双进双出球型磨煤机控制策略探析

山东电力技术ＳＨＡＮＤＯＮＧＤＩＡＮＬＩＪＩＳＨＵ２００６年第２期（总第１４８期）

１概述中华聊城电厂一期工程２×６００ＭＷ机组锅炉采用“Ｗ”火焰燃烧方式，配备由英国ＳＶＥＤＡＬＡ公司设计的正压直吹双进双出钢球磨煤机，每台炉配用六台磨煤机。在锅炉额定负荷下，五台磨煤机运行一台备用，满足锅炉燃煤供应量。以下详细说明此类型磨煤机的启／停顺序控制实现方法和在试运过程中出现的问题及分析处理方法，以进一步了解和熟悉双进双出球型磨煤机的工作原理及实际运行特性。２磨煤机启动顺控（１）在ＤＣＳ手动或自动主控开始启动顺序指令发出之前，检查磨煤机顺序启动必须满足以下几个条件（磨预启动条件）：ａ与磨煤机相关的任一台给煤机可以使用。ｂ惰性置换阀准备好。ｃ磨煤机润滑油温度≥２４℃，油箱油位正常。ｄ磨煤机马达启动允许。（２）检查冷却水系统正常，冷却水流量正常≥６６Ｌ／ｍｉｎ或冬天不需要冷却水。（３）在磨启动之前，建立“磨准备好”信号去隔离除调温风外的磨煤机所有进／出风、粉的通道。（４）启动磨润滑油系统，根据所选低压油泵主／备方式去启动相应的低压油泵。（５）打开给煤机入口和出口隔离阀。（６）打开密封风隔离挡板，检查密封风差压大于１．５ｋＰａ。（７）投入准备要投运的煤燃烧器相对应的油枪运行。（８）打开喷燃器旋风子乏气隔离阀及出口隔离阀。（９）打开磨煤机分离器出口隔离阀。（１０）打开一次风总隔离挡板和一次风隔离挡板。（１１）启动暖磨步序，“设定磨出口温度为１４５℃”指令，去完成以下动作：ａ等待磨煤机风量建立，在ＣＲＴ上显示“暖磨正在进行”。ｂ去ＣＣＳ置冷风挡板为“设定磨出口温度为１４５℃”状态，使此冷风调门调温至１４５℃，一直到“暖磨完成”。ｃ若磨入口、出口温度正常且入口温度不高。一方面显示“磨温度正常”；一方面去ＣＣＳ设置磨两端的旁路风挡板至４９％开度，挡板位反在４７％—５１％位置后，在ＣＲＴ上显示“旁路风挡板在最小风量”。ｄ若磨入口、出口温度正常且旁路风挡板都在４９％位置后，“设置一次风至最小风量”信号产生，去ＣＣＳ设置磨一次风至最小风量。若以下条件都满足：■“设置一次风至最小风量”信号存在且来自ＣＣＳ的磨一次风量在最小。■５分钟的暖磨时间已结束且磨出口温度大于１４５℃入口温度小于１６５℃。则在ＣＲＴ上产生“暖磨结束”信号。（１２）启动磨煤机马达和磨离合器啮合挂闸。（１３）等待磨煤机差压≤１．５ｋＰａ。（１４）启动给煤机程序ａ打开给煤机入口、出口阀。ｂ磨离合器啮合，磨煤机运行。ｃ给煤机无以下跳闸信号：■给煤机运行，给煤机入口阀未开到位。■给煤机运行，给煤机出口阀未开到位。■磨煤机没运行。■磨煤机出入口差压高。■给煤机运行，一次风隔离挡板未开到位。■给煤机入口堵塞。■给煤机出口堵塞。■煤仓有火灾报警。■磨离合器跳闸。■主燃料跳闸。■在给煤机运行、给煤机入口阀打开、给煤机转速＞３３％，这时皮带上无煤。ｄ磨煤机差压≤１．５ｋＰａ。