磨煤机料位

第八届工业仪表与自动化学术会议1双进双出磨煤机料位测量及其控制LevelMeasurementofDualCharge-dischargeCoalMillandItsControls侯典来陈言军(国电菏泽发电有限公司，山东菏泽274032)摘要:论述磨煤机料位测量方法与控制特点，包括电耳法和差压法，电耳料位测量回路，差压料位测量装置及其吹扫，分析双式磨煤机的风量曲线与控制逻辑功能，并根据运行情况改进了控制方案。关键词:磨煤机料位测量控制Abstract:Milllevelmeasuringtechniqueandthecontrolcharacteristicarediscussed,includingtheelectricityearmethodandthedifferencepressesmethod,theelectricityearlevelmeasuringloop,thedifferencepresseslevelmeasuringequipmentanditsblowing-sweeping.Theairflowcurveandthecontrollogicfunctionofdual-typecoalmillareanalyzed.Accordingtotheoperationalcondition,thecontrolschemeisimproved.Keywords:CoalmilllevelMeasurementControl0引言磨煤机的料位直接影响磨煤机出口的风/煤比，影响磨煤机的工作状态。目前，运行中的磨煤机筒体装煤量测量通常有三种方法可以采用，即磨煤机电动机电耗（观察磨煤机主电机电流）、磨煤机发出的噪声测量（电耳法测量）及测量磨煤机进、出口差压（△P）等方法。上述三种方法中，前两种方法为间接测量法，第三种方法属于直接测量法。电耳法和差压法对磨煤机的料位调节是通过磨煤机的料位控制逻辑回路来实现的。磨煤机筒体内的料位测量，目前国内外最常用的方法是后两种。菏泽电厂利用电耳法测量的料位进入DCS显示，进、出口差压测量的料位用于控制逻辑回路。1根据噪声测量料位这个方法主要是利用磨煤机运行中发出的噪音来判断磨煤机是否处于最佳的装煤量，该测量系统简单、维护方便，系统与磨煤机研磨回路相对独立，但在运行中装置的输出会随着磨煤机出力的改变而产生非线性误差，当原煤的颗粒增大时，噪音会减小，特别是在磨煤机负荷较低时，原煤颗粒的大小对噪音的影响可达10%左右，此时应通过负荷对噪音进行补偿。图1为电耳料位测量回路原理图。电耳测量装置安装在磨煤机就地隔音罩内，将磨煤机运行发出的噪声转变成磨煤机筒体料位信号（4～20mA.DC）。该回路用在磨煤机刚启动时，作为建立磨煤机筒体初始料位的一个信号，其标定方法如下：第一步，空磨运转时用噪声仪测量在115分贝左右，此时电耳变送器的显示为20.00mA，先第八届工业仪表与自动化学术会议2图1电耳料位测量回路逆时针调整电位器P4，使电耳变送器的显示由20.00mA开始下降，停止调节，然后再逆时针调节P1电位器，使显示刚好开始下降停止调节；第二步，磨煤机开始下煤，两端均匀下煤之和大约40t/h左右，维持运行一段时间，使磨内的料位稳定后用噪声仪测量在105分贝左右，逆时针调节P1电位器，使电耳变送器的显示为8～10mA之间变化，则认为调整完毕平时维护，电位器P4一般不调节，只调下面的电位器P1。2根据压差测量料位为了使磨煤机的一次风量与磨煤机的出煤量之间保持线性关系，磨煤机输出的风/煤比必须保持恒定。风/煤比在很大程度上取决于磨煤机筒体内的装煤量，为更精确地测量磨煤机筒体的料位，以便调节给煤机转速，必须使磨煤机筒体料位保持在基本稳定的水平上。为保证磨煤机出口风/煤比的恒定，当磨煤机已建立初始料位后，料位测量系统可采用差压测量的方式。该方式在磨煤机的两侧端部装有2根压缩空气管，用来以差压的原理测量筒体料位，称为料位差压管，如图2所示，其中一根探管（基准料位管）置于粉状燃料之上，另1根（料位管）的开口置于粉状燃料之下，料位管与基准料位管之间的差压代表了上、下探头之间的平均煤粉浓度，即料位。测量探管系统利用低速喷射气流原理，流量控制器维持测量管内有一低速气流，管中的压力取决于管外流体的比重ρ以及喷射点与自由大气之间的距离h。由图2可以看出，磨煤机筒体内的差压如下式：21P=PPρgh∆−=图2差压料位测量原理第八届工业仪表与自动化学术会议3每台磨煤机有两套差压料位测量装置，驱动端（DE）和非驱动端（NDE）各设置一套。通常两套装置合用一套控制柜。差压料位测量仪表可以输出一个与料位相对应的4～20mA.DC电流信号，该信号可以送到控制系统，用来调节给煤量，其目的是用来维持磨煤机筒体的最佳料位。测量系统为保证每根探管的通畅，设置了一套专用的压缩空气料位管吹扫系统，定时对磨煤机料位管进行清理和吹扫，料位管的测控与吹扫压缩空气系统如图3所示。