华能伊敏磨煤机控制设计

-1引言在飞速开展的今天，人们已经离不开电，所以电力的开展决定着人类的开展水平。我们要大大的重视电厂的用电构造变化，要对电厂机组进展更细心的控制，已出尽人类的开展，另外，机组容量不断地增加，锅炉的蓄热量相对减少，采用机炉分别控制方式已不适应外界负荷的要求和保持机炉之间的平衡，因此通常采用锅炉汽轮发电机组的单元制运行方式。在这种运行方式下，即机跟炉和炉跟机、机炉协调等控制方式。按锅炉、汽轮机在控制过程中的任务和相互关系的不同，可以构成这三种根本形式。此外，为了使电厂能够平安、稳定地运行，对磨煤机、给煤机及风烟等各局部的控制也十分重要。磨煤机是火电厂重要的辅机，磨煤机运行的好坏直接营销到火电厂锅炉能否平安、经济、稳定运行，也直接关系到电厂整个机组能否平安、经济、稳定运行。给煤控制的任务在于进入锅炉的煤量随时与外界负荷要求相适应。因为汽压是锅炉燃料量与汽轮机需要能量的平衡标志，并且在负荷扰动下汽压具有近似比例的响应特点，因此汽压可以作为燃料控制系统的被调量。锅炉风烟系统即为一平衡通风系统，即利用一次风机、送风机和引风机来抑制气流流通过程中的各项阻力。平衡通风系统不仅是炉膛及尾部烟道的漏风不会太大，保证较高的经济性，而且还能防止炉内高温烟气外贸，对于运行人员的平安和锅炉房岛的卫生条件均有好处。这次设计的主要内容是对给煤机控制、二次风枯燥风控制及磨煤机出口煤粉控制进展设计。2控制系统分析2.1 给煤机控制系统给煤机适用于火力发电厂燃煤炉制粉系统,能在很大的负荷变动*围内改善锅炉性能,使过热温度、再热温度和压力温度的控制更为稳定,使燃料与所需空气量更为匹配,所需的空气过剩量减少,连续给煤,称量准确,工作稳定,节能高效,是燃煤锅炉制粉系统中与磨煤机相配的先进的计量给煤设备.给煤机锅炉煤量指令由锅炉负荷指令和经函数修正补偿后的总风量与总油量之差经小选后形成，以保证平安的燃料/风量比。如果锅炉负荷指令突然增大，由于受到实际风量的限制，只有在实际风量增大后，燃料量才能增大，这样就到达了升负荷时先加风、后加燃料的目的；同样，如果锅炉负荷指令突然减小，由于宗峰量不会突然变小，故总燃料指令将被减小，实现实际煤量减小后，再减小风量的操作要求，到达减负荷时先减燃料、后减风的目的。给煤机承受的是锅炉指令，反响信号是热量信号，控制的是给煤机转速，以给煤机转速代表煤量信号。减法器输出的是总风量减速燃油总油量所需风量，作为燃煤所需的风量。它与机组主控系统来的锅炉指令在小值选择器中进展比较，选择小者作为燃料量指令的定值信号。通过小值选择器选择定值信号的作用是为了保证锅炉在燃烧过程中，风量始终大于燃煤量，保证燃煤在炉膛中能完全燃烧，提高燃烧的经济性。在稳态时，锅炉负荷指令与风量信号及燃煤量近似相等，到达适当的燃料/风量静态配比。小值选择器的输出作用到燃料主控制器PI1，PI1控制器承受的反响信号是热量信号，在稳态时燃料产生的热量等于总燃料指令。燃料控制器PI1的输出在加法器1中加了微分作用后通过手动/自动装换器T19作用到串级副控制器PI2，PI2承受的反响信号是5台给煤机转速的平均值。当煤量指令和5台给煤机的平均值信号不相等是，串级控制器PI2就有输出，该输出同时作用到5台给煤机的控制系统。使之改变给煤量，作为每台给煤机的负荷要求。当*台给煤机的出去给煤机A与平均值不等，则通过减法器2、转换器T20、加法器2、转换器T1、T2去修正给煤机A的给煤量。这样设计的目的是使每台给煤机的负荷能接近平均负荷。转换器T19的作用是实现燃料控制器PI1的手动/自动转换。