锅炉磨煤机加装料位控制系统_TCS-200_磨煤机料位

锅炉磨煤机加装料位控制系统

2004/11/30 16:06:00

概述　　为实现节能降耗,降低厂用电率,简化和减少运行操作量,提高劳动效率，同时提高机组的自动化水平，#2炉制粉系统新增两套磨煤机料位监控装置。　　磨煤机料位监控与制粉系统优化控制技术改造项目，是由陕西天安智能技术有限公司研发并推广的。该技改项目是在原有制粉系统设备和技术条件基础上，通过三改：即磨煤机料位监控改造技术、磨煤机出入口轴封改造技术、制粉系统优化控制和规范化运行改造技术；实现三控：即对制粉系统运行过程中三个主要运行参量（磨煤机钢球装载量、磨煤机载煤量即料位、制粉系统通风量），实现了严格的定量标准和有效的控制手段；最终实现制粉系统的三化：即自动化、规范化和经济化运行。解决了制粉系统长期存在的无法实现自动化和优化控制的历史性难题，使制粉系统能够长期稳定地运行在最经济的优化工况，实现节能降耗、简化操作、改善环境和文明生产等多方面的综合效益。 1 料位测量 1.1测量原理　　　料位即筒体内部物料的堆积体积相对于筒体总容积的充填率（%）。由于磨煤机的转速是按照同样原则设计的，即钢球与筒体的分离点至磨煤机轴心的半径，与垂直线的夹角为54.44°，因此尽管不同的磨煤机半径、转速不一样，但钢球的抛落运动轨迹的包络线和钢球的落点范围都是相似的；由于磨煤机的转速是不变的，因此在钢球量稳定的条件下，钢球的落点处钢球撞击筒体所发出的声音即磨煤机的音频信号，是严格反映料位的，利用这个特性可以实现料位测量。 1.2 测量过程　　通过音频传感器拾取磨煤机的音频信号，并将音频信号转变为交流电信号（10～300mVAC），该交流电信号经15～16端子输入到TCS—200，经过TCS—200内部电路处理后转变为直流电信号（0～5VDC），该直流电信号经A/D转换，送入单片微处理器成为音频信号并通过数码管显示（00～99）；通过标定过程确定标定系数（00～99），并将标定系数通过按键和数码管输入装置；根据音频信号和料位标定系数，单片微处理器软件换算出料位（0～100%），装置将料位通过数码管显示（00～99）并通过后端子输出（0～10V或4～20mA），实现料位的测量。 2 料位标定 　　TCS-200主要有五部分组成，如图1所示。各部分之间由排线和插头连接，进行信号的传输。当进行各部分硬件的更换时，应拿住排线插头适力拔出，不要直接拔排线，避免损坏信号的传输。

2.1 TCS-200操作面板　　测量和控制功能是通过软件运算来实现的，调试过程中需要对软件数据进行调整，软件数据分为三种：自动控制方式数据、参数数据和变量数据，对于软件数据的观察和修改是通过按键和四位数码管显示实现的。

注：1.电源指示灯（红），2.自动指示灯（绿），3.料位自动跟踪指示灯（绿），4.料位最大出力自寻优控制指示灯（绿），5.料位经济控制指示灯（绿），6.料位定值控制指示灯（绿），7.手动指示灯（黄），8.越限报警指示灯（红），9.音频信号电平指示灯，10.M键（自动控制方式选择键）用于观察和选择自动控制方式，11.P键（参数选择键）用于观察和调取参数，12.▲键（增键）用于跟踪方式定值的增大和其它方式参数的增大，13.▼键（减键）用于跟踪方式定值的减小和其它方式参数的减小，14.RT键（确认/换行键）用于数据修改后的确认和运行变量数据的观察换行，15.后两位数码管（显示料位），16.RS键（装置复位键）用于在手动状态对装置调整后的复位，17.前两位数码管（运行时为定值、调试时为编码位）。 2.2 模拟板电路　　模拟板电路包括音频信号输入回路、标准模拟信号通道、开关量输入通道、开关量输出通道等，其中音频信号输入回路、标准模拟信号通道在应用当中调整。

