本發(fā)明涉及一種磨煤機(jī)風(fēng)量控制方法，該方法能夠有效提高低負(fù)荷下的風(fēng)量自動(dòng)控制投入率，適應(yīng)火電機(jī)組長(zhǎng)時(shí)間超低負(fù)荷運(yùn)行，屬于粉碎
技術(shù)領(lǐng)域：
。
背景技術(shù)：
：為了適應(yīng)以風(fēng)電為代表的可再生能源規(guī)?；⒕W(wǎng)，要求火電機(jī)組發(fā)電負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍由當(dāng)前的100％～50％拓寬至100％～30％甚至100％～20％。但火電機(jī)組鍋爐、汽輪機(jī)等本體設(shè)備以及磨煤機(jī)、風(fēng)機(jī)等主要輔機(jī)設(shè)備并不是針對(duì)長(zhǎng)時(shí)間低負(fù)荷運(yùn)行設(shè)計(jì)的，機(jī)組深度調(diào)峰運(yùn)行過程中還存在許多問題需要克服。大型火電機(jī)組多采用中速磨正壓直吹式制粉系統(tǒng)，制粉系統(tǒng)中最主要的設(shè)備是磨煤機(jī)。由磨煤機(jī)完成煤粉制備以及干燥的任務(wù)。磨煤機(jī)結(jié)構(gòu)如圖1所示，工作過程為：原煤由給煤機(jī)輸送至位于磨煤機(jī)頂部中心位置的落煤管處，經(jīng)過落煤管落入到磨煤機(jī)磨盤中心處；磨煤機(jī)磨盤由位于磨底部的電機(jī)經(jīng)過減速齒輪帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，原煤在離心力的作用下甩向磨盤周邊，被擠壓至磨盤和磨輥之間，磨輥?zhàn)陨碇亓亢艽蟛⑶疫€由彈簧或液壓加載裝置產(chǎn)生附加壓力，緊壓磨盤從而產(chǎn)生巨大的研磨作用，將原煤碾碎并推擠至磨盤邊緣的風(fēng)環(huán)處；熱一次風(fēng)經(jīng)過磨煤機(jī)熱風(fēng)調(diào)節(jié)擋板與冷一次風(fēng)經(jīng)過磨煤機(jī)冷風(fēng)調(diào)節(jié)擋板在磨煤機(jī)入口處匯合，由磨側(cè)下方進(jìn)入磨煤機(jī)，在風(fēng)環(huán)處將碾碎的煤粒吹起，帶至磨頂部的粗粉分離器；合格的細(xì)粉被一次風(fēng)從位于落煤管四周的磨煤機(jī)出粉管帶走，而被分離出的粗粉顆粒落回至磨盤中心處重復(fù)研磨過程。磨煤機(jī)運(yùn)行過程中需要監(jiān)視的參數(shù)包括：給煤機(jī)給煤量，磨煤機(jī)入口一次風(fēng)溫度、壓力、流量，磨煤機(jī)出口一次風(fēng)粉混合物溫度、壓力，磨煤機(jī)風(fēng)環(huán)與粗粉分離器之間的差壓，磨煤機(jī)電機(jī)電流。其中要對(duì)2項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行控制：磨煤機(jī)入口一次風(fēng)量和磨煤機(jī)出口風(fēng)粉混合物溫度。磨煤機(jī)入口一次風(fēng)量與磨煤機(jī)給煤量之間按確定的函數(shù)關(guān)系變化，主要用于保證一次風(fēng)對(duì)煤粉的輸送和煤粉著火初期所需的空氣量；磨煤機(jī)出口風(fēng)粉混合物溫度依據(jù)煤種設(shè)定，主要用于保證熱風(fēng)對(duì)煤粉的干燥作用。通常采用的控制方式是由磨煤機(jī)入口熱風(fēng)調(diào)節(jié)擋板控制磨煤機(jī)入口一次風(fēng)量，由磨煤機(jī)入口冷風(fēng)調(diào)節(jié)擋板控制磨煤機(jī)出口風(fēng)粉混合物溫度。這種控制方式現(xiàn)場(chǎng)遇到的最大問題是一次風(fēng)流量測(cè)量準(zhǔn)確度低、可靠性差，導(dǎo)致熱風(fēng)調(diào)節(jié)擋板控制難以投入自動(dòng)，這樣問題在火電機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)尤為明顯。