双进双出球型磨煤机控制策略探析ＴｈｅＤｉｓｃｕｓｓｉｏｎｆｏｒｔｈｅＣｏｎｔｒｏｌＳｔｒａｔｅｇｙｏｆｔｈｅＤｏｕｂｌｅＩ／ＯＢａｌｌ－ｔｕｂｅＰｕｌｖｅｒｉｚｅｒ张宁１，张洪波１，熊卓远２（１．国电集团山东聊城发电厂，山东聊城２５２０３３；２．华电国际电力股份有限公司，山东济南２５０００１）摘要：对双进双出球型磨煤机运行期间出现的问题进行细致地研究和探讨，制定出相应的改进措施，完善和优化了磨煤机系统的各个环节的控制和调节，为此类型的磨煤机操作和控制提供了一定的方法和经验。关键词：启／停顺控；切换方式；功能特性；ＣＣＳ；步序中图分类号：ＴＫ３文献标识码：Ｂ文章编号：１００７－９９０４（２００６）０２－００７４－０４７４山东电力技术ＳＨＡＮＤＯＮＧＤＩＡＮＬＩＪＩＳＨＵ２００６年第２期（总第１４８期）ｅ启动给煤机双端或单端运行。（１５）等待磨煤机差压≤２．０ｋＰａ且磨出口温度合适。（１６）逐渐增加给煤量，调整一次风量，投入磨煤机料位自动。（１７）等待磨煤机建立料位。（１８）释放磨煤机分离器出口温度至１８０℃（１９）释放一次风控制在自动。（２０）在ＣＲＴ上显示磨启动顺序完成。注：每一步条件满足执行下一步；若延时一段时间后，条件不能满足，则发出启动故障显示。３磨煤机启动顺控调试过程中出现的主要问题及分析处理方法（１）在第４步启动磨煤机润滑油系统，任一台低压油泵运行正常后，直到第２０步顺利完成磨煤机启动。原设计中有磨煤机两台低压油泵停运联跳磨煤机，当一台低压油泵停运，备用低压油泵虽然联启，但瞬间同时联跳磨煤机，没有给联启备用油泵的时间，这种设计不合理。在磨煤机试运期间，曾发生过由于主运行低压油泵故障，另一台备用油泵已联启，但磨煤机也已跳闸。针对以上现象，对原设计不合理处进行修改：在两台低压油泵停运联跳磨煤机此逻辑回路中增加３ｓ延时，以保证低压油泵既能正常联启，又不会导致磨煤机停运。逻辑修改后，磨煤机再也没有因为一台低压油泵停运而导致磨煤机的跳闸。（２）在第１１步的等待磨煤机风量建立条件中，原设计磨煤机双端运行时一次风量小于１５．７５ｋｇ／ｓ或单端运行一次风量小于７．８７ｋｇ／ｓ，则磨煤机的一次风流量低保护动作，使磨煤机停止运行。在锅炉低负荷运行中，磨煤机双端运行时一次风量一般在１６．６２ｋｇ／ｓ左右，这说明磨煤机的双端运行一次风量与原设计跳闸值小于１５．７５ｋｇ／ｓ相当接近。在磨煤机启动初期，运行人员操作一次风量控制，实际一次风量已提升不上去，这样很容易造成磨煤机由于一次风量偏低或在启／停其它磨煤机时影响一次风量波动，使一次风量小于１５．７５ｋｇ／ｓ而跳闸，导致磨煤机停运。在磨煤机试运期间，曾因磨煤机一次风流量低多次跳闸。针对以上情况，进行磨煤机的全面检查和分析，最后认为磨煤机一次风量低跳闸值原设计要求不合理，将磨煤机一次风量低保护改为磨煤机双端运行时一次风量小于１３．５０ｋｇ／ｓ或单端运行一次风量小于７．００ｋｇ／ｓ。事实证明，磨煤机运行工况及各项参数一切正常，减少了磨煤机由于一次风流量保护定值偏高而跳闸的现象。（３）在第１１步的启动暖磨顺序条件中，原设计磨入口控制温度要求不大于１６５℃，磨煤机出口控制温度要求在１４２－－１４８℃范围为完成暖磨条件。