论文部分内容阅读
摘 要：针对传统中速磨系统的特点，对中速磨控制系统进行优化，实现分离器出口煤粉细度在线分析、煤层厚度在线检测和磨机振动在线监测。通过磨辊压紧力、热风门、分离器旋转速度的在线自动协调控制，将煤粉细度、磨内风量、煤层厚度和磨机振动自动闭环控制在预设范围内，实现中速磨的在线分析和智能优化控制。
关键词：优化控制；燃煤机组；中速磨煤机；参数检测；在线分析
1 前言
近年来我国的电力建设中，超超临界燃煤机组成为建设的主流。在燃煤机组中，磨煤机是重要的辅机之一，中速磨因其高效、节能、噪声低、结构紧凑、安装空间小等优点而被普遍采用，其运行状况直接影响着锅炉的安全经济运行，磨煤机出力及煤粉细度直接影响锅炉的燃烧状况，其碾磨过程和煤粉分离过程是影响磨煤机的最终出力和煤粉细度的决定性因素之一。
2 中速磨系统现状
华电莱州电厂一期超超临界燃煤机组采用正压直吹式制粉系统，该系统设计包括中速辊式磨煤机6台，其中1台备用，5台在额定负荷下正常运行。传统中速磨系统采用人工控制方法，无法实现自动运行控制，普遍存在如下几个特点：（1）无法精确测量和在线控制原煤层厚度；（2）无法通过原煤厚度实现闭环控制，保障研磨能力和煤粉细度分布的最佳；（3）没有实现煤粉细度在线分析；（4）没有实现根据煤粉细度变化在线自动调整分离器旋转速度；（5）没有实现磨机振动在线分析和磨机状态在线调整；（6）没有对磨辊和磨碗磨损状况进行在线监测和分析。
3 中速磨系统智能优化控制方案分析
针对传统中速磨系统存在的问题，为实现对中速磨系统参数的在线自动调整，对中速磨控制系统进行了分析优化。优化目标主要包括以下几个方面：（1）在线智能检测原煤厚度和磨损量；（2）实现磨辊加载力、给煤量、煤层厚度三者间的最佳匹配；（3）智能分析和控制煤粉细度变化；（4）实时分析控制磨内通风量。通过上述对中速磨系统的优化控制，实现中速磨的经济安全运行。
3.1 研磨区原煤厚度及磨损量的智能檢测
原煤层厚度在线检测系统是一套硬件测量装置与软测量技术结合的测量系统，该系统通过安装在磨辊支持架上的高分辨率位移激光测量系统，检测出运行期间磨辊整体的抬升量，通过测控软件系统，将不断抖动的抬升量进行滤波和算法分析，得出稳定的抬升量数据，再通过磨辊和磨碗磨损分析建模和建模自动修正软测量技术对抬升高度进行修正，剔除磨损值，输出磨辊与磨碗间原煤厚度的精确测量值，同时在线输出磨辊、磨碗的磨损量。
3.2 磨辊加载力优化控制
磨辊加载力优化控制，以给煤量变化作为前馈，以煤层厚度测量值作为反馈，通过在线自动调整磨辊压力，将原煤层厚度控制在设定范围内，实现磨辊加载力、给煤量、煤层厚度三者之间的最佳匹配。
3.3 煤粉细度在线分析与智能控制
3.3.1 煤粉细度在线分析
在线测量技术只有通过在线自动控制，才能最大限度的发挥其作用，煤粉细度的在线测量也一样，只有以煤粉细度在线测量值作为反馈信号，通过自动调整转笼速度、煤层厚度以及通风量，最终实现煤粉细度的闭环自动控制才有意义。
3.3.2 煤粉细度智能控制
根据采用煤粉细度变化趋势在线实时软测量结果，结合煤粉细度化验细度结果在线修正技术，在设定范围内闭环控制分离器转笼转速，实现细度趋势的在线测量和闭环控制。其控制原理的实质，就是寻找影响煤粉细度与各种因素之间的内在规律，以煤粉软测量分析结果为反馈，通过控制煤层厚度控制逸出煤粉细度分布的稳定性，通过在预设范围内精细在线调整转笼速度，与给煤量、通风量和磨辊加载力相匹配，实现煤粉细度和均匀性的稳定和可控。
