125MW机组磨煤机改智能控制

前言： 　　菏泽电厂125MW机组共有32套自动调节系统，每台机组16套，磨煤机调节系统就占4套，包括磨煤机出口温度调节2套和入口负压调节2套，其数量占整个机组的25%，很难投入自动运行。据某电网统计，出口温度调节投入率为45%，入口负压投入率为50%，在全国电厂中，该系统自动运行的实现成了疑难问题。 1 调节系统改造的原因 　　原锅炉磨煤机控制系统主要由DDZ—II型设备组成，如DTL—05调节器，DFD—05操作器，DFC—II伺服放大器和ZKJ—II型电动执行器等，其被调量为磨煤机出口温度和磨煤机入口负压；温度参数主要由热风门来调整，负压参数则主要由再循环门来进行调整。但是，热风 门和再循环门在调整各自被调量时，常干扰另一调节系统的被调量，即热风门动作时，引起磨煤机入口负压大幅度变化，再循环风门调整磨煤机入口负压时，对其出口温度也有了不同程度的影响，如图1所示。 　　根据其它厂及我厂运行状况的分析，单纯的DDZ—II设备组成的II型调节系统解决不了此多输入多输出的复杂情况，满足不了正常的系统运行，如图2、图3所示。 　　同时，由于原设计的系统所选设备较为落后，测量不能准确及时反应被调量变化情况，亦增加了自动系统投入的难度。对此，厂生产部请东北电力学院教授来共同研究，确定进行此系统的改造。 2 可行性分析 　　磨煤机调节系统：包括磨煤机入口负压调节系统和磨煤机出口温度调节系统，两调节系统不能投运的原因为出口温度调节与入口负压调节相互影响太大，当出现出口温度或低而关小或开大热风门挡板时，引起入口负压较大变化，再加上两者之间的动态联系信号，使得入口负压与出口温度无法根据变送信号的变化大小和方向而进行调节。在试投调节器时，有时会发现温度调节器每动作一次，磨煤机入口负压调节器连续动作相当长的时间，才能把高温风量改变对磨煤机入口负压的扰动作用消除，这说明两个调节器的调节速度相差很大，此时，可用增大低温风门的调节速度（负压调节器）和降低高温风门的调节速度（温度调节器）的方法来解决，另外，当低温风门全关时，温度调节器为了保持磨煤机出口温度，还要继续开大高温风门，致使入口负压很低，使磨煤机向外喷煤粉，为此，可在温度调节系统中串接大值限幅器，以防止磨煤机向外喷煤粉。 　　磨煤机为球磨机，设有出口温度控制系统和负压控制系统，二系统均未能投入，其主要原因是系统设计方案不符合实际。我们认为利用Ⅱ型仪表，采用简单的ＰＩＤ控制方法很难完成磨煤机控制任务，根据东北电力学院教授的方案，及其它已改造成功厂的经验，认为磨煤机制粉系统的改造可行。 3 控制方案选择 3.1基本控制原理 　　针对钢球磨中储式复杂的制粉控制系统，更改系统设计，采用计算机控制，接收来自A/D板和DI板的模入、开关、模出信号，全部采用隔离方式，避免了现场的干扰，并进行逻辑分析和判断，进行PID运算，通过D/A板把处理信号送出去，同时通过CRT进行实时画面显示，显示信号的变化过程和信号历史记录；按运行要求，将磨煤机的运行工况划为多种状态，每种状态都采用最合理的控制方式，以最快速度消除现场各种随机扰动，增加信号断路保护和在线报警等功能。 当手操器置自动位置时，控制系统采集温度和压力变送器的4-20mA.DC信号，通过内部处理，送至伺服放大器和位置反馈信号进行比较，由伺放输出至执行机构；当手操器置手动位置时，继电器把手动信号送到执行机构，无论手动和自动，反馈信号都送到手操器、工控机和伺服放大器，工控机的输出也同时送到手操器和伺服放大器。基本控制原则为：在确保出口温度不越限的条件下，尽量开大热风门，以提高煤粉温度，从而提高锅炉效率，只有当循环风门全关时，再关热风门，以保证规定的入口负压值，尽量关小再循环风门，减少热量损失，以提高锅炉效率。 　　该系统改进无需更改主设备，但控制设备需设变，两台炉共８套系统，若用如图4所示的单回路调节器，则需要用８个（大约１６万元），若用工业控制机（如图5、图6所示），则只需一台，外加接口，总共（４～5）万元。 3.2硬件和软件结构 　　主机的模拟输出量16个，开关量18个，模拟量8个，所有模入量开入量和模出量均采用光电隔离，并配置两台监视终端和一台维护整定终端，将运行和维护分开，主控微机具有速度高，抗干扰能力强，可靠性高等特点。 　　