在实际操作过程中，磨煤机的热、冷一次风调整后，如果入口温度控制在１６５℃以下，则磨出口温度在短时间内很难达到１４２－－１４８℃设计要求；有时磨出口控制温度虽然达到１４２－－１４８℃设计要求的范围之内，但磨入口控制温度又往往出现远远超过１６５℃的要求。这样造成在磨煤机的启动暖磨过程中，一是耽误了启动磨煤机的速度，对以后机组的负荷调峰不能及时有效的响应；二是运行人员在磨煤机出、入口温度控制方面，温度控制不住，达不到原设计的要求，后来根据无烟煤最低燃点和实际调试情况经设备厂家研究确认后，暖磨条件中磨煤机入口控制温度设定在不大于１８０℃，磨煤机出口控制温度设定在１２０－１６０℃范围，实际运行说明改动后的温度控制范围符合磨煤机的性能要求，这样也避免了运行人员对磨出、入口温度不好控制的弊端，加快了磨煤机的暖磨过程。（４）在第１１步的启动暖磨顺序条件中，原设计磨煤机暖磨条件磨旁路风控制挡板指令４９％时，挡板位反要求在４７％－５１％范围，不能偏差太大，如果偏差大则会出现挡板反馈故障，磨煤机的启动程序一直保留在暖磨状态，使程序无法向下继续进行。由于旁路风挡板所用设备为ＦＣ系列Ｆ２０控制调节器，就地所处环境恶劣，温度高，灰尘太多，原设计指令为４９％，位反要求在４７％－５１％范围之内，偏差在２％左右，这对于此环境模拟量控制设备的要求太苛刻。另一方面也不会因为如此小的挡板开度偏差而影响磨煤机的正常暖磨和安全运行，后改为旁路风控制挡板指令４９％时，挡板位反要求在４５％－５５％范围，偏差在５％左右之内，事实证明，这样既达到了磨煤机的暖磨要求，也加快了启动磨煤机的速度。（５）在第１２步磨煤机运行后，原设计磨煤机大牙轮喷油时间间隔为２０分钟，每次喷油时间为４５秒，管路吹扫２分钟，每次喷油不能低于８次，如果出现喷油次数少于８次，或者喷油压力低等原因则发出大牙轮喷油系统故障，在４５分钟后不能及时恢复正常投运，则磨煤机保护跳闸动作，导致磨煤机停运。由于喷油次数计算是用就地喷油管路上的一个计数器开关来完成的，如果油质不好，或者油管路堵塞，很容易造成计数器开关不能正常计数，特别是磨煤机停运后，由于油质停留在管路内，很容易使计数器开关动作不灵敏或失灵。出现这种情况则发出大牙轮喷油系统故障，在磨煤机试运期间，曾出现过由于以上原因造成磨煤机停运，后经厂家确认核实，一是喷油计数器开关虽然不能灵活动作，但磨煤机大瓦处仍能喷油；二是大牙轮喷油系统故障在一定的时间内，不会对磨煤机大瓦造成损坏；三是把大牙轮喷油系统故障信号送至光字牌进行声光报警。经过改造后，既保证了磨煤机的安全可靠运行，又减少了设备的维护量。（６）磨煤机运行后，在第１３步的等待磨煤机差压≤１．５ｋＰａ条件中，原设计磨煤机差压必须≤１．５ｋＰａ；在１５步的等待磨煤机差压≤２．０ｋＰａ，如果磨煤机的差压大于２．０ｋＰａ，则会发出磨煤机的跳闸指令，使磨煤机停止运行。