磨煤机料位测量与优化

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关键词：磨煤机 料位测量与优化
; c$ V! [" x. M6 R4 R- d- v摘要：本文论述磨煤机料位测量原理，测量存在的问题，通过料位优化试验程序，找出磨煤机比较适合的最佳研磨效率，确定磨煤机安全经济及自动控制的合理料位，通过软件对料位信号进行修正，参与自动控制，满足机组变负荷的需要。
   概述     菏泽电厂原设计采用二期磨煤机料位电耳音频信号参与自动控制，由于电耳的灵敏度低，抗干扰能力不强，时常出现给煤量不随锅炉负荷的变化而改变，导致磨煤机满磨或空磨现象，使煤粉研磨粗细不均，既影响磨煤机出力，又使煤耗增加，协调控制系统更是无法投入，经调查研究，磨煤机一次风量与给煤量的匹配关系存在一定的线性关系，将此关系用一函数表达出来，作为料位自动的给煤量设定值，如图1所示。
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5 J( [+ q" K; j图1 磨煤机料位控制系统

    只要磨煤机一次风量改变，给煤量设定值就变，通过调节器控制给煤机转速，使给煤量发生相应改变，从而使磨煤机料位不变，整个磨煤机出力稳定，煤粉研磨粗细均匀，为协调控制系统的投入打下基础。
% R. `. m( `9 Z  A+ o& \    1 料位控制原理
    磨煤机料位控制是通过麦克风检测磨煤机内的噪声水平来实现的，磨煤机内的煤量越多，噪音越小。
% n# X0 f  M8 q8 m( @    为确保磨煤机的稳定运行，磨煤机内的煤量应保持不变，不管燃烧器需要的粉量是多少，也不管给煤量如何。一旦建立了适当的煤位，就不应再改变。有些运行人员认为磨煤机负荷降低时，料位应相应减少，这是不对的。
, s3 }+ k0 N4 W    当燃烧器给粉量需增加时，一次风量增加，这样从磨煤机出来的粉量增加，造成料位下降，噪音相应增强，从而使给煤机自动增加给煤量，磨煤机料位回到设定水平。
    同样，当燃烧器给粉量需减少时，一次风量减少，这样从磨煤机出来的粉量减少，造成料位升高，噪音相应降低，从而使给煤机自动减少给煤量，磨煤机料位回到设定水平。
    空磨时的噪音为112dB，正常状态下为106dB。
    注意：磨煤机内的煤量应保持不变，不管一次风流量还是给煤机速率如何变化。进燃烧器的粉量是由一次风流量来控制的，不是由给煤机的速率控制，所以不应通过调整给煤机速率来控制去燃烧器的煤粉流量。
" A7 u& q1 w! h; Z# |/ f" g, @3 S7 i    因此要求运行人员允许给煤机速率临时增加以便磨煤机保持恒定料位，磨煤机料位和磨煤机消耗的功率一级噪音之间的关系如图2。
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+ ^% v7 s" u% F8 q# n* t1 _    图2 磨煤机特性曲线                            专家指导

    注：1-磨煤机消耗的功率，2-磨煤机出力，3-噪音，3’-磨煤机料位。

    磨煤机的工作曲线可以分为三部分： I、II 和 III。在 I区域，磨煤机的功率随着给煤量的增加而增加，在 III区域，磨煤机的出力也不会达到最高， 因此，磨煤机应避免在区域I和III 运行。 区域 II 是正常的工作范围。
    2 料位优化试验程序
    2.1 校验试验
    保持磨带负荷稳定运行以便进行电耳校验，只要能够满足运行参数的要求，表1所示负荷工况可以是任何顺序，一次风挡板、风箱二次风挡板及给煤机采用手动控制，磨煤机负荷变化时应缓慢逐步调整。
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表1
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    应注意在每一种试验工况下，都必须确保二次风量满足正常燃烧的需要，例如在磨煤机带高负荷时所需风量较大。表1所给风量是一台磨风箱的二次风风量52kg/s，也就是说每个风门的风量是26kg/s，表中的数值是大约值，具体情况还要取决于炉底风和氧量水平。