自动时，T19选通A端；手动时，T19选通B端。即煤量指令坑自动方式产生，也可手动方式产生。当煤量指令到达极限值高限H=100，低限L=0时，则将发出信号，对机组负荷指令进展增/减闭锁。转换器T1的作用是实现给煤机的手动/自动转换，每台给煤机可投自动，也可由人工操作，也可因工作异常而自动地由T1切换成手动方式。当T1选通A端时，转换器T20也自动地选通A端，这时给煤机A的内扰可通过减法器2、转换器T20、加法器2自动进展修正。当给煤机A在手动方式运行时，转换器T1选通B端，这时转换器+/-修正给煤机A的给煤量。转化器T2在给煤机A自动方式运行时，选通A端。当BCS燃烧器控制系统来信号要求"给煤机A转速为最小时，选通B端。当有MDL最大偏差限制信号时，选通C端。当T2选通C端时，转换器T3同时选通B端，使给煤机A在一定的速率限制下快速返回到25%的给煤量。大值选择器的作用是使每台给煤机的最小给煤量为25%，大值选择器的输出除了去改变给煤量外，还送至BCS。ST为给煤机A转速信号，它也送至BCS。当给煤机A转速信号大于50%时，将发出信号给BCS。2.2 二次风控制系统二次风系统的作用是供给燃料燃烧所需的大量热空气。送风机出口的二次风流经空气预热器的二次风风仓。在空气预热器出口热二次风道设置热风再循环管道；即在环境温度比较低的时候，将空气预热器出口的二次热风引一局部到送风机的入口，以提高进入空气预热器的冷二次风温度，防止空气预热器的低温腐蚀。每台空气预热器对应一组送风机和引风机。两个空气预热器的进、出口风道都横向穿插联接在总风道上，用来向炉膛提供平衡的空气流。补偿后总风量作为主控制器PI1的反响信号测量信号。主控制器PI1的给定值是风量指令，它是由锅炉负荷指令经氧量校正信号校正后与热量信号、实际总燃料量信号、最小风量设定值30%，分别在3个大值选择器比较后，取三者的最大值送入主控制器PI1，以保证总风量大于总燃料量，因而保证燃料在炉膛中能完全燃烧。在正常情况下，主控制器PI1的输出送到副控制器PI3，副控制器PI3有两路输出，一路经转换器T1、T2、T3和T11到送风机A，去改变送风机A的节距，增加或减少送风机A的送风量；另一路经转换器T5、T6、T7和T12到送风机B，去改变送风机B的节距，增加或减少送风机B的送风量。副控制器PI3的反响信号为送风机A和B改变后风量信号的平均值。主控制器PI1的输出时副控制PI3的给定值，这样保证了稳态时总风量等于所需的风量指令。转换器T5是用来实现自动/手动方式切换。转换器T6的功能是进展送风机B节距快速返回RB到25度时的切换。转换器T7的功能是送风机定向增/减闭锁时的切换。转换器T8、T12的功能是送风机B承受送风机节距全关和"送风机全开信号时的切换。转换器T13和T14的功能是平衡送风机A和送风机B之间的风量。当送风机A和送风机B都在自动方式时，转换器T13和T14均选通B端，可由运行人员通过操作加减器+/-来平衡送风机A和送风机B之间的风量。当送风机B都在手动方式时，转换器T13和T14均选通A端，当副控制器PI3的输出跟踪T1+T3/2与T1的输出偏差超过允许值时，偏差器1发出信号，通过转速器T13和T14的A端去加法器1，调整送风机A的风量以到达平衡送风机A和送风机B之间风量的目的。B侧补偿后的二次风量信号经函数器f3*分别作用到小值选择器，小值选择器二次风量反响信号。因此，小值选择器2的作用是限制过分地要求开大送风机来提高送风量。