磨煤机差压是指磨煤机热、冷一次风混合后的调温风在进入磨煤机入口的压力，与调温风经过磨煤机筒体后磨煤机的出口压力相比较，如果两者的差压计算值大于一定的值说明磨煤机内有积煤太多或堵煤现象，为了保护磨煤机的安全运行，则会导致磨煤机跳闸。在试运过程中，磨煤机的实７５山东电力技术ＳＨＡＮＤＯＮＧＤＩＡＮＬＩＪＩＳＨＵ２００６年第２期（总第１４８期）际差压一般在１．８ｋＰａ左右，检查就地测量管路及相关仪表无问题，运行人员无法使磨煤机的差压控制在原设计的≤１．５ｋＰａ范围内，这期间也由于磨煤机的差压大于２．０ｋＰａ而跳磨，使磨煤机停运。针对以上情况，并与同类型的磨煤机在其他电厂运行参数对比后将磨启动第１３、１５步中磨煤机差压改为≤５．０ｋＰａ，磨煤机运行工况及各项参数一切正常。（７）在第１４步启动给煤机的过程中，原设计在第１２步启动磨煤机马达和等待离合器啮合挂闸后，如果６００ｓ后没有一台给煤机运行，则磨煤机保护动作跳闸，磨煤机停运。这种设计要求也不合理，因为在磨煤机的第１２步磨煤机啮合，第１３步等待磨煤机差压≤１．５ｋＰａ（现已改为≤５．０ｋＰａ），磨驱动端、非驱动端的差压都必须达到满足设计条件后，方可执行下一步，即第１４步启动给煤机，这就要求运行人员必须在磨煤机运行后６００ｓ内把磨煤机两端的差压控制在≤５．０ｋＰａ，且在第１４步时给煤机启动一切正常，如果出现给煤机由于各种原因开不起来，则磨煤机保护动作跳闸，磨煤机停运。在磨煤机的调试期间，曾出现多次由于给煤机在磨煤机运行６００ｓ后启动不及时，而导致磨煤机跳闸。对于这种双进双出的磨煤机来说，磨煤机运行后，给煤机在一定的时间内不运行不会对设备有什么损坏，也不会影响其它设备的安全运行，针对以上情况，将程序改为磨煤机运行后１８００ｓ内给煤机不运行，则磨煤机跳闸。事实证明，磨煤机运行一切正常，减少了由于给煤机在短时间内停运而导致磨煤机跳闸现象发生。（８）在第１４步启动给煤机的成功后，原设计有给煤机入口无煤量或者给煤机皮带上无煤，给煤机保护动作跳闸，使给煤机停运。在磨煤机试运期间，曾发生过多次由于以上原因，导致给煤机停运，给煤机停运后，联关相应的风、粉挡板，造成一次风量波动，密封风差压不稳而跳磨。针对以上现象进行研究分析，由于所用给煤机设备为上海代理ＹＡＭＡＴＯ公司生产的变频给煤机，这种给煤机在皮带上无煤或入口无煤量时，不会对给煤机和其它相关设备造成任何损坏，经过厂家的确认核实，给煤机保护跳闸保留给煤机出口堵煤条件，原因为给煤机堵煤会对皮带和相关设备有可能造成损坏，取消原设计给煤机的入口无煤量跳给煤机保护和皮带上无煤跳给煤机保护。事实证明，给煤机运行正常，减少了没必要的给煤机停运，磨煤机跳闸的现象。（９）在第１４步启动给煤机的过程中，给煤机运行正常后，原设计给煤机入口挡板全开信号失去后或者给煤机出口挡板全开信号失去后，给煤机保护跳闸动作，给煤机停运。在试运期间，曾发生多次以上因素，导致给煤机停运。针对这种现象进行分析：给煤机入口挡板由于管内积煤等原因，很可能造成挡板卡涩，操作动作不灵活，特别是冬天，煤仓内的煤比较湿，容易积煤堵塞；并且这两个给煤机的出、入口挡板所处位置，属于煤块下落的地方，很可能由于振动使挡板的全开信号瞬时失去；另外给煤机入口挡板不全开对于给煤机不会影响其安全性，对相关设备不会带来损坏；而给煤机出口挡板由于靠近磨煤机转动的大罐受到振动的影响也有误发“给煤机出口挡板未全开”信号。