该系统软件由主程序模块、数据采集程序模块、中断服务程序模块和实时控制程序模块组成，其中，主程序模块完成对计算机系统进行初始化识别键盘命令，并做出相应的处理，屏幕画面显示等功能，中断服务程序模块完成对系统控制的中断，本系统设计定为1秒钟中断一次，即1秒钟对系统采样控制一次，数据采集程序模块完成对模入、开关量的采样、软件滤波等功能，实时控制程序模块完成对4台磨煤机的控制运算，逻辑判断等功能，对每台磨煤机的控制都分为4个内部调节器进行控制。 　　#1炉磨煤机出口温度及入口负压调节系统的改造，所需主要设备如下： ⑴486工控机一台 ⑵彩显一台 ⑶扩展箱一台及开关量模板，模拟量模板各一块 ⑷DFD转换器四台，伺放DFC二台，继电器四台 ⑸运行操作模板一块 ⑹原Ⅱ型执行器改Ⅲ型执行器 ⑺耐高温屏蔽电缆1500米 ⑻微机专用电缆500米 ⑼1151DP3差压变送器两台 ⑽DBW-1110 E分度温度变送器四台 ⑾微机控制柜一台 3.3人机接口 　　运行人员通过键盘和显示器与控制主机进行人机对话，检修人员通过主键盘输入主要操作命令有：调各种画面显示，改变定值或修改整定参数。 4 解耦逻辑分析 　　本程序设计把系统运行工况划分为32种工作状态，包括所有的工况形式，然后对每一种工况都采用相应的控制方式，如表1、表2所示。 注：WT：热风——T，WS：温风——S。 逻辑判断表： 注：T代表温度，S代表负压，根据不同的工况状态，经逻辑判断，选择相应的调节器去进行控制；T0＋温度死区上限，T0-温度死区下限，S0＋负压死区上限，S0＋负压死区下限。 解耦：WTS克服热风挡板开度变化对负压S的影响，WST克服温风挡板开度变化对温度T的影响。 （1）希望热风为主。 （2）允许T和S有偏差：±3℃，40Pa。 跟踪：手动时，PI跟踪手操输出；自动时，PI1、PI2及PI3、PI4 互相跟踪。 开路保护：判别＜4mA，控制保持。 信号变化率限制：TN-TN-1＞△T，T*N=Tn-1+△T；SN-SN-1＞△S，S*N=Sn-1+△S。 负压滤波：解决负压波动大的问题。 4 磨煤机智能控制系统程序调入 4.1应确保软盘没有病毒，磨煤机智能控制系统控制程序调入步骤： 1、打开主计算机电源，使计算机启动，进入DOS状态下，屏幕显示DOS提示符“C》”，如果计算机不能正常启动，可按一下复位键（RESET），重新启动。 2、打开计算机扩展箱电源。 3、键盘操作：在DOS提示符 “C\>” 下，键入CD\MOMEI后，回车，进入控制程序子目录，然后再键入RUN，回车，就会运行控制程序。 4.2程序文件说明 RUN.EXE 控制主程序，可执行文件 SLKT 矢量楷体字库 CCLIB.DOT 16点阵汉字字库 *.PCB 画面图形文件 *.WPS 画面汉字信息文件 *.C C语言源程序文件 *.H C语言库头文件 *.LIB C语言库文件 *.BGI 显示器驱动程序 4.3注意事项：1、每次关计算机时，应从程序中正常退出后，才能关掉电源，否则，历史数据将会丢失。2、在计算机上使用软盘时，应确保软盘没有病毒。3、严禁在工控机上玩游戏和练机，以防损坏控制文件。4、若控制程序出现问题或计算机故障而没法修复时，应关掉电源。 5 调节系统改造经济效益分析 　　改造后的调节系统采用先进控制理论，对被调量分别由各自的调节功能进行控制，提高了自动投入率，为我厂创一流打下了基础，同时能够对磨煤机的安全运行提供了可靠的保障，将磨煤机的出口温度参数和入口负压参数控制在最佳运行状态，大大提高了机组运行的经济性。 6 结束语 　　为提高磨煤机经济性，可进一步考虑增加磨煤机负荷控制，从而进一步提高磨煤机入口负压、出口温度调节品质，如图11所示。 主要参考文献 ［1］游景玉.中储式钢球磨煤机制粉系统在线决策控制的实现［A］.阎鸿勋.中国电力［J］，2003.11：64-69. ［2］方崇智，黄德云.过程辨识［M］.北京：清华大学出版社，2000. ［3］韩怀月，孟庆海，张春迅，等.热工仪表及控制装置检修规程［M］.山东：国电菏泽发电厂，1998. 作者简介：侯典来(1963-)，男，山东梁山人，汉族，1985年毕业于山东工业大学，学士学位，高级工程师，主要从事火电厂基建安装调试和生产检修工作，2000年被授予山东省优秀质量管理工作者称号，中国仪器仪表学会、山东电机工程学会会员。Email: hdlnet@126.com，Website: http://actc.2best.cc,