2.3 磨煤机出口风温和磨煤机出口风量控制系统磨煤机出口风温和磨煤机出口风量的控制有两种方式，一种方式是指对磨煤机风系统只设置冷风、热风调节挡板，另一种方式是指磨煤机风系统设置冷风、热风调节挡板和混和风调节挡板，由混和风调节挡板来调节风量。下面介绍的磨煤机风系统是仅设置冷热风调节挡板的风温/风量控制系统是一个多变量控制系统，控制对象的输入量为冷风、热风挡板的开度指令，输出量分别为一次风量和磨煤机出口温度。由于冷风或热风挡板任一挡板开度的变化，都会影响到风量和温度的调节，因此在负荷变动时，对磨煤机的出口风温和出口风量的控制比较困难。对磨煤机出口风温和磨煤机出口风量控制所采用的方法是：温度调节器的输出在控制热风门的通知，通过一个负的比例环节去控制冷风门，使温度调节器的动作不影响风量；同样，风量调节器的输出在控制冷风门的同时，通过一个正的比例环节去控制热风门，使风量调节器的动作不影响温度。为了进一步改善调节品质，采用了变参数PI控制。冷风门和热风门分别有一个手动、自动切换开关，他们互为连锁。当冷风门和热风门投入自动的条件都满足时，只要两个开关中任意一个切换到自动，另一个也随之切换到自动；如果有一个开关投自动条件消失而切换到手动时，另一个也将切换到手动。 当出现以下条件时，热风门控制从自动切换至手动；1） BCS不允许投自动；2） 冷风门手动；3） 温度变送器偏差报警；4） 挡板位置不跟随指令；5） 操作员选择手动。 当出现以下条件时，冷风门控制从自动切换至手动：1） BCS不允许投自动；2） 热风门手动；3） 风量变送器偏差报警；4） 补偿用温度变送器偏差报警；5） 挡板位置不跟随指令；6） 操作员选择手动。风量调节的设定值由对应于该磨煤机的给煤机转速通过函数加偏置产生。典型的磨煤机出口温度控制系统如图2.3所示磨煤机A出口温度的测量采用了双变送器的设计。磨煤机出口温度信号经变送器及转换器T1进入温度控制器PI1与给定值进展比较，如有偏差，则控制器PI1有控制信号输出，通过T2、T3去改变磨煤机热风挡板的开度，使磨煤机出口温度恢复到给定值，同时经过比例器发出一信号去磨煤机一次风量控制系统，改变冷风挡板的开度，以减少磨煤机出口温度控制时对一次风量的影响，以保证进入磨煤机的一次风量为恒定。 转换器T2的作用是实现磨煤机出口温度控制的手动/自动方式切换，自动方式时T2选通A端，手动方式时T2选通B端。当BCS发出指令"关闭热风挡板时，转换器T3自动选通B端，使0%作用到磨煤机A热风挡板，使挡板迅速关闭。磨煤机出口温度超过高限93，低于低限54时通过"三态信号监视器发出信号给BCS，BCS将采取相应的措施。ZT是热风挡板的位置反响信号，当该信号与T3输出信号偏差超过允许的*围时，将发出报警信号及发出"磨煤机不响应指令，将磨煤机A出口温度控制系统自动地切换成手动方式。3控制方式3.1 单回路控制系统单回路控制系统的原理方框图如入3.1所示WTsWmsWzsWosr eVmVTµf内扰外扰图3.1 单回路控制系统的原理方框图它是由测量变送器、调节器、执行器及控制对象组成的单闭环负反响控制系统。图中WTs为调节器的传递函数，Wzs为执行器的传递喊出，Wms为测量变送器的传递函数，Wos为控制对象的传递函数。为了便于系统分析，将测量变送器、执行器和控制对象作为一个整体对待，该整体称为"广义对象。这样图3.1所示的单回路控制系统就由调节器和广义对象两局部组成，其等效原理方框图如图3.2所示，图中Wo*s为广义对象的传递函数。实际上在做对象动态特性试验时，总是以调节器的手动输出作为对象的输入信号，以测量变送器的输出作为对象的输出信号，这样测得的对象特性包括了测量变送器和是星期的特性。