超超臨界燃煤機組中速磨主控系統的分析及優化

賀佳

摘 要：針對傳統中速磨系統的特點，對中速磨控制系統進行優化，實現分離器出口煤粉細度在線分析、煤層厚度在線檢測和磨機振動在線監測。通過磨輥壓緊力、熱風門、分離器旋轉速度的在線自動協調控制，將煤粉細度、磨內風量、煤層厚度和磨機振動自動閉環控制在預設范圍內，實現中速磨的在線分析和智能優化控制。

關鍵詞：優化控制；燃煤機組；中速磨煤機；參數檢測；在線分析

1 前言

近年來我國的電力建設中，超超臨界燃煤機組成為建設的主流。在燃煤機組中，磨煤機是重要的輔機之一，中速磨因其高效、節能、噪聲低、結構緊湊、安裝空間小等優點而被普遍采用，其運行狀況直接影響著鍋爐的安全經濟運行，磨煤機出力及煤粉細度直接影響鍋爐的燃燒狀況，其碾磨過程和煤粉分離過程是影響磨煤機的最終出力和煤粉細度的決定性因素之一。

2 中速磨系統現狀

華電萊州電廠一期超超臨界燃煤機組采用正壓直吹式制粉系統，該系統設計包括中速輥式磨煤機6臺，其中1臺備用，5臺在額定負荷下正常運行。傳統中速磨系統采用人工控制方法，無法實現自動運行控制，普遍存在如下幾個特點：（1）無法精確測量和在線控制原煤層厚度；（2）無法通過原煤厚度實現閉環控制，保障研磨能力和煤粉細度分布的最佳；（3）沒有實現煤粉細度在線分析；（4）沒有實現根據煤粉細度變化在線自動調整分離器旋轉速度；（5）沒有實現磨機振動在線分析和磨機狀態在線調整；（6）沒有對磨輥和磨碗磨損狀況進行在線監測和分析。

3 中速磨系統智能優化控制方案分析

針對傳統中速磨系統存在的問題，為實現對中速磨系統參數的在線自動調整，對中速磨控制系統進行了分析優化。優化目標主要包括以下幾個方面：（1）在線智能檢測原煤厚度和磨損量；（2）實現磨輥加載力、給煤量、煤層厚度三者間的最佳匹配；（3）智能分析和控制煤粉細度變化；（4）實時分析控制磨內通風量。通過上述對中速磨系統的優化控制，實現中速磨的經濟安全運行。

3.1 研磨區原煤厚度及磨損量的智能檢測

原煤層厚度在線檢測系統是一套硬件測量裝置與軟測量技術結合的測量系統，該系統通過安裝在磨輥支持架上的高分辨率位移激光測量系統，檢測出運行期間磨輥整體的抬升量，通過測控軟件系統，將不斷抖動的抬升量進行濾波和算法分析，得出穩定的抬升量數據，再通過磨輥和磨碗磨損分析建模和建模自動修正軟測量技術對抬升高度進行修正，剔除磨損值，輸出磨輥與磨碗間原煤厚度的精確測量值，同時在線輸出磨輥、磨碗的磨損量。

3.2 磨輥加載力優化控制

磨輥加載力優化控制，以給煤量變化作為前饋，以煤層厚度測量值作為反饋，通過在線自動調整磨輥壓力，將原煤層厚度控制在設定范圍內，實現磨輥加載力、給煤量、煤層厚度三者之間的最佳匹配。

3.3 煤粉細度在線分析與智能控制

3.3.1 煤粉細度在線分析

在線測量技術只有通過在線自動控制，才能最大限度的發揮其作用，煤粉細度的在線測量也一樣，只有以煤粉細度在線測量值作為反饋信號，通過自動調整轉籠速度、煤層厚度以及通風量，最終實現煤粉細度的閉環自動控制才有意義。

3.3.2 煤粉細度智能控制

根據采用煤粉細度變化趨勢在線實時軟測量結果，結合煤粉細度化驗細度結果在線修正技術，在設定范圍內閉環控制分離器轉籠轉速，實現細度趨勢的在線測量和閉環控制。其控制原理的實質，就是尋找影響煤粉細度與各種因素之間的內在規律，以煤粉軟測量分析結果為反饋，通過控制煤層厚度控制逸出煤粉細度分布的穩定性，通過在預設范圍內精細在線調整轉籠速度，與給煤量、通風量和磨輥加載力相匹配，實現煤粉細度和均勻性的穩定和可控。

3.4 磨內通風量優化控制

磨內通風量的變化對磨機的輸送出力、研磨出力、分離效率、帶粉能力、火焰燃燒等影響非常大，傳統的風量測量方法方法容易堵塞、失真，信號變化緩慢，對磨機的運行和鍋爐的燃燒不利。我們采用數據挖掘算法，實時分析、判斷風量的變化趨勢，及時的根據風速、給煤量、通風量等因素調節風門開度，把風量穩定在一個合理范圍內，為磨機和鍋爐的穩定運行提供保障，如圖1所示。

4 優化結果分析

中速磨主控系統優化后主要實現了以下幾方面功能：

（1）精確控制煤層厚度，自動調整磨輥壓緊力，提高細度分布的穩定性和可調節性。

（2）在線分析煤粉細度變化趨勢，并根據通風給煤等實時工況的變化，在線調整分離器轉籠速度，提高煤粉細度的穩定性，提高燃燒過程的經濟性和安全性。

（3）控制磨內粒狀原煤和煤粉的存量，保障機組快速持久負荷變化時煤粉的供應和煤粉濃度的穩定，提高AGC性能。

（4）在線分析磨內通風量變化，實時優化控制風門開度。

（5）穩定煤層厚度和在線監控磨機振動，避免低料位運行、高料位運行和磨機振動超限，提高系統的安全性，降低鋼耗和噪音污染。

5 結論

中速磨系統智能優化控制，以分離器出口煤粉細度在線分析、煤層厚度在線檢測以及振動在線監測為基礎，通過磨輥壓緊力、熱風門、分離器旋轉速度的在線自動協調控制，將煤粉細度、磨內風量、煤層厚度和磨機振動自動閉環控制在預設范圍內，從而極大地改善了控制系統的自動調節效果，實現了中速磨運行水平的大幅提升。

參考文獻

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（作者單位：華電萊州發電有限公司）