应该增加一个延时功能，最后讨论决定：取消“给煤机入口挡板全开”信号失去联跳给煤机的条件。增加“给煤机出口挡板全开”信号失去后，延时５ｓ后联跳给煤机。（１０）在第１４步启动给煤机的成功后，原设计如果锅炉ＭＦＴ动作或磨煤机跳闸后，则逻辑联关磨煤机的密封风挡板，在磨煤机的试运期间，出现过这种现象：当运行中的磨煤机突然由某种原因跳闸后，磨煤机停止运行，磨煤机密封风挡板由于原设计立即联关，虽然磨煤机已经停止运行，但磨内的一次风和煤粉在磨煤机筒体内仍存在，由于密封风挡板关闭，密封风失去，磨煤机没有了密封风的作用，导致磨煤机出现漏粉严重的现象，针对以上现象的发生制定出相应的措施，修改逻辑如下：在锅炉ＭＦＴ动作或磨煤机跳闸后，加３００ｓ延时联关密封风挡板，这样就避免了磨煤机由于突然事故停运，导致磨煤机漏粉的现象发生，保证了磨煤机的安全可靠运行。（１１）在第１７步需要建立磨煤机料位是向ＣＣＳ发送一个料位指令。此磨煤机料位借助于音感变送器进行测量，但是原电耳的型号为４０ＡＰ－Ｍ，低温型，连接电缆也不是耐高温电缆，长期在高温环境下运行，其部件极易老化，造成料位信号的波动较大，影响了信号的准确性，很难建立起料位。更换为型号２６ＡＭ－Ｍ的电耳并将信号线更换成高温电缆，此新型电耳的工作环境温度可达１５０℃左右。并在电耳和就地控制器之间增加了一个放大器，提高了电耳信号的输出。另一方面由ＭＢＥＬ设计中没有考虑料位信号的补偿，在负荷稳定时，料位控制能满足需要。但由噪声测量的磨煤机料位不仅与磨煤机内的煤量有关，而且与根据停留时间改变的平均颗粒度有关，即与磨煤机的负荷相关。料位信号如不进行补偿，当料位控制投入自动时，在磨煤机变负荷工况下会出现当负荷增加时，给煤量不增加反而减少；反之亦然，料位控制失灵。通过大量试验研究，摸索出一套完善的料位控制方案。首先对料位信号进行负荷补偿，负荷信号取流经磨煤机的一次风流量。由现场试验可知，磨煤机的噪声对填煤量的灵敏度在不同的负荷下是不同的，磨煤机的负荷越高灵敏度越低。这样，如果ＰＩＤ的参数不变，在高负荷时，可能就会出现堵煤的现象。设计成ＰＩＤ的动态可调参数，随着流经磨煤机的一次风流量的变化而变化。解决了利用电耳测量磨煤机料位的控制系统自动投入的难题，为以后机组ＡＧＣ功能的投入奠定基础。（１２）原设计磨煤机的冷却水流量低跳闸定值为≤６６Ｌ／ｍｉｎ，而磨煤机实际运行时，冷却水流量一般在５０Ｌ／ｍｉｎ左右，流量定值保护要求太高，与实际情况不符合，并且磨煤机运行后，没有因为冷却水流量低影响磨煤机的轴承温度高等现象，在磨煤机试运期间，曾发生多次因冷却水流量低，达不到原设计要求导致磨煤跳闸。根据试运情况决定：把磨煤机的冷却水流量低跳闸定值修改为≤３０Ｌ／ｍｉｎ，且延时５分钟后跳磨煤机，从磨煤机长期运行后观察，磨煤机相关设备运行一切正常。７６