磨煤機(jī)一次風(fēng)流量測(cè)量存在的問題包括：(1)熱一次風(fēng)經(jīng)過空氣預(yù)熱器時(shí)會(huì)將沉積的飛灰?guī)С觯L(fēng)中帶灰容易造成風(fēng)量測(cè)量裝置取壓管路堵塞或磨損，測(cè)量裝置故障率高；(2)熱、冷一次風(fēng)匯合后進(jìn)入磨煤機(jī)的管道很短，無法滿足風(fēng)量測(cè)量裝置對(duì)前后直管段的要求，測(cè)量準(zhǔn)確度低；(3)測(cè)量裝置通過測(cè)量差壓計(jì)算風(fēng)量，差壓與風(fēng)量成平方關(guān)系變化，這意味著風(fēng)量減小至額定值的50％時(shí)差壓信號(hào)已經(jīng)衰減至額定值的25％，所以小流量情況下測(cè)量靈敏度低、易受干擾；(4)風(fēng)量測(cè)量裝置距離熱風(fēng)調(diào)節(jié)擋板位置很近，熱風(fēng)調(diào)節(jié)擋板開度較小時(shí)會(huì)產(chǎn)生明顯的渦流擾動(dòng)，小風(fēng)量時(shí)對(duì)風(fēng)量信號(hào)造成嚴(yán)重干擾。其中問題(3)、(4)是導(dǎo)致低負(fù)荷時(shí)磨煤機(jī)一次風(fēng)量控制難以投入自動(dòng)的主要原因。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)之弊端，提供一種適應(yīng)火電機(jī)組超低負(fù)荷運(yùn)行的磨煤機(jī)風(fēng)量控制方法，徹底解決低負(fù)荷時(shí)磨煤機(jī)熱風(fēng)控制自動(dòng)投入率低的問題。本發(fā)明所述問題是以下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種適應(yīng)火電機(jī)組超低負(fù)荷運(yùn)行的磨煤機(jī)風(fēng)量控制方法，所述方法將磨出口風(fēng)粉混合物溫度設(shè)定值和磨出口風(fēng)粉混合物溫度反饋值分別從正相輸入端和反相輸入端送入第一pid控制器，給煤量經(jīng)過第一多點(diǎn)折線函數(shù)生成的熱風(fēng)調(diào)節(jié)擋板的前饋控制信號(hào)，與第一pid控制器輸出的反饋控制信號(hào)求和，得到熱風(fēng)調(diào)節(jié)擋板的自動(dòng)輸出信號(hào)；給煤量經(jīng)過第二多點(diǎn)折線函數(shù)生成的磨入口一次風(fēng)溫度設(shè)定值的基準(zhǔn)值，與磨入口一次風(fēng)溫度偏置值求和，得到的磨入口一次風(fēng)溫度設(shè)定值與磨入口一次風(fēng)溫度反饋值分別從反相輸入端和正相輸入端送入第二pid控制器，得到冷風(fēng)調(diào)節(jié)擋板的自動(dòng)輸出信號(hào)。上述適應(yīng)火電機(jī)組超低負(fù)荷運(yùn)行的磨煤機(jī)風(fēng)量控制方法，控制方式為：采用磨煤機(jī)熱風(fēng)擋板控制磨煤機(jī)出口風(fēng)粉混合物溫度，采用磨煤機(jī)冷風(fēng)擋板控制磨煤機(jī)入口一次風(fēng)溫度。上述適應(yīng)火電機(jī)組超低負(fù)荷運(yùn)行的磨煤機(jī)風(fēng)量控制方法，所述磨出口風(fēng)粉混合物溫度設(shè)定值由運(yùn)行人員依據(jù)煤種給出。上述適應(yīng)火電機(jī)組超低負(fù)荷運(yùn)行的磨煤機(jī)風(fēng)量控制方法，所述磨入口一次風(fēng)溫度偏置值由運(yùn)行人員給出。