WT(s)Wo*(s) r eVT*(扰动)Vm图3.2 等效原理方框图3.2 串级控制系统串级控制系统原理框图如图3.3所示R1(s)WT1(s) WT2(S) Wz(s)W(s) Wo2(s)Wm2(s) Wm1(s) Wof(s) R2(s)F(s)Y2(s)Y1(s)Wo1(s) 图3.3 一般串级控制系统原理框图WT1s、WT2(s)主、副调节器的传递函数；Wo1s、Wo2s主、副对象的传递函数；Wm1s、Wm2s主、副变送器的传递函数；Ws调节阀的传递函数；Wzs执行器的传递函数；Wofs干扰通道的传递函数串级控制系统具有以下几方面的特点：由于副回路具有快速作用，因此，串级控制系统对进入副回路的扰动有很强的抑制能力。由于副回路的存在，改善了对象的动态特性，提高了系统的工作频率。由于副回路的存在，串级系统有一定的自适应能力。4 控制过程分析4.1 给煤机控制系统给煤机控制组态图参见附录1，如下列图，#5 FOR RUN IA给煤机运行信号为1时<9176>的输出为S2端即<9163>的输出值，其值送到<9183>的S1，同时，RUN EDR DMD AVG给煤机平均指令值送到<9183>的S2，通过<9183>内S1-S2的运算，结果作为输出送到<9188>的S1端，FOR BIAS AVG平均偏置值送到<9188>的S2端和<9157>的S1端，<9188>内经过S1+S2运算后，其输出送到<9197>的S1端和<9163>的S2端作为设定值SP。FM DMD煤主控输出送入<9163>的S1和<9151>的S1端作PV值，#5 MILL BIAS磨偏置值送到<9151>的S2端，<9151>内经过S1+S2运算后，输出送到<9157>的S2端<9157>内经过S2-S1运算后，输出送入<9159>高/低限制器确定输出值高限95或是低限56或是S1输入值其结果送入<9183>的S3端作为自动信号值。#5 MILL RUN STG磨煤机运行信号送入<9150>，其输出值送到<9160>的S3端和<9152>的S1端，<9160>的输出跟踪信号TR，SET #5 FOR SPEED MIN IA给煤机置最小输出与#5 FOR DMD <24作为<9152>的S3和S4端与S1通过"或指令后<9152>输出值送到<9163>S5端确定是否跟踪开关TS地址，经过<9174>后送到<9182>的S2端。#5 FOR RUN IA给煤机运行信号经过<9156>后输出为0送到<9182>S1端，#5 FOR COAL FLOW FAIL给煤机煤流缺乏信号与#5 MILL OUTL T CTL AUTO磨煤机二次风枯燥风调节挡板自动信号送入<9182>的S2、S3端。假设<9182>输出为1，其输出送到<9163>的S18端切换手动，同时信号送到<9195>发出报警信号。<9163>为给煤机控制操作站，假设给煤机为自动状态，则输出<9165>为1，此信号经<9161>送到<9163>的S29端信号为0，则<9164>值为PV值送到<9175>S1，与<9165>的S2经<9175>后其输出送到<9181>确定是否报警，还送到<9197>的S2端作为#5 MILL BIAM的另一种磨偏置值。<9165>的手动/自动信号还送到<9196>S3端，确定磨组出力能力值。<9163>输出一方面送到<9176>S2端作为一种设定值，一方面送到<9196>的S1端作为磨组出力能力值，一方面经过<6799>函数运算后确定给煤机指令和<9198>函数运算后判断例外报告。