝位置的改進(jìn)及應(yīng)用[J].河南科技，2017（17）：63-66.

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