球磨机寻优计算机集散控制系统

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1、球磨机寻优计算机集散控制系统坑口电厂杨建凯肖振宏焦振辉内容提要通过对球磨机控制现状的分析比较，介绍了平煤坑口电厂55MW机组钢球磨煤机寻优计算机控制系统上，采用的模糊控制与常规PID相结合的控制策略，成功地实现了制粉系统的自动调节和单耗最小工况的自动控制。关键词球磨机计算机集散控制PID模糊控制策略节能制粉系统是火力发电厂主要辅助系统之一，是火力发电厂生产过程中的重要组成部分，作为制粉设备的钢球磨煤机已广泛应用于国内外电厂中，但在使用过程中还存在着一些亟待解决的问题。最突出的是无法实现自动控制，不能运行在最佳经济出力状态，多变量耦合，多变量时滞和模型时变特性是球磨机控制的主要困难。堵煤、超

2、温、欠煤现象时有发生，有时甚至造成设备损坏事故，导致机组停运，给企业造成重大经济损失。同时，在电厂中制粉系统又是耗电大户，占厂用电的1/4左右。对于投运的制粉系统要降低制粉电耗，必须维持磨煤机运行在最佳工况附近，保证球磨机的存煤量和通风量趋于最佳状况。目前国内绝大部分制粉系统采用人工控制手段、厂用电消耗大、经济效益差。球磨机计算机集散控制系统克服了以前设计系统的缺陷，采用先进的模糊控制理论，通过对球磨机运行工况的连续监测、分析和判断，对给煤机转速，冷、热风门进行调节，使磨煤机运行在最佳经济工况附近，有效防止球磨机满煤等事故发生，提高制粉系统的效率，节能并降低钢耗，使自动投入率达到100%。

3、1制粉系统概况坑口电厂1号锅炉于1996年7月投产，锅炉为俄罗斯西伯利亚动力机械厂造的E-230-9.8-540KT型。配2套制粉系统，属钢球磨煤机、中间储仓式、乏气送粉系统。制粉系统的主要设计参数如下：磨煤机干燥剂量1.36kg/kg，磨煤机生产能力24.96t/h，干燥介质温度360°C，煤粉成份0.69%，煤粉细度R90为：20%，燃料可磨系数1.6，燃料挥发35%，低位发热量18.564MJ/kg；磨煤机出口温度75℃。2控制方案分析中间储仓式钢球磨制粉系统的自动控制是电厂控制中的一个难点。目前国内一部分火力发电厂采用了对球磨机的自动控制装置，但因其控制算法不恰当，控制效果不佳，虽

4、然能够保证球磨机的稳定运行，但无法实现对球磨机最大出力点自动寻优，达不到节能的目的，应用效果并不好。2.1常规控制方案常规控制方案指用单回PID控制器作为调节系统，将制粉系统分为2~3个回路单独控制，坑口电厂1号炉的制粉系统采用的是最简单的单回路控制方案，如图1所示。图1单回路控制方案示意图该方案在实际运行中无法实现，系统中的调节风门对入口负压影响很大。当原煤较湿，热风温度偏低或给煤偏多时，出口温度较低，为维持出口温度到设定值，必须开大热风门，而开大热风门会引起入口处负压降低，负压调节器又会关闭再循环风门。经常会出现即使全关闭循环风门也不能使入口负压回到设定值，导致系统出现正压，直致立即减

5、少进煤量才使入口处负压回到设定值。为保证安全运行，运行人员不得不长期维持给煤量在较低水平，致使系统出力低，制粉单耗大。这套系统自动装置从未投入运行。系统运行反靠手动操作控制，因此采用常规PID定值调节系统无法消除和克服回路之间的相互干扰，而且出入口差压不能真实的反映磨煤机内存煤量，调节频频，造成运行不稳定，自动调节设备形同虚设。2.2计算机控制方案（1）运行操作人员在手动控制时，会因监视疏忽造成系统正压，产生跑粉及堵煤。有时受煤种、煤质、钢球量和系统通风等变化的影响，不易调整到最佳工况，不能保证长期安全，经济运行，又影响整个机组自动投入率。常规控制方案，共同问题都是以单回路调节器为基础，事

6、实上制粉系统具有多变量耦合，多变量时滞，各参数间相互影响，对于复杂的多变量系统，常规单回路调节控制系统对此无能为力。而制粉系统控制的关键在于如何控制球磨机内的存煤量、制粉系统的通风量和球磨机的出口温度，只有以上几个参数达到最佳状态，才能保证制粉系统的运行工况达到最佳出力。而上述参数控制的难点在于对球磨机内存煤量的检测和对系统通风量的控制。（2）球磨机计算机集散控制系统可以准确的检测到球磨机内的存煤量，从而将制粉系统关键的变量—磨机负荷从系统中解耦出来。控制策略的选取也是制粉系统控制中的一个难点。制粉系统是一个非线性、多变量、强耦合、大惯性、动态特性复杂的对象，其数学模型难以建立，而采用先进

7、的模糊控制理论可以把具有多变量耦合、多变量时滞、复杂多变量系统中的对象解耦出来，很方便地建立其数学模型。对于制粉系统，就磨煤出力而言，对应某一个确定的球磨机和钢球装载量，有一个最佳的料位值，即最佳的存煤量。对于一定的磨煤出力，有一个最佳的通风量，而且可以保持最佳的通风温度。这些可以通过出入口差压、出口温度来反映。反过来对于一定的通风，有一个最佳的存煤量，可以保证出力是在该通风条件下系统的最大出力。为了保证制粉系统的安全稳