雙進雙出磨煤機料位測量與控制優(yōu)化

伏軍軍，賀 軍，王禮信

(1.神華神東電力重慶萬州港電有限責任公司，重慶萬州404027;2.貴州興義電力發(fā)展有限公司，貴州興義562400)

制粉系統(tǒng)是火電廠最重要的系統(tǒng)之一，其好壞直接影響著鍋爐的安全和經(jīng)濟運行。現(xiàn)在火電廠廣泛采用雙進雙出磨煤機，它具有可磨煤種多，控制簡單等特點。但是，磨煤機筒體內(nèi)的料位測量不準確，導致料位監(jiān)視和控制不可靠、自動化程度低、自動投入難度大，影響磨煤機的安全、經(jīng)濟運行。貴州興義電廠2#機組鍋爐為北京B＆W公司按美國B＆W公司“W”火焰及超臨界系列鍋爐技術(shù)標準，結(jié)合本工程燃用的設(shè)計、校核煤質(zhì)特性和自然條件，進行性能、結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的超臨界參數(shù)“W”火焰鍋爐。其為超臨界參數(shù)、垂直爐膛、一次中間再熱、平衡通風、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、露天布置的Ⅱ型鍋爐。所配制粉系統(tǒng)為雙進雙出鋼球磨煤機配冷一次風機，正壓直吹式系統(tǒng)，配有六臺BBD4360型雙進雙出鋼球磨煤機。料位測量系統(tǒng)采用差壓式測量裝置，通過安裝在磨煤機筒體內(nèi)的探針與空氣之間的壓差來判斷料位高低。以恒定流向的氣源向磨煤機內(nèi)一側(cè)的上、下端測量管通氣，測量各管的背壓。上、下端之間形成的差壓信號送入到就地差壓變送器，由差壓變送器將測得的料位信號送到DCS。料位信號一方面用于運行人員參數(shù)監(jiān)視，另一方面用于給煤機自動控制系統(tǒng)。

1 存在的問題

興義電廠2#機組自投產(chǎn)以來，由于現(xiàn)場安裝工藝的原因，磨煤機料位測量系統(tǒng)一直不準確，不能很好地反映料位變化，自動投入率低，運行人員無法正常監(jiān)視磨機運行情況。以A磨為例，具體情況如圖1所示。

圖1 改造前的料位測量情況

由圖1中可以看出，磨煤機兩側(cè)的料位測量值基本處在30 mm以下，有一側(cè)的值已接近0 mm。并且在給煤機的給煤指令增加的情況下，料位根本沒有明顯的變化，而且變化趨勢沒有反映實際的進煤情況。在這種情況下，料位自動控制就無法投入，運行人員根本無法對磨煤機內(nèi)的料位起到監(jiān)控作用。

2 解決方案

針對2#爐磨煤機料位存在的問題，在2#機組大修期間，專門對2#爐磨煤機料位測量系統(tǒng)進行改造，以提高料位測量準確性和自動控制投入率。具體工作從就地測量設(shè)備和DCS邏輯優(yōu)化兩方面進行。

2.1 就地安裝改造

改造之前，測量裝置的取樣管安裝工藝差，從磨煤機到變送器之間的彎道太多，焊口工藝差，有些取樣管已經(jīng)完全變形，形成了節(jié)流現(xiàn)象。磨煤機內(nèi)料位檢測取樣口處的保護套和探針全部掉落，中間扁管完全堵塞，金屬軟管兩頭漏氣現(xiàn)象比較嚴重。

改造的主要內(nèi)容就是對原取樣管路進行更換，使用直徑為14 mm的取樣管重新布設(shè)管路走向，且嚴格按照一根取樣管彎頭數(shù)小于6個、焊口數(shù)小于5個的工藝標準安裝，以保證管路氣流暢通無節(jié)流，并且盡可能使焊接口遠離管道拐彎的地方。將原有的8根金屬軟管、2個保護套、8根扁管全部更換。為確保料位系統(tǒng)的良好運行，所有管路及其連接必須牢固、嚴密性好。更換完后，進行空氣壓力測試和管路泄漏測試，測試合格后重新投入使用。就地改造后的效果如圖2所示。

圖2 就地改造后的磨煤機料位趨勢

由圖2可以看出，磨煤機料位的顯示比較正常，波動幅度也符合要求。在給煤機增加指令和減小指令的時候，料位的變化情況也與之對應地增加或減小。就地改造取得明顯效果。

2.2 控制邏輯的優(yōu)化

料位自動控制系統(tǒng)是磨煤機主要的模擬量控制系統(tǒng)之一。其主要作用是通過調(diào)節(jié)雙進雙出磨煤機兩端給煤機的給煤量來保持磨煤機筒體內(nèi)的料位恒定。由于磨煤機的出力和煤粉的細度直接影響到鍋爐的穩(wěn)定燃燒，因此保持雙進雙出磨煤機筒體煤位恒定至關(guān)重要。尤其在操作人員根據(jù)實際情況手動改變料位設(shè)定值后，料位的變化要穩(wěn)定、準確、快速地過渡到設(shè)定值。但是，在保證就地測量準確的情況下，料位自動投入率依然很低。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，料位自動控制系統(tǒng)的邏輯存在不足之處。首先，當料位測量裝置進行吹掃的時候，邏輯中料位測量值未能真正達到保持當前值的狀態(tài)。這樣，當裝置進行吹掃時，會引起一個擾動，從而導致給煤機的給煤量控制指令波動。其次，控制邏輯中PID的調(diào)節(jié)參數(shù)設(shè)置不合理，不能快速響應設(shè)定值的變化，調(diào)節(jié)時間長，有些給煤機控制存在嚴重的振蕩現(xiàn)象。因此需對控制邏輯和調(diào)節(jié)參數(shù)進行修改和優(yōu)化。其優(yōu)化后的邏輯如圖3所示。

圖3 修改后的控制邏輯圖

由圖3可以看出，當就地測量裝置進行吹掃的時候，邏輯中的測量值保持在吹掃前一刻的數(shù)值，直到吹掃完成為止。然后重新對PID的參數(shù)進行整定，并且適當減弱容量風門開度的前饋作用。優(yōu)化后，自動投入取得了良好的效果，如圖4所示。

圖4 邏輯優(yōu)化后料位自動控制效果

3 結(jié)束語

此次大修中，興義電廠2#機組六臺磨煤機的料位測量改造效果明顯。就地料位測量信號準確可靠，為給煤自動控制提供了可靠的基礎(chǔ)。無論在高負荷、低負荷或變負荷的時候，料位測量和自動控制總能穩(wěn)定、準確、快速地工作，大大地提高了整個制粉系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，機組的安全經(jīng)濟運行得到了保障。