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双进双出钢球磨煤机控制系统研究的开题报告一、研究背景和意义磨煤机是煤粉制备系统中主要设备之一，其主要作用是将原料煤炭研磨成粉状，用于锅炉燃烧。
双进双出钢球磨煤机是一种常见的磨煤机类型，其特点是同时具有两个进料口和两个出料口，可以实现双向磨煤，并且具有高效、稳定、节能等优点，因此在煤粉制备系统中得到广泛应用。
然而，该类型的磨煤机控制系统存在一定的技术难点和瓶颈。
首先，其控制系统必须能够准确控制磨煤机的进料速度、出料速度、钢球配比等参数，以确保磨煤机的稳定运行；其次，双进双出钢球磨煤机的进料、出料方向不同，因此必须设计复杂的控制算法来保证磨煤机的双向磨煤效果；此外，双进双出钢球磨煤机的运行过程中存在着钢球磨损问题，传统的控制方法很难及时发现和处理这个问题。
因此，对于双进双出钢球磨煤机控制系统的研究具有重要的理论和现实意义。
通过对该控制系统的研究，可以完善煤粉制备系统的控制能力，提高生产效率和产品质量，降低能耗和运营成本，进一步促进燃煤电站的可持续发展。
二、研究内容和方法本研究的主要内容是针对双进双出钢球磨煤机控制系统的主要问题，设计和实现一套完整的控制系统。
具体而言，研究内容包括以下几个方面：1. 双向控制算法的设计和实现。
针对双进双出的运行模式，设计和实现一套复杂的控制算法，有效控制磨煤机的进料、出料速度和方向，保证磨煤机的双向磨煤效果。
2. 钢球磨损检测系统的设计和开发。
通过传感器等技术手段，及时发现钢球磨损情况，提高钢球的利用率和磨煤机的运行效率。
3. 控制系统的优化和改进。
通过对整个控制系统的优化和改进，提高磨煤机的运行效率和稳定性，提高系统的自适应性和智能化程度。
本研究将采用实验方法和理论分析相结合的研究方法，利用数学模型和控制理论等方法对双进双出钢球磨煤机的控制系统进行分析和设计，同时进行一系列实验验证，得出可行的系统方案和运行效果。
三、预期成果和意义通过本研究，预期获得以下成果：1. 设计和实现一套高效、稳定的双进双出钢球磨煤机控制系统，能够实现双向磨煤、控制钢球配比、检测钢球磨损等功能。
发电运维Power Operation灵活性安全经济运行华能湖南岳阳发电有限责任公司钟世有王磊袁旭摘要：进行了双进双出钢球磨煤机直吹式制粉系统分析，旨在通过本次研究内容的展开，为双进双出钢球磨煤机直吹式制粉系统运行效益增长、安全性提升起到促进作用。
关键词：双进双出；钢球磨煤机；制粉系统厂生产过程中，双进双出钢球磨煤机直［—电吹式制粉系统，属于电厂中电能消耗量最大的构成部分，几乎占比整个电厂整体用电量的20%，其在构成组件上主要以钢球煤机和给煤机两大设备构成。
但目前此系统在运行期间仍存在较多的安全性问题，同时在运行期间的系统生产效益也具有较大的提升空间，导致系统运行经济性下降。
华能岳阳电厂是湖南电网装机容量最大的火力发电厂。
投产初期制粉系统耗电率较高，制粉单耗一度超过32kWh/t，高于国内同类机组平均水平。
在近年的运行中深挖制粉系统节能潜力，运行维护水平不断提高，制粉单耗降低到26kWh/t左右，实现了双进双出钢球磨煤机直吹式制粉系统的灵活性提升，且在安全经济运行方面也取得初步成效。
1双进双出钢球磨煤机1.1制粉研磨原理双进双出钢球磨煤机由两个完全对称的回路组成，原煤通过变频起重式给煤机送入落煤管中，再由螺旋输送装置的旋转运动将煤送入至磨煤机内。
图1双进双出钢球磨煤机系统简图待原煤被磨煤机磨粉干燥后，由风、粉气流按原煤落入磨煤机的反方向将煤粉带出球磨机进入煤粉分离器进行分离，煤粉经过分离后，颗粒符合标准的通过分离器出口经煤粉管道送至燃烧器，而颗粒较大的则落入中口轴重新进入研磨机再次研磨。