3.4 磨内通风量优化控制
磨内通风量的变化对磨机的输送出力、研磨出力、分离效率、带粉能力、火焰燃烧等影响非常大，传统的风量测量方法方法容易堵塞、失真，信号变化缓慢，对磨机的运行和锅炉的燃烧不利。我们采用数据挖掘算法，实时分析、判断风量的变化趋势，及时的根据风速、给煤量、通风量等因素调节风门开度，把风量稳定在一个合理范围内，为磨机和锅炉的稳定运行提供保障，如图1所示。
4 优化结果分析
中速磨主控系统优化后主要实现了以下几方面功能：
（1）精确控制煤层厚度，自动调整磨辊压紧力，提高细度分布的稳定性和可调节性。
（2）在线分析煤粉细度变化趋势，并根据通风给煤等实时工况的变化，在线调整分离器转笼速度，提高煤粉细度的稳定性，提高燃烧过程的经济性和安全性。
（3）控制磨内粒状原煤和煤粉的存量，保障机组快速持久负荷变化时煤粉的供应和煤粉浓度的稳定，提高AGC性能。
（4）在线分析磨内通风量变化，实时优化控制风门开度。
（5）稳定煤层厚度和在线监控磨机振动，避免低料位运行、高料位运行和磨机振动超限，提高系统的安全性，降低钢耗和噪音污染。
5 结论
中速磨系统智能优化控制，以分离器出口煤粉细度在线分析、煤层厚度在线检测以及振动在线监测为基础，通过磨辊压紧力、热风门、分离器旋转速度的在线自动协调控制，将煤粉细度、磨内风量、煤层厚度和磨机振动自动闭环控制在预设范围内，从而极大地改善了控制系统的自动调节效果，实现了中速磨运行水平的大幅提升。
参考文献
[1]张娟，李志恒，李铸.超超临界机组中速磨煤机性能参数分析及优化[J].电力学报，2014，29（5）：458-460.
[2]安普亮.ZGM113G型中速辊式磨煤机的应用[J].发电设备，2008，（2）：168-171.
[3]齐砚东.中速磨机组燃烧技术的优化[J].华东电力，2002，30（8）：63-66.
（作者单位：华电莱州发电有限公司）
关键词：优化控制；燃煤机组；中速磨煤机；参数检测；在线分析
1 前言
近年来我国的电力建设中，超超临界燃煤机组成为建设的主流。在燃煤机组中，磨煤机是重要的辅机之一，中速磨因其高效、节能、噪声低、结构紧凑、安装空间小等优点而被普遍采用，其运行状况直接影响着锅炉的安全经济运行，磨煤机出力及煤粉细度直接影响锅炉的燃烧状况，其碾磨过程和煤粉分离过程是影响磨煤机的最终出力和煤粉细度的决定性因素之一。
2 中速磨系统现状
华电莱州电厂一期超超临界燃煤机组采用正压直吹式制粉系统，该系统设计包括中速辊式磨煤机6台，其中1台备用，5台在额定负荷下正常运行。传统中速磨系统采用人工控制方法，无法实现自动运行控制，普遍存在如下几个特点：（1）无法精确测量和在线控制原煤层厚度；（2）无法通过原煤厚度实现闭环控制，保障研磨能力和煤粉细度分布的最佳；（3）没有实现煤粉细度在线分析；（4）没有实现根据煤粉细度变化在线自动调整分离器旋转速度；（5）没有实现磨机振动在线分析和磨机状态在线调整；（6）没有对磨辊和磨碗磨损状况进行在线监测和分析。
3 中速磨系统智能优化控制方案分析
针对传统中速磨系统存在的问题，为实现对中速磨系统参数的在线自动调整，对中速磨控制系统进行了分析优化。优化目标主要包括以下几个方面：（1）在线智能检测原煤厚度和磨损量；（2）实现磨辊加载力、给煤量、煤层厚度三者间的最佳匹配；（3）智能分析和控制煤粉细度变化；（4）实时分析控制磨内通风量。通过上述对中速磨系统的优化控制，实现中速磨的经济安全运行。