本發(fā)明采用磨煤機(jī)熱風(fēng)調(diào)節(jié)擋板控制磨出口風(fēng)粉混合物溫度、冷風(fēng)調(diào)節(jié)擋板控制磨入口一次風(fēng)溫度的控制方式，由溫度信號(hào)替代風(fēng)量信號(hào)作為被控變量，很好地解決了傳統(tǒng)方法因一次風(fēng)流量測(cè)量準(zhǔn)確度低、可靠性差而造成的磨煤機(jī)熱風(fēng)控制自動(dòng)投入率低的問題，該方法能夠適應(yīng)火電機(jī)組長(zhǎng)時(shí)間超低負(fù)荷運(yùn)行，滿足可再生能源的規(guī)?；⒕W(wǎng)要求。附圖說明圖1是磨煤機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的磨煤機(jī)風(fēng)量控制邏輯；圖3是600mw機(jī)組磨煤機(jī)一次風(fēng)量與給煤量對(duì)應(yīng)曲線。圖中和文中各符號(hào)清單為：pid1為第一pid控制器，pid2為第二pid控制器；sum1為第一求和模塊，sum2為第二求和模塊，f(x)1為第一多點(diǎn)折線函數(shù)，f(x)2為第二多點(diǎn)折線函數(shù)，qc為給煤量，cc為煤比熱，t0為環(huán)境溫度，qa為磨入口一次風(fēng)量，ca為空氣比熱，tai為磨入口一次風(fēng)溫度，qf為磨密封風(fēng)量，tao為磨出口風(fēng)粉混合溫度，e為磨電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)帶入到磨煤機(jī)中的能量。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳述。本發(fā)明針對(duì)由于磨煤機(jī)一次風(fēng)量測(cè)量干擾大、準(zhǔn)確度低、可靠性差導(dǎo)致磨煤機(jī)熱風(fēng)控制自動(dòng)投入率低，特別是低負(fù)荷下難以投入自動(dòng)的問題，提出了一種適應(yīng)火電機(jī)組超低負(fù)荷運(yùn)行的磨煤機(jī)風(fēng)量控制方法。該方法擯棄了由熱風(fēng)調(diào)節(jié)擋板控制一次風(fēng)量、由冷風(fēng)調(diào)節(jié)擋板控制磨出口風(fēng)粉混合物溫度的傳統(tǒng)控制方式，改為用熱風(fēng)調(diào)節(jié)擋板控制磨出口風(fēng)粉混合物溫度、用冷風(fēng)調(diào)節(jié)擋板控制磨入口一次風(fēng)溫度的控制方式。優(yōu)點(diǎn)是：(1)在煤質(zhì)確定的情況下，磨一次風(fēng)煤比僅與磨入口一次風(fēng)和出口風(fēng)粉混合物的溫度相關(guān)，保證磨出口、入口溫度的穩(wěn)定性即能夠保證一次風(fēng)煤比基本穩(wěn)定；(2)溫度信號(hào)測(cè)量的準(zhǔn)確度和可靠性遠(yuǎn)高于風(fēng)量信號(hào)，由此可大大提高控制系統(tǒng)的整體可靠性；(3)當(dāng)煤水分增大或冬季煤中帶冰時(shí)，控制系統(tǒng)能夠自動(dòng)增加一次風(fēng)煤比，有利于保證煤粉輸送能力和干燥出力；(4)用熱風(fēng)調(diào)節(jié)擋板控制磨出口風(fēng)粉混合物溫度，在給煤量變化時(shí)能夠使磨煤機(jī)一次風(fēng)量產(chǎn)生一定量的動(dòng)態(tài)過調(diào)，可以加快燃料側(cè)的響應(yīng)速度，有利于提高火電機(jī)組機(jī)爐協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的控制品質(zhì)。發(fā)明技術(shù)原理磨煤機(jī)的風(fēng)量控制無論采用何種方式必須滿足以下要求：保證磨煤機(jī)出口風(fēng)粉混合物溫度穩(wěn)定以滿足對(duì)煤粉干燥出力的要求；保證一次風(fēng)煤比以保證對(duì)煤粉輸送和著火過程穩(wěn)定的要求。