如图4.1，分析知控制站FC80的<9164>是设定值，根据<9165>的值是1还是0来判断是跟踪还是释放，<9165>为0，则是手动，为1则自动，手动时，<9175>的输出跟踪S1，即设定值。最后通过模拟切换器来选择磨偏置。<9153>是控制输出，通过函数发生器计算出给煤机指令。并且通过上下比较器来知道给煤机指令是否小于24。图4.1 给煤机控制系统截图4.2 二次风枯燥风控制系统图4.2 磨煤机出口温度设定值原理图如图4.2所示，磨煤机出口温度选择和磨煤机出口温度设定经过加法器和函数发生器，后经过PID处理，通过控制站来矫正磨煤机出口温度设定值。图4.3 二次风枯燥风调节挡板位置调节原理图图4.3，通过设定值和切换器<9234>到<9245><9250>来得出二次风枯燥风调节挡板的位置，是在中间位置，全开位置还是全关位置。磨煤机出口温度设定值和出口温度选择通过加法器和上下比较器加上二次风枯燥风挡板位置来确定是否切换到手动信号。如图4.4，经过之前的一些处理，FC80的<9255>输出设定值<9256>输出0时是手动，给煤机出口温度设定值跟踪<9255>的输出。<9254>控制输出的百分比经过函数发生器来得出磨煤机二次风枯燥风挡板指令。另<9256>的输出自动手动确定磨煤机出口温度是否自动控制。图4.4 二次风枯燥风控制系统截图4.3 磨煤机出口煤粉分配器控制系统磨煤机出口煤粉分配器组态图参见附录3，该控制系统的功能是通过8号磨煤机出口煤粉分配器操作站输出值经函数发生器后发出出口煤粉分配器指令，此控制操作为全程手动操作，跟踪开关TS信号地址，TR地址是否跟踪由磨煤机二次风枯燥风调节挡板位置确定。同时出口煤粉分配器指令与位置反响相比较判断煤粉分配器是否正常，否则发出报警信号，提醒操作人员及时控制。图4.5 磨煤机出口煤粉分配器控制系统原理图如图4.5，磨煤机出口煤粉分配指令与磨煤机出口煤粉分配器位置反响通过加法器和上下比较器来确定磨煤机出口煤粉分配是否报警，另假设磨煤机出口煤粉分配器位置反响质量不合格磨煤机出口煤粉分配器也发出报警。总结经过二周时间的忙碌，在指导教师和同学们的帮助下，本次课程设计已接近尾声，其功能根本到达要求。 控制系统的开发设计是一项很辛苦的工作，同时也是一个充满乐趣的过程。在设计的过程中边学习、边实践，遇到新问题就不断探索和努力，对控制系统的分析与设计有了切身的认识和体会，并在学习和实践过程中增长了知识、丰富了经历，为今后走向工作岗位奠定了根底。我们组的设计题目是磨煤机控制系统，通过第一个星期的查找资料以及与组员的共同讨论，我们得出初步的程序分析结果，并且画出了磨煤机控制的三*图纸。在以后的几天里，我与我们组的成员对程序进展了划分构造讨论，逐步分析各局部的作用。在这次设计中，用到了很多切换器，加法器和函数发生器，使我对这些功能码有了更多的了解。最关键的是PID和操作站，在程序中用来分析数据并实现手自动无扰切换。总的来说，本次课程设计锻炼了我们的动手能力，同时也丰富了我们的知识，使理论知识更加凝练，更加证明了我们的集体合作力。这次的设计可说是有"苦也有"甜：苦的是按我们的分析设程序时,出现错误,虽然后来改正过来了,但也使我大感头疼。甜的是,设计过程中不仅锻炼了我们的能力而且丰富了我们的技能.。本次的设计可以说是困难重重，教师对我们的要求很高。要求画出完整的程序，而且能完成其相应的功能，报告也要求内容丰富、工整。在对专业知识掌握扎实的同时对WORD，画图工具的应用也进一步熟练。总的来说，二周的课程设计从各个方面都丰富了我的知识。. z.