3.1 研磨区原煤厚度及磨损量的智能檢测
原煤层厚度在线检测系统是一套硬件测量装置与软测量技术结合的测量系统，该系统通过安装在磨辊支持架上的高分辨率位移激光测量系统，检测出运行期间磨辊整体的抬升量，通过测控软件系统，将不断抖动的抬升量进行滤波和算法分析，得出稳定的抬升量数据，再通过磨辊和磨碗磨损分析建模和建模自动修正软测量技术对抬升高度进行修正，剔除磨损值，输出磨辊与磨碗间原煤厚度的精确测量值，同时在线输出磨辊、磨碗的磨损量。
3.2 磨辊加载力优化控制
磨辊加载力优化控制，以给煤量变化作为前馈，以煤层厚度测量值作为反馈，通过在线自动调整磨辊压力，将原煤层厚度控制在设定范围内，实现磨辊加载力、给煤量、煤层厚度三者之间的最佳匹配。
3.3 煤粉细度在线分析与智能控制
3.3.1 煤粉细度在线分析
在线测量技术只有通过在线自动控制，才能最大限度的发挥其作用，煤粉细度的在线测量也一样，只有以煤粉细度在线测量值作为反馈信号，通过自动调整转笼速度、煤层厚度以及通风量，最终实现煤粉细度的闭环自动控制才有意义。
3.3.2 煤粉细度智能控制
根据采用煤粉细度变化趋势在线实时软测量结果，结合煤粉细度化验细度结果在线修正技术，在设定范围内闭环控制分离器转笼转速，实现细度趋势的在线测量和闭环控制。其控制原理的实质，就是寻找影响煤粉细度与各种因素之间的内在规律，以煤粉软测量分析结果为反馈，通过控制煤层厚度控制逸出煤粉细度分布的稳定性，通过在预设范围内精细在线调整转笼速度，与给煤量、通风量和磨辊加载力相匹配，实现煤粉细度和均匀性的稳定和可控。
3.4 磨内通风量优化控制
磨内通风量的变化对磨机的输送出力、研磨出力、分离效率、带粉能力、火焰燃烧等影响非常大，传统的风量测量方法方法容易堵塞、失真，信号变化缓慢，对磨机的运行和锅炉的燃烧不利。我们采用数据挖掘算法，实时分析、判断风量的变化趋势，及时的根据风速、给煤量、通风量等因素调节风门开度，把风量稳定在一个合理范围内，为磨机和锅炉的稳定运行提供保障，如图1所示。
4 优化结果分析
中速磨主控系统优化后主要实现了以下几方面功能：
（1）精确控制煤层厚度，自动调整磨辊压紧力，提高细度分布的稳定性和可调节性。
（2）在线分析煤粉细度变化趋势，并根据通风给煤等实时工况的变化，在线调整分离器转笼速度，提高煤粉细度的稳定性，提高燃烧过程的经济性和安全性。
（3）控制磨内粒状原煤和煤粉的存量，保障机组快速持久负荷变化时煤粉的供应和煤粉浓度的稳定，提高AGC性能。
（4）在线分析磨内通风量变化，实时优化控制风门开度。
（5）稳定煤层厚度和在线监控磨机振动，避免低料位运行、高料位运行和磨机振动超限，提高系统的安全性，降低钢耗和噪音污染。
5 结论
中速磨系统智能优化控制，以分离器出口煤粉细度在线分析、煤层厚度在线检测以及振动在线监测为基础，通过磨辊压紧力、热风门、分离器旋转速度的在线自动协调控制，将煤粉细度、磨内风量、煤层厚度和磨机振动自动闭环控制在预设范围内，从而极大地改善了控制系统的自动调节效果，实现了中速磨运行水平的大幅提升。
参考文献
[1]张娟，李志恒，李铸.超超临界机组中速磨煤机性能参数分析及优化[J].电力学报，2014，29（5）：458-460.
[2]安普亮.ZGM113G型中速辊式磨煤机的应用[J].发电设备，2008，（2）：168-171.
[3]齐砚东.中速磨机组燃烧技术的优化[J].华东电力，2002，30（8）：63-66.
（作者单位：华电莱州发电有限公司）