图3料位测控与料位管吹扫系统3料位控制磨煤机分离器出口的一次风与煤粉之间的质量比称为磨煤机的风/煤比，它表示双式磨煤机在额定转速下携带单位质量的煤粉需要的一次风的总量。风/煤比对于双式磨煤机来讲是负荷调节中的重要参考数据，图4表示双式磨煤机的一次风总量、通过磨煤机的负荷风及旁路风量与磨煤机出力的关系曲线。该曲线表明风/煤比的值与磨煤机的出力是一一对应的。所谓的磨煤机出口风/煤比的恒定并不是绝对的，是指在磨煤机的某一出力值时的恒定，出力变化时，风/煤比会按曲线发生变化，所以风/煤比曲线可以看作是磨煤机的一条工作特性曲线。有了该曲线，就可以整定磨煤机在不同出力状态下的总风量值。3.1控制系统磨煤机筒体的装煤量直接决定磨煤机的出口风/煤比和磨煤机的研磨效果。通过差压测得的料位信号分别同ΔP设定值进行比较，并通过PI控制器输出一个给煤机的速度设定值，该设定值与给煤机的实际转速进行比较，并通过PI控制器调节给煤机的输煤转速，使磨煤机筒体内的料位保持在设定值上。通过对料位的调节，使磨煤机筒体内的装煤量始终保持在最佳状态，以便使磨煤机保证良好的研磨效果和恒定的风/煤比。电耳和差压两种料位的测量方式，在磨煤机的料位测量中可通过不同阶段的方式投入。磨煤机筒体内的原煤很少或者在加煤阶段，只能使用电耳系统。当磨煤机筒体内的料位达到一定值后，磨煤机处于稳定运行阶段，这时可应用压差测量系统；当系统处于电耳测量运行方式时，由于磨煤机出力的大小会影响其噪音量，因此，必须引入磨煤机的一次风修正量的函数曲线，以补偿由于出力的改变对料位测量带来的误差；当系统处于差压料位测量方式时，考虑吹扫探管会对正常的测量结果造成扰动或误差，影响给煤机的正常运行，这时必须将吹扫前的料位输出值进行锁定，待吹扫完毕后再恢复料位测量系统的正常输出。磨煤机筒体的料位调节原理如图5所示。第八届工业仪表与自动化学术会议4图4双式磨煤机的风量曲线3.2控制逻辑如图6所示，在A1给煤机停止时，或者吹扫过程中A1料位信号坏，调节故障或A1容量风信号坏，A1料位切手动；同理，在A2给煤机停止时，或者吹扫过程中A2料位信号坏，调节故障或A2容量风信号坏，A2料位切手动。4应用情况4.1调节品质荷泽电厂的A、B、C磨煤机料位自动调节品质为正常，在允许范围内波动，煤量偏差是系统设备结构运行引起的。料位显示值由于与自动调节信号分开应对料位显示信号进行处理，同时对#6机组C磨的料位方案进行调整。新方案的调节对象为磨的料位平均值，根据讨论的结果，料位控制的前馈修改为对应的容量风门的开度。根据修改后的自动调节曲线分析效果和目前容量风控制开度在45%以上的运行方式，恢复原组态方案。4.2运行分析在调试过程中，有时发生无法建立料位，或两端偏差大的情况，应详细了解差压变送器取样管路敷设，阀门和活节头安装及其注意事项，掌握电耳测量原理及特性曲线，满煤和空载时的4～20mA.DC信号调试方法。自动吹扫时，屏蔽差压，一次吹扫43秒左右，检查料位是否符合正常的波形变化规律，使用手动吹扫按钮SB、S1～S4，利用报警指示灯H1～H5，判断工作压力的工作范围。必须强调，在磨煤机大修过程中，取样管路取出再贴着圆筒壁焊接安装后，要在密封箱安装前使用0.5Mpa压力检查重新焊接点是否漏气，有无裂缝、焊堵否等，可用肥皂水检查，只要开始没有堵塞，正常运行期间定期吹扫，就不会出现问题，就可杜绝大修后料位测量不好使用的现象发生。5方案改进料位自动的前馈信号是容量风的风量，容量风的风量测量不准容易造成前馈信号不正确。洛阳电厂利用磨煤机两端的差压信号取平均后做为测量信号，经过一套PID算出一个输出指令，去控制两端的给煤机的给煤量，同时用锅炉指令信号做为料位自动的前馈信号。蓬莱电厂则采取两端的磨煤机料位差压信号取高的办法，选取其一料位做为测量信号，送入一套PID进行运算，用锅炉负荷指令经速率后的信号做为料位自动的前馈信号，得出的同一指令信号分别作为两端的给煤机转速指令信号，确保磨煤机的两端下煤量一致。第八届工业仪表与自动化学术会议5图5控制系统图6控制逻辑为解决我厂磨煤机两端下煤量不能基本一致的问题，参照兄弟厂的经验改进了控制组态方案，修改前后的逻辑模块组合6MILLA_LVL与6MILLA_LEVEL比较如图7图8所示。料位测量值LT1702A1、LT1702A2通过选择块SIGSEL_LVL输出，设置SELOPT为3，取其平均值给两台给煤机使用的一个PID功能块，作为调节的测量参数，前馈FX-FF采用负荷设定值，静态试验合格，料位在自动状态，磨煤机两端的给煤量基本平衡。第八届工业仪表与自动化学术会议6图7逻辑模块组合6MILLA_LVL与6MILLA_LEVEL图8逻辑模块SIGSEL_LVL与FX-FF参考文献1侯典来.磨煤机料位测量与优化[EB/OL].武汉市:数字化企业e-works,2006，国电菏泽发电有限公司.三期工程2×330MW机组自动调节系统SAMA图［Z］.2006.第一作者侯典来，男，1963年生，汉族，1985年毕业于山东工业大学，工学学士学位，高级工程师，从事火电厂热控系统优化调试。