改進(jìn)控制方案采用熱風(fēng)調(diào)節(jié)擋板控制磨出口風(fēng)粉混合物溫度、冷風(fēng)調(diào)節(jié)擋板控制磨入口一次風(fēng)溫度。從表象分析，磨出口風(fēng)粉混合物溫度是受控的能夠滿足要求，但一次風(fēng)煤比并不是控制系統(tǒng)中明顯的受控參數(shù)。改進(jìn)后控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)一次風(fēng)煤比控制的原理如下。煤在磨煤機(jī)內(nèi)磨制的過程遵循能量守恒定律，列出方程為：qccct0+qacatai+qfcat0+e＝qccctao+qacatao+qfcatao(1)其中：qc-給煤量，kg/s；cc-煤比熱，kj/kg℃；t0-環(huán)境溫度，℃；qa-磨入口一次風(fēng)量，kg/s；ca-空氣比熱，kj/kg℃；tai-磨入口一次風(fēng)溫度，℃；qf-磨密封風(fēng)量，kg/s；tao-磨出口風(fēng)粉混合溫度，℃；e-磨電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)帶入到磨煤機(jī)中的能量，kw。與一次風(fēng)帶入到磨中的能量相比磨電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)帶入到磨煤機(jī)中的能量很少，可以忽略；與一次風(fēng)量相比密封風(fēng)量很小，也可以忽略。簡(jiǎn)化后的磨煤機(jī)內(nèi)能量平衡方程為：qccct0+qacatai＝qccctao+qacatao(2)推導(dǎo)得到：在設(shè)備正常運(yùn)行的參數(shù)范圍內(nèi)，煤的比熱和空氣的比熱都近似為常數(shù)，環(huán)境溫度可以近似為常數(shù)，磨煤機(jī)出口風(fēng)粉混合物溫度是受控的也可以近似為常數(shù)。這樣，由式3可以看出，磨煤機(jī)的一次風(fēng)煤比僅僅取決于磨煤機(jī)入口一次風(fēng)溫度。當(dāng)磨煤機(jī)入口一次風(fēng)溫受控時(shí)，實(shí)際上也就意味著磨煤機(jī)一次風(fēng)煤比受控。可以通過調(diào)整磨煤機(jī)入口一次風(fēng)溫改變一次風(fēng)煤比，磨煤機(jī)入口一次風(fēng)溫越低，一次風(fēng)煤比越高。理論上可以引入環(huán)境溫度補(bǔ)償以提高控制精度，但一方面磨煤機(jī)所處環(huán)境溫度為火電機(jī)組鍋爐房?jī)?nèi)溫度，變化范圍相對(duì)較小；另一方面環(huán)境溫度較低時(shí)需要增加一次風(fēng)量補(bǔ)償干燥出力。依據(jù)式3可發(fā)現(xiàn)環(huán)境溫度降低時(shí)一次風(fēng)煤比會(huì)自動(dòng)增加，恰好符合現(xiàn)場(chǎng)要求。另外，當(dāng)煤水份含量增加時(shí)比熱增加，依據(jù)式3可發(fā)現(xiàn)煤比熱增加時(shí)一次風(fēng)煤比會(huì)自動(dòng)增加，這也恰好符合煤水分大時(shí)需要適當(dāng)增加一次風(fēng)量以滿足煤粉輸送和干燥出力的要求。發(fā)明技術(shù)方案參考圖2說明發(fā)明技術(shù)方案。由運(yùn)行人員給出的磨出口風(fēng)粉混合物溫度設(shè)定值和磨出口風(fēng)粉混合物溫度反饋值分別從正相輸入端和反相輸入端送入第一pid(比例、積分、微分)控制器(即pid1)，給煤量經(jīng)過第一多點(diǎn)折線函數(shù)f(x)1生成熱風(fēng)調(diào)節(jié)擋板的前饋控制信號(hào)，與pid1輸出的反饋控制信號(hào)求和，得到熱風(fēng)調(diào)節(jié)擋板的自動(dòng)輸出信號(hào)。