1.2磨煤机钢球最佳装载量在双进双出钢球磨煤机直吹式制粉系统构成中，磨煤机的钢球装载量变化对于钢球磨筒之内的空间变化具有很大影响，同时其也会影响到钢球磨制煤粉的作业效率|1］。
相关理论研究显示，磨煤机与钢球量之间出力比率呈0.6次方正比关系，功率比率呈0.9次方正比关系，在此理论基础之上，一旦钢球装载量数值高于最适宜参数值，那么设备的出力增力会低于设备功率所消耗的增加数值，但此时设备的实际制粉单耗却会出现增加的状况|2］。
双进双出钢球磨煤机直吹式制粉系统运行分析王 欣 李景植(黑龙江电力科学研究院 哈尔滨市 150030)摘 要 本文介绍双进双出钢球磨煤机的技术特点,同时分析双进双出钢球磨煤机存在问题和采取的措施。
关键词 双进双出钢球磨煤机 运行特点 水分 堵煤0 前言合肥第二发电厂1#、2#350MW机组,制粉系统采用美国Svedela公司的双进双出钢球磨煤机、直吹式制粉系统。
通过对合肥第二发电厂双进双出钢球磨煤机的试运情况及存在问题的分析,为我国双进双出钢球磨煤机的引进及发展打下基础。
双进双出钢球磨煤机采用直吹式制粉系统,双进双出钢球磨煤机无备用。
具有工作可靠,性能稳定,适应研磨高硬度的煤种和细度要求高而低挥发份的煤种,具有出力可调范围宽并响应迅速的特点,双进双出钢球磨煤机低负荷运行时,煤粉细度增加,一次风煤粉浓度不下降,甚至浓度有所提高,使锅炉最低稳燃负荷大大下降,满足机组低负荷调峰的要求,可以节约大量燃油。
1 双进双出钢球磨煤机的研磨原理双进双出钢球磨煤机包括两个完全对称的回路,通过自动控制的皮带给煤机把原煤从煤斗内卸下,煤从给煤机的出口落入落煤管,经过旁路风干燥后,靠螺旋输送装置的旋转运动使煤穿过中空轴送进磨煤机内。
热的一次风通过中空轴内的中心管进到磨煤机内,把煤干燥后,一次风按进入磨煤机的原煤的相反方向,通过中心管与中空轴的环形通道把煤粉带出球磨机、进入分离器。
经分离后,粗颗粒煤粉回落至中空轴入口重新进入磨煤机内研磨。
合格的煤粉与总一次风一起由分离器出口经一次风管送至燃烧器。
2 双进双出钢球磨煤机的一次风量研究 与其它研磨方式不同,双进双出钢球磨煤机的负荷不是靠调整给煤机来控制,而是靠调整通过磨煤机的一次风量进行控制。
在双进双出磨煤机中,不管磨煤机的负荷如何,风煤比始终保持稳定。
在给定负荷的情况下,如想增加磨煤机出口的煤粉流量,只需加大一次风门的开度,风的流量和带出的煤粉流量就会同时增加。
这是双进双出磨煤机的独有特点,因而该磨煤机负荷的响应时间非常短,可使锅炉的负荷变化与燃油锅炉的负荷变化一样快。
研究探讨双进双出钢球磨煤机特性及优化调整李焕辉 张殿平 张广才 陶然 朱学智（广东惠州平海发电厂有限公司 广东惠州516363）[摘要]文章介绍了双进双出钢球磨煤机的技术特点和煤粉细度调整优化试验。
该型磨煤机运行稳定、可靠性高、响应负荷变化速度快、调节范围宽、对煤种适应性强、系统布置紧凑。
但在某电厂的运行中发现，煤粉细度偏粗，导致煤粉燃烧不充分，锅炉的效率低。
通过对磨煤机的试验调整，降低了煤粉细度，提高了锅炉效率。
[关键词]双进双出磨煤机 分离器转速 煤粉细度 通风量电厂均适用。
只有具备以下条件的电厂，选择该工艺才能确保脱硫效果和节省投资。
3.1电厂建于海边，并采用海水直接冷却的电厂。
采用海水冷却可避免海水脱硫新建海水引、排设施，节省投资。
3.2电厂设计煤种为低硫煤，硫分最好小于1.5%。
海水的性质决定了它对SO 2 的吸收容量小, 不能处理高含硫烟气。
3.3海水水质较稳定，海水pH 值≥7.5，碱度在2mmol/L 左右。
海水须成弱碱性，才能吸收一定的SO 2。
4结束语近年来，海水烟气脱硫技术在我国沿海地区燃煤电厂的应用取得了较快的发展，已成为新建、扩建以及老厂环保改造项目优先选用的技术。