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在每项试验过程中，要注意监视磨煤机压差、电机电流和分离器出口温度，直到保持稳定为止。
2 U1 j0 O: z: b7 q( y6 m1 {2 o    磨煤机压差会随着一次风流量的增加而增加。如果压差持续增加，出现过负荷的情况，这时应减少煤量。分离器出口温度一般不变，如果在高负荷下温度升高，说明磨煤机料位偏低。
2.2 自动控制试验
    利用同样的一次风流量和二次风风量重复上述试验，给煤量将通过控制器自动调整，如表2。

表2
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    如果运行人员对试验过程中出现的参数变化不满意，则必须采用手动控制。
    2.3 负荷曲线试验
7 S' |1 ]4 c+ x( f: C    通过磨煤机负荷曲线只重复做高负荷试验，如表3。

表3
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    3 问题的提出
/ n. Y  t0 W3 q0 U2 w3 o: G$ s    运行过程中，磨煤机料位经常出现偏差大，控制器报警的现象，如表4所示。

表4
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    4 搜资情况
( T" ^1 e' S) h' A3 V    4.1 热力系统
    聊城电厂六台磨煤机是SVDALA公司制造的，在结构、特性、大小上看上去和我厂磨煤机相似，不同的是在一次热风管道布置上和我厂有差异，进入磨煤机两端的热一次风管道，聊城电厂在磨煤机上部中间成“丁”字形排列分风，从理论上分析进入磨煤机两端的一次热风量比较均匀，两端的出口一次风压、出口温度、出粉量也基本相等，磨煤机长时间运行后，两端的料位偏差较小（在现场观察5台磨煤机两端的料位值，有的偏差在15%左右，有的基本相等），我厂进磨煤机两端的一次热风管道在磨煤机上部中间成“人”字形排列分风，从理论上分析进入磨煤机两端的一次热风量存在差异，两端的出口一次风压、出口温度、出粉量不近相同，磨煤机长时间运行后，两端的料位易出现偏差，聊城电厂是逻辑和人工双控制回粉阀。
  n- G3 Z% j# T4 @    4.2 测量部分
    聊城电厂使用的料位测量部分和我厂也存在差异，从电耳到料位控制器之间，他们增加了一个放大器，作用是对磨煤机内部的高频信号进行信号放大等优化处理，生产厂家是北京一家公司，据聊城电厂热工人员介绍，原来安装的电耳工作不稳定，磨煤机周围的声源较多，电耳抗干扰能力差，信号经常出现莫名其妙的跳变漂移，更为严重的是，感测的磨煤机高低负荷下，料位的变化趋势不明显，而且经常出现超量程现象。自从北京一家公司帮助他们更换新型电耳、增加放大器后，能明显测量到磨煤机高低负荷下，料位的变化趋势，他们的电耳已运行近两年，基本没进行大的维护，平时也没有任何清灰等工作，性能较稳定，目前只有一只电耳在高料位时，由当前值突变到100%，正在联系厂家分析原因。
    4.3 控制逻辑
- r- K3 v/ H* v9 C3 I+ b; T    在控制逻辑方面，他们正在使用的控制方案和我厂在#3炉B磨曾经试验的方案是一致的，就是在变负荷过程中，用热一次风流量来修正磨煤机实际电耳信号，当初由于我厂的电耳性能不稳定，我们已全部改成现在的方案，根据负荷、一次风量、给煤量之间的关系来控制磨煤机的料位。我们联系北京公司按照聊城电厂的设备配置好后，再将原来的料位控制方案改回（和聊城电厂一样），再进行料位标定，试验磨煤机高低负荷下料位趋势的变化情况，最终调试出满足控制要求的料位自动。
    4.4 钢球装载量
  k8 i6 n: J& m    磨煤机的定期维护很必要，聊城电厂运行人员根据一次风量、给煤量、钢球量、磨煤机电流、负荷、料位信号等参数的变化，制定了加钢球的周期，他们的磨煤机电流一般维持在125A（我们一般维持在122A），磨煤机各参数运行正常，没有堵煤的迹象，磨煤机内部钢球额定装载量。
    4.5 料位定值
* i! K5 N" b" C) B' u0 w' J: ]    聊城电厂运行人员平时根据煤种、负荷、旁路风开度、一次风量等参数的变化，磨煤机料位自动的设定值运行人员手动要干预的，特别是机组负荷在（60%～100%）之间变化时，料位定值运行人员是断断续续的手动改变的，改变幅度一般在10%左右，举例说明，当前机组负荷下的磨煤机料位定值是40%，当机组负荷变化时，运行人员根据机组负荷变化的速度，逐渐改变料位设定值，从40%逐渐改变到50%，问及运行人员为什么要干预料位设定值，他们说：“料位自动基本还可以，但一个恒定的料位定值不能完全满足机组负荷变化的要求”。听后，这和当初我们调试电耳料位自动时，验证结果是一致的，唯一的料位定值，是不能满足不同工况下机组负荷变化要求的，下一步需要运行人员，根据风烟系统、制粉系统、机组负荷等工况变化，进行料位定值和给煤量偏值的手动干预。