給煤量經(jīng)過第二多點(diǎn)折線函數(shù)f(x)2生成的磨入口一次風(fēng)溫度設(shè)定值的基準(zhǔn)值，與由運(yùn)行人員給出的磨入口一次風(fēng)溫度偏置值求和，得到的磨入口一次風(fēng)溫度設(shè)定值，與磨入口一次風(fēng)溫度反饋值分別從反相輸入端和正相輸入端送入第二pid(亦稱pid2)控制器，得到冷風(fēng)調(diào)節(jié)擋板的自動(dòng)輸出信號(hào)。以600mw機(jī)組配套的額定出力為70t/h的磨煤機(jī)為例說明第一多點(diǎn)折線函數(shù)f(x)1和第二多點(diǎn)折線函數(shù)f(x)2的設(shè)置方式，分別如表1、2所示。第一多點(diǎn)折線函數(shù)f(x)1和第二多點(diǎn)折線函數(shù)f(x)2的設(shè)置方式參考磨煤機(jī)生產(chǎn)廠家給出的如圖3所示的磨煤機(jī)一次風(fēng)量與給煤量對(duì)應(yīng)曲線。對(duì)于第一多點(diǎn)折線函數(shù)f(x)1，當(dāng)給煤量小于20t/h時(shí)熱風(fēng)調(diào)節(jié)擋板保持25％的開度不變，之后隨給煤量增加熱風(fēng)調(diào)節(jié)擋板開度增加，給煤量大于60t/h時(shí)熱風(fēng)調(diào)節(jié)擋板保持70％的開度不變。對(duì)于第二多點(diǎn)折線函數(shù)f(x)2，參考一次風(fēng)煤比曲線設(shè)置給煤量與磨入口一次風(fēng)溫設(shè)定值的基準(zhǔn)值的對(duì)應(yīng)關(guān)系，當(dāng)給煤量小于20t/h時(shí)一次風(fēng)煤比相對(duì)較大并且隨給煤量的增加呈減小的趨勢(shì)，當(dāng)給煤量大于20t/h小于35t/h時(shí)一次風(fēng)煤比近似為常數(shù)隨給煤量增加略微減小，當(dāng)給煤量大于35t/h小于60t/h時(shí)一次風(fēng)煤比保持常數(shù)，當(dāng)給煤量大于60t/h時(shí)一次風(fēng)煤比相對(duì)較小并且隨給煤量的增加呈減小的趨勢(shì)。表1第一多點(diǎn)折線函數(shù)模塊f(x)1設(shè)置序號(hào)1234567x02035456070100y25253040707070表2第二多點(diǎn)折線函數(shù)模塊f(x)2設(shè)置序號(hào)1234567x02035456070100y260290300300300330350發(fā)明實(shí)施步驟(1)實(shí)施條件確認(rèn)發(fā)明適用于采用中速磨正壓直吹式制粉系統(tǒng)的火電機(jī)組的磨煤機(jī)的風(fēng)量控制?；痣姍C(jī)組安裝多臺(tái)磨煤機(jī)，對(duì)每一臺(tái)磨煤機(jī)都需要確認(rèn)：測(cè)量磨煤機(jī)出口風(fēng)粉混合物溫度、磨煤機(jī)入口一次風(fēng)溫度的測(cè)點(diǎn)信號(hào)正常，磨煤機(jī)熱風(fēng)調(diào)節(jié)擋板、磨煤機(jī)冷風(fēng)調(diào)節(jié)擋板執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作正常。(2)控制邏輯組態(tài)依據(jù)圖2所示邏輯，在機(jī)組dcs(分散控制系統(tǒng))的ews(工程師站)中，實(shí)施控制邏輯組態(tài)，用改進(jìn)控制邏輯替換原有控制邏輯。每臺(tái)磨煤機(jī)對(duì)應(yīng)一套控制邏輯。(3)控制系統(tǒng)參數(shù)調(diào)試對(duì)每臺(tái)磨煤機(jī)控制系統(tǒng)參數(shù)分別進(jìn)行調(diào)試。