进一步研究和改善海水脱硫技术，可大幅增强该技术对我国煤质、海水水质的适应性和经济性,减少对国外技术的依赖，这对实现我国海水脱硫工艺和装置的国产化，降低投资和运行成本，具有极高的环境和经济价值。
【参考文献】[1] 谭长军．钠碱法湿法脱硫工艺研究及工程应用[J]．东南大学，2015.[2]薛军，杨东，陈玉乐，王小立.烟气海水脱硫技术的研发与应用[J].电力科技与环保，2009(9).[3]王思粉, 冯丽娟, 李先国.浅析我国海水烟气脱硫技术及改进[J].热力发电，2011(1)；4-7.【作者简介】任志强(1976-)，就职于中国华电集团贵港发电有限公司，本科。
研究方向：火电厂生产技术管理。
广西贵港537100。
钢球磨煤机中储式制粉系统控制调节企业：控制网日期：2003-11-28领域：人机界面点击数：2120张小辉,张志军,程荣新1 概述我国很多火力热电厂中的制粉系统采用中储式制粉系统，此系统按送粉方式分为热风送粉和乏气送粉两类。
中储式制粉系统包括：给煤机、磨煤机、粗粉分离器、细粉分离器、排粉机、磨煤机入口热风门、磨煤机入口冷风门、排粉机入口风门等设备。
给煤机把经过预处理煤从煤仓中给到磨煤机中；磨煤机一般采用钢球磨煤机，钢球磨煤机靠磨煤机内的钢球与煤的撞击、挤压、研磨将煤块磨成煤粉；粗粉分离器把不符合粒度要求的颗粒再返回到磨煤机内再处理；细分离器是把煤粉与气体分开，输出合格煤粉；合格煤粉进入粉仓以备后用。
整个过程一般采用排粉机作为动力源，磨煤机为主要控制调节对象，所以中储式制粉系统一般采用负压运行方式，对磨煤机进行控制调节。
制粉工艺图（如图1）所示。
2 工艺要求及特点(1) 工艺要求? 燃烧提供合格的燃料（细度、温度、水份）；? 磨制合格的煤粉，适应锅炉负荷变化的要求，维持粉仓内粉位在一定范围内；? 保证制粉系统相关设备安全、经济正常运行。
(2) 工艺特点? 多因素影响的强耦合的多输入多输出调节系统；? 波动大的大容量、大滞后的响应特性；? 是相对独立的多控制对象的控制系统。
3 控制调节要求及分析中储式制粉系统的调节要求就是要满足系统的工艺要求。
(1) 中储式制粉系统的调节回路的主要目的是为燃烧提供合格的燃料。
在一般情况下，通风量的大小影响风携带粉量和磨煤机的出力。
通风量太小，携带出的粉量很小，磨煤机出力小；通风量太大，粗粉分离器的回粉量增大，造成系统内循环量大，增大磨损，加大电耗。
图1 中储式制粉系统工艺图由经验公式可以得到气体流速与煤粉细度的对应公式(1)。
（1）其中R90为煤粉颗粒通过90μm筛孔的百分含量；Kd为系数；Wa为磨煤机出口气体流量；Fd为磨筒通流面积；ρm为磨煤机出口气体密度。
由此可以通过控制磨煤机出口风量来控制磨煤机出口煤粉颗粒粒度。
中储式钢球磨制粉系统机理分析与模糊控制的开题报告一、研究背景中储式钢球磨制粉系统是一种常用的粉磨设备，广泛应用于矿山、水泥、化工等行业的粉磨工序中。
该设备采用钢球作为磨体，在转鼓内对物料进行磨粉。
但由于物料性质和生产工艺的不同，导致制粉效果和产量存在较大的差异，影响了生产效率和产品质量。
为了提高中储式钢球磨制粉系统的生产效率和制粉质量，需要深入了解其机理，探索粉磨过程中各因素间的相互作用关系，进而设计出适合不同物料和工艺的控制策略。
同时，针对粉磨过程中存在的不确定性和非线性特点，采用模糊控制方法对其进行控制，具有良好的鲁棒性和适应性。
二、研究内容1.中储式钢球磨制粉系统的机理分析：详细分析中储式钢球磨制粉系统的粉磨过程和各因素间的相互作用关系，探究其制粉效果和产量的影响因素。
2.中储式钢球磨制粉系统的建模与仿真：根据中储式钢球磨制粉系统的机理分析，建立相应的数学模型，并进行仿真分析，以验证模型的准确性和可靠性。
3.基于模糊控制的中储式钢球磨制粉系统控制策略设计：针对中储式钢球磨制粉系统存在的不确定性和非线性特点，采用模糊控制方法设计相应的控制策略，以实现对系统的精准控制。