　　其中，音频信号输入回路调整由拨码开关S1、S3、S4、S8和电位器P3、P4、P5来完成，红色指示灯L1为音频信号后续放大削波指示；标准模拟信号通道调整由电位器P1、P2、P8、P9和模拟板中跳线器S2、S5、S6、S7来完成。　　料位测量的标定过程就是分别确定空罐标定系数和满罐标定系数，并将两个系数输入到装置内的过程。料位为0时的音频信号为空罐标定系数，料位为99时的音频信号为满罐标定系数，先进行空罐标定，后进行满罐标定。 2.3空罐标定 1）当磨机处于正常工况时，停止给料15～20分钟，将磨抽空；2）调整拨码开关Ｓ3、Ｓ4的位置，使前面板十点电平灯亮数达到６～９个，第十盏灯不亮；3）调整拨码开关Ｓ8的位置，使前面板音频信号达到72～98，L1灯不亮；4）记录此时的音频信号值，即空罐标定系数；5）将上述空罐标定系数输入装置，即修改参数00等于上述空罐标定系数。 2.4满罐标定 1）空罐标定后，根据具体条件制订方案，使磨出口不再出料；2）将料斗装满20%料位对应的物料，启动给料机给料直到料斗放空；3）使磨煤机正常转动，直到音频信号稳定；4）修改参数01即满罐标定系数，使料位等于20%。 3 自动控制 　　通过微处理器软件实现自动控制功能，在PID调节、控制输出保护基础上，根据不同的给定值确定方法，有四种自动控制方式：“定值”即定值方式、 “跟踪”即跟踪方式、“最大”即最大出力寻优方式、和“经济”即最经济寻优方式。

3.1自动控制方式的选择　　磨煤机正常运行过程中，通常应选则“定值”控制方式，该方式的方式代码为03，料位定值通过参数07输入装置，并保持不变，使磨煤机保持在恒定工况。　　“跟踪”控制方式仅用于定值需要随时改变的情况，如调试过程或直吹式的煤磨，该方式的方式代码为00，料位定值为投自动时的实际料位值，解除自动后自动消失。“最大”自寻优控制方式，用于寻找最大出力的料位定值，该方式的方式代码为01，料位定值初始值通过参数08输入装置。投自动后，装置自动改变定值，使给料机开度逐渐增大，经过1～3小时运行将达到最大出力的料位定值，该结果保留在参数08内。“经济”自寻优控制方式，用于寻找最经济出力的料位定值，该方式的方式代码为02，料位定值初始值通过参数09输入装置，磨功率信号须接入J、K端子。投自动后，装置自动改变定值，使给料机开度与磨功率的比值逐渐增大，经过1～3小时运行将达到最经济出力的料位定值，该结果保留在参数09内。 3.2 PID调节　　选择PID方式的目的是实现自动控制的性能稳定和准确。为了最终选择较好的方式，可以先将PID方式设为比例方式（P），选择Kp；再将PID方式设为比例积分方式（PI），选择Ti；再将PID方式设为PID方式（PID），选择Td、Kd。注意Kp为放大倍数，与比例带δ成倒数关系。　　由于采用两位数码显示，显示值只能是00—99之间的整数，实际参数与数码管显示数据之间有的关系为：实际开环放大倍数 = Kp÷10，实际微分时间常数 = Td×1秒，，际微分放大倍数 = Kd×1，实际积分时间常数 = Ti×10秒。

3.3输出保护　　在自动方式下，装置的控制输出保护处于工作状态，当料位及料位相关量超出装置面板给定的上下限时，装置控制输出保护将动作，将给料速度减速至下限，以保证磨机不至堵罐：同时装置将发出越限报警信号，包括前面板异常指示（面板上Fail指示灯点亮）和外部声光报警：关给料机将使报警停止。观察变量数据，按换行键RT使数码管显示故障编码05（见十、故障处理一览表、序号1），根据故障编码确定保护信息，再根据保护信息，采取相应的方法使变量数据恢复正常或消除设备故障，必要时可先将装置断电。　　控制输出保护动作的原因可能是运行点的变化，也可能是断料，功率和相关量变送器发生故障、音频传感器堵塞或损坏、装置故障，也是导致保护动作的可能原因，应根据实际情况加以判断。 TCS—200与DCS连接，实现给料自动控制，如图2所示。

4 完善方案 　　国电菏泽发电厂#2炉甲乙制粉系统，于机组大修中应用了由陕西天安智能技术有限公司提供的磨煤机料位监控与控制系统优化运行技术改造项目，由于当时的客观原因，此项目没有得到完整的实施，只是按照电厂方面的要求，进行了调试和运行；根据电厂方面提出要求，要对此项目进行完善，根据对现场的调研，完善此项目需要进行如下工作： 1）减少钢球装载量，填加钢球时，要对钢球进行筛选，去掉直径小于20mm的球，装加时，要进行称量钢球的工作，对于350/600的磨煤机，钢球装载量应为42吨，对应的磨空载电流为65A左右。 2）完善磨煤机料位监控装置的控制系统。 3）将磨煤机出入口差压信号（0-5VDC）接入TCS-200A装置11、12端； 4）将磨煤机启停信号（干接点、常开点）接入TCS-200A装置19、20端。 5）进行空、满罐标定和参数的设置。由热工和运行人员配合，要求将磨的煤抽空，磨煤机空罐运行10-15分钟，由厂家技术人员与热工人员共同进行空、满罐标定工作；同时设置装置的参数值。 6）标定工作之后，通道实际运行调试，确定料位的最佳工作点。软件数据优化如表2、表3和表4。