需要調(diào)試的參數(shù)包括：(1)熱風(fēng)調(diào)節(jié)擋板pid控制器(圖2中pid1)參數(shù)；(2)冷風(fēng)調(diào)節(jié)擋板pid控制器(圖2中pid2)參數(shù)；(3)熱風(fēng)調(diào)節(jié)擋板控制回路前饋控制信號(hào)生成邏輯中給煤量對(duì)熱風(fēng)調(diào)節(jié)擋板開度多點(diǎn)折線函數(shù)(圖2中f(x)1)的參數(shù)；(4)冷風(fēng)調(diào)節(jié)擋板控制回路自動(dòng)定值生成邏輯中給煤量對(duì)應(yīng)磨入口一次風(fēng)溫度設(shè)定值的基準(zhǔn)值的多點(diǎn)折線函數(shù)(圖2中f(x)2)的參數(shù)。其中pid控制器的參數(shù)依據(jù)設(shè)定值與被控變量的動(dòng)態(tài)變化情況調(diào)試，前饋和定值多點(diǎn)折線函數(shù)可參考表1、2的形式設(shè)置，也需要依據(jù)不同磨煤機(jī)負(fù)荷下的靜態(tài)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行細(xì)微的調(diào)試。參數(shù)調(diào)試完成后，控制系統(tǒng)可投入正常運(yùn)行。發(fā)明優(yōu)點(diǎn)(1)可靠性好、自動(dòng)投入率高。本發(fā)明提出了磨煤機(jī)熱風(fēng)調(diào)節(jié)擋板控制磨出口風(fēng)粉混合物溫度、冷風(fēng)調(diào)節(jié)擋板控制磨入口一次風(fēng)溫度的控制方式。采用溫度信號(hào)替代風(fēng)量信號(hào)作為被控變量，克服了因磨煤機(jī)一風(fēng)量信號(hào)測(cè)量干擾大、準(zhǔn)確度低、可靠性差導(dǎo)致磨煤機(jī)一次風(fēng)量自動(dòng)控制投入率不高，特別是低負(fù)荷下難以投入自動(dòng)控制的問題。(2)具有自動(dòng)補(bǔ)償功能。發(fā)明提出的控制方式具有自動(dòng)補(bǔ)償功能，當(dāng)環(huán)境溫度降低、煤水分增大或冬季煤中帶冰時(shí)，控制系統(tǒng)能夠自動(dòng)增加一次風(fēng)煤比，有利于保證煤粉輸送能力和干燥出力。(3)有利于提高機(jī)組機(jī)爐協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)控制品質(zhì)。用熱風(fēng)調(diào)節(jié)擋板控制磨出口風(fēng)粉混合物溫度，在給煤量變化時(shí)能夠使磨煤機(jī)一次風(fēng)量產(chǎn)生一定量的動(dòng)態(tài)過調(diào)，可以加快燃料側(cè)的響應(yīng)速度，有利于提高火電機(jī)組機(jī)爐協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的控制品質(zhì)。(4)控制靈敏度高、魯棒性好。原控制方案采用冷風(fēng)調(diào)節(jié)擋板控制磨出口風(fēng)粉混合物溫度，而改進(jìn)控制方案采用熱風(fēng)調(diào)節(jié)擋板控制磨出口風(fēng)粉混合物溫度，由于熱一次風(fēng)量遠(yuǎn)大于冷一次風(fēng)量，所以熱風(fēng)調(diào)節(jié)擋板開度小幅變化即可滿足要求，而且調(diào)節(jié)的線性度會(huì)更好；改進(jìn)后控制方案采用冷風(fēng)調(diào)節(jié)擋板控制磨入口一次風(fēng)溫度，由于被控對(duì)象慣性很小，即使執(zhí)行機(jī)構(gòu)非線性很強(qiáng)也可以獲得滿意的控制品質(zhì)。因此，改進(jìn)后控制方式具有控制靈敏度高、魯棒性好的優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)前第1頁12