4.中储式钢球磨制粉系统实验研究：在理论研究和仿真分析的基础上，设计相应的实验方案，进行中储式钢球磨制粉系统的实验研究，以验证控制策略的可行性和有效性。
三、研究意义本研究的意义在于：1.深入了解中储式钢球磨制粉系统的机理，为进一步优化设备、提高生产效率提供理论基础。
2.探索中储式钢球磨制粉系统的控制策略，为提高制粉效果和产量、降低生产成本提供技术支持。
3.采用模糊控制方法对中储式钢球磨制粉系统进行控制，具有良好的鲁棒性和适应性，具有较广泛的应用前景。
四、研究方法本研究采用的方法主要包括：1.理论分析：对中储式钢球磨制粉系统的粉磨过程和各因素间的相互作用关系进行分析，建立相应的数学模型。
2.仿真分析：通过建立的数学模型进行仿真分析，以验证模型的准确性和可靠性。
第25卷第4期合肥工业大学学报(自然科学版)Vol.25No.4 2002年8月JOURN AL OF HEFEI U NIVERSITY OF T ECH NOLOGY A ug.2002钢球磨煤机制粉系统运行特性分析和控制研究王铁军1, 朱 峰2(1.合肥工业大学机械与汽车工程学院,安徽合肥 230009;2.马鞍山万能达发电有限责任公司,安徽马鞍山 243051)摘 要:结合马鞍山万能达发电有限公司1号机组制粉系统的控制技术改造,对中储式钢球磨煤机制粉系统的相关控制问题进行深入的理论分析和控制策略研究,并根据被控对象的具体特性,提出了交叉解耦和有约束条件的自动控制方法,结果证明,既保证了制粉系统的安全运行,又大幅度降低了制粉电耗。
关键词:制粉系统;钢球磨煤机;运行特性与控制中图分类号:TH6,T K229.6 文献标识码:A 文章编号:1003-5060(2002)04-0605-05Characteristic analysis of the pulverizing system ofthe tube coal mill and control strategiesWANG T ie-jun1, ZH U Feng2(1.School of M achinery and Au tom ob ile Engineerin g,Hefei Un ivers ity of Techn ology,Hefei230009,Ch ina;2.M a'ans han W ann engda Power Plan t,M a'ans han243051,China)Abstract:The impr ovement practice in the control technolog y of the pulver ized co al system of No.1 generation unit in Ma'anshan Wanneng da Po w er Plant is intr oduced in this paper.A theo retical analy-sis of the contr ol str ategies of tube coal mill system w ith interm ediate storage bunker is made in a deepg oing w ay.Fur thermor e,the cross-coupling control m ethod and the co ntro l scheme considering co nstr aints ar e proposed based on the characteristics of the contr olled object.As a result,the reliabili-ty o f the pulver ized coal