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根据几年的现场经验，在磨煤机内部感受磨煤机内部的噪音和我厂不太一样，在磨煤机电流125A、一次风量15Kg/s（热风挡板开度25%、冷风挡板全关）、总给煤量30T/H、机组负荷367MW而且稳定、磨煤机出口温度150℃（设定值为175℃冷风全关）、旁路风在手动开度30%的工况下，磨煤机内部的噪音要比我厂的要小，从这一点分析，磨煤机内部的钢球量和煤量的配比是有差异的。    5 料位试验
9 c3 J7 S3 x) A/ F0 l( b    为方便运行人员能观察到磨煤机内部料位的变化趋势，同时找到钢球装载量与磨煤机内载煤量最佳对应关系，使磨煤机的研磨效率达到最优化，同时消除CRT中的料位显示值忽高忽低甚至突变到0%或100%的问题，现由磨煤机厂家人员杜伟进行料位标定工作指导。
    5.1 试验条件
' [$ C0 {8 h5 w) \  o    逐一进行A、B、C磨煤机料位的标定试验，进行标定的磨煤机料位自动解除。每台磨煤机每端增减给煤量的速率每次不超过4t/h，在得到标定人员的允许后再进行下一步的增减给煤量，运行人员注意巡检，发现空磨和满磨情况，及时调整给煤量，保证磨煤机的正常运行，当对试验的磨煤机进行增减给煤量时，用另外一台磨煤机的给煤量进行平衡，不使机组负荷波动太大。
    5.2 试验步骤
& {% W" r& ?7 g$ }5 H    解除磨煤机料位自动，运行人员增减给煤量并保持稳定，标定人员到就地测量磨煤机噪声量。按照料位优化试验程序，达到标定人员的噪音要求，试验人员进行标定工作，如果达不到噪音要求，再联系运行人员进行增减给煤量。
4 S' \, T. E* X2 g) L8 r    6 合理定位及准确测量
    通过调整机组电负荷、机组热负荷、钢球装载量、给煤量、一次风量、磨煤机温度等主要参数，同时根据磨煤机电流、噪声分贝、煤粉细度等数据，找出磨煤机比较适合的最佳研磨效率，确定磨煤机安全、经济及自动的合理料位，通过软件对料位信号进行修正，参与自动控制，满足机组变负荷的需要。

表5
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    7 效益分析
' S0 s2 p* X) z. K4 p- }( P    磨煤机料位测量准确后，通过调节器控制给煤机转速，使给煤量发生相应改变，从而使磨煤机料位不变，整个磨煤机出力稳定，煤粉研磨粗细均匀，为协调控制系统的投入打下基础，同时制粉单耗降低，煤粉可用率提高，每年可挽回经济损失上百万元。
7 ?# E2 P6 \* I: q    料位自动能够长期稳定投入，煤粉细度可得到保证，改善锅炉燃烧工况，主汽压力、主汽温、再热汽温更加稳定，减轻运行人员劳动强度，同时能满足机组快速率变负荷的需要，确保AGC稳定投入，为机组竞价上网奠定稳固基础。
- W0 P- k  Z6 {, I- q$ ?3 _2 Q    参考文献
8 ^1 v! c2 G, W8 E; U9 m! y1 {' k    [1] 杰瑞.美根尼斯.#3炉B磨料位优化试验程序［Z］.2003.英国：三井巴布科克公司.
    [2] 国连生，姬中国.#3炉A磨煤机最佳钢球装载量试验措施［Z］.2002.山东：国电菏泽发电厂.1-4