preparation system is im pro ved and the pow er consumptio n is decreased. Key words:pulverized coal sy stem;tube coal mill;characteristics and co ntrol strategy0 引 言钢球磨煤机以其工作可靠性高、煤种适应性广及维修量小的优点,广泛应用于国内外火电厂,但其缺点是制粉系统能耗较高,用电量高达设备总能耗的20%左右[1]。
由于磨煤机是一个三输入三输出的强耦合、非线性、大迟延及大惯性的被控对象,传统的控制系统采用3套相互独立的PID控制回路,无法消除回路间的耦合,控制效果不佳,容易造成钢球磨煤机满煤、断煤、超温及跑粉等事故发生[2]。
收稿日期:2002-01-07;修改日期:2002-04-16作者简介:王铁军(1957-),男,安徽黄山人,合肥工业大学副教授.本文以多变量控制理论[3]为基础,在详细分析制粉系统运行特性的基础上,针对被控对象的具体特性,提出了简单实用的控制策略,并成功地应用于马鞍山万能达发电公司1号机组的制粉系统中,确保了制粉系统长期可靠高效运行,取得了明显的经济效益。
1 被控对象1.1 制粉系统采用热风送粉的中间储仓式制粉系统,其制粉流程如图1所示。
该制粉系统采用二次风作为干燥1.原煤仓 2.给煤机 3.粗粉分离器 4.排粉机5.细粉分离器 6.煤粉仓 7.喷燃器 8.炉膛9.再循环风门 10.磨煤机 11.冷风门 12.热风门图1 制粉系统磨煤机流程图剂,干燥剂将磨煤机中磨制好的煤粉带出,在粗粉分离器中分离出较粗的煤粉,粗粉经回粉管回到磨煤机中重新磨制,热风携带着合格的煤粉通过细粉分离器将煤粉与热风分离开,煤粉送到煤粉仓,热风经过排粉机排出后称为乏气(乏气中约含有10%的煤粉),乏气一部分作为再循环风回到磨煤机,其余部分作为三次风送入炉膛燃烧。
干燥剂输送煤粉的动力是由排粉机提供,制粉系统在负压状态下工作,运行中为确保制粉系统安全运行,要求磨煤机出口温度不超过120℃,磨煤机入口负压保持在-800～-300Pa 范围内。
1.2 钢球磨煤机特性磨煤机磨煤过程所消耗的能量主要用于筒体转动和提升钢球,因此磨煤机空载时功率较大,随着磨煤出力的增加,磨煤机功率增加较少,磨煤出力越大,制粉单耗就越小,所以,磨煤机在高出力下保持运行,对提高制粉系统的经济性作用较大。
1.2.1 运行特性磨煤机的电动机功率、进出口差压、磨出力与筒体内的存煤量之间关系,如图2所示。
磨煤机投入运1.电机功率 2.进出口差压 3.磨出力图2 磨煤机特性曲线行时,随着筒内存煤量的不断增多,电动机功率也不断增大。
当功率达到最大时,磨煤机出力并没有达到最大,出力最大点在功率最大点右边,因此,将磨煤机运行工作点推向最大出力点附近,既可提高出力,又可节约单位电耗。
当磨煤机出力达到最大以前,磨煤机出入口差压变化比较平稳,达到最大出力后,若继续加大给煤量,出力减小,差压先是缓慢增加,继而急剧增大,造成堵煤。
根据各曲线特性将图2分为Ⅰ区、Ⅱ区和Ⅲ区,在Ⅰ区时磨煤机耗电量大,出力小,不合理,在Ⅲ区易堵煤,应避免,Ⅱ区状况最好,是磨煤机的理想工作区域。
1.2.2 磨煤机出力影响因素磨煤机制粉能力的大小受磨制出力、干燥出力和通风出力三者的限制,而且等于三者中较小者。
(1)磨制出力。
磨煤机出力除了与设备类型、筒体转速及煤种有关外,还与钢球数量、规格和筒内载煤量有关。
由图2可知,提高磨煤机出力和降低磨煤机电耗的关键在于维持筒内的合理载煤量。
(2)干燥出力。
影响磨煤机干燥出力的因素主要是煤的水分、热风温度和干燥风量。
在热风送、制粉系统中,磨煤机进口干燥剂组成一般为热风加再循环风,为了保持磨入口负压、降低风机电耗、提高锅炉燃烧效率,磨入口总风量需在一定范围内调节。
606 合肥工业大学学报(自然科学版) 第25卷(3)通风出力。
磨煤机内磨制好的煤粉需要有相当的磨煤通风量将其携带出,其通风量与磨煤出力及制粉电耗关系,如图3所示。
(4)中间储仓式制粉系统的风量协调。
在磨制煤粉的过程中,既要有一定的通风量把磨好的煤粉1.磨煤出力 2.电耗图3 通风量与出力、电耗关系输送走,又要有一定数量和温度的干燥通风量以保证干燥出力。
风量协调的出发点是使磨煤机在经济工况下运行,其干燥出力应不小于磨煤出力。
1号机组中间储仓式制粉系统采用热风送粉,利用向热风中掺冷风或乏气再循环来降低磨煤机入口干燥剂介质温度,以协调干燥风量和磨煤风量。
由于利用向热风中掺入冷风的方法降低磨煤机入口干燥剂温度和增加磨煤通风量,使流往空气预热器的空气量减少,导致排烟温度升高,锅炉效率降低,因而不经济。
故应优先考虑采用乏气再循环来协调干燥出力与磨煤出力之间的相互关系。
2 制粉系统控制方案2.1 磨煤机入口负压和出口温度控制制粉系统运行时,为保证磨煤机通风量和干燥出力,必须将磨煤机入口负压和出口温度维持在允许范围内。
原控制回路设计以单回路PID 控制为基础,通过控制热风量来维持磨煤机出口温度,通过控制再循环风量来维持磨煤机入口负压。
由于这种控制方案无法在现场正常使用,故无法获得满意的控制效果,其主要原因如下:(1)当改变热风流量维持出口温度时,对磨煤机入口负压产生干扰,即热风门开度改变1%左右,磨煤机入口负压改变400～600Pa,而再循环风量对磨煤机出口温度也有较大影响。
因此,常规控制方案会造成2个单回路控制系统之间的交叉影响。
(2)因热风流量改变而引起磨煤机出口温度变化,这是一个大惯性和大滞后的过程,对于一个存在大惯性的子阶被控对象,基于单回路PID 控制不可能获得满意的控制效果。
(3)若负压升高,为了维持负压稳定,再循环门将打开,但是磨煤机出口温度和干燥出力降低。
在磨煤机正常运行时,通过再循环门来调节磨煤机入口负压,会降低磨煤机出力,故不经济。
(4)在机组负荷较低时,二次风温度较低,磨煤机的干燥通风量大于磨煤通风量,控制系统为了维持磨煤机出口温度,将开大热风门,增加热风流量,由于热风量增加,磨煤机入口负压降低。
为保持磨煤机入口负压不变,再循环门将关小,若关闭后,磨煤机出口温度仍低于设定值,则热风门将继续开大,造成磨煤机入口负压迅速降低,甚至出现正压和喷粉,严重影响磨煤机的安全经济运行。
2.2 温度控制改进方法(1)以多变量控制理论设计控制系统,在2个单回路控制系统基础上设计交叉解耦环节[4～6],消除磨煤机入口负压和出口温度控制系统间的相互作用。
(2)在系统中设置再循环管,协调磨煤通风量和干燥通风量。
改进后的控制系统将再循环门作为磨煤机出口温度过高时的调节手段,当磨煤机出口温度过低时,通过减少给煤量来提高磨煤机出口温度。
(3)由于热风量对磨煤机入口负压影响较大,为了维持磨煤机工况稳定,保持磨煤机入口负压在一定范围内波动,可改变热风门开度来控制磨煤机入口负压。
方法(1)中,交叉解耦控制的整定原则如下: 当磨煤机出口温度高于120℃而开大再循环风门时,则通过解耦环节及时关小热风门,使磨煤机入口负压保持不变;反之关小再循环风门,并同时适当开大热风门。
磨煤机入口负压偏高时,开大热风门,通过解耦环节及时开大再循环风门,保证磨煤机出口温度基本不变;反之关小热风门,同时关小再循环门。
607第4期 王铁军,等:钢球磨煤机制粉系统运行特性分析和控制研究改进后的磨煤机入口负压和出口温度控制原理,如图4所示。
图4 磨煤机入口负压和出口温度控制原理框图2.3 磨煤机负荷控制实践证明,当制粉系统的制粉出力接近最大时,制粉的单位电耗较小。
因此,通过控制给煤机转速,确保磨煤机内合适的存煤量是解决问题的关键。
