（国电长源荆门发电有限公司 湖北荆门 448040）
一、国电长源荆门发电有限公司#6机组风量控制系统优化项目简介
国电长源荆门发电有限公司#6机组原设计容量为600MW，于2006年12月29日投产。经节能升级改造后，2014年机组铭牌由600MW改为640MW。锅炉为东方锅炉股份有限公司采用日本BHK公司技术制造的国产超临界参数复合变压直流本生型锅炉。燃烧系统为6台中速直吹式磨煤机，燃烧器布置为三层磨煤机对冲结构；汽轮机为东方汽轮机有限公司生产的超临界、一次中间再热、冲动式喷嘴负荷调节、单轴三缸凝汽式汽轮机；控制系统采用的是ABB公司的分散控制系统DCS。
一）送、引风机控制系统
#6机组配备了2台动叶可调的轴流式送风机和2台动叶可调的轴流式引风机。通过调整送风机的动叶开度来直接控制进入炉膛的二次风量，以满足炉膛内燃料燃烧所需要的氧量，保证燃烧的经济性。机组投产以来，送风自动一直难以投入运行，主要存在如下问题：风量测量不准，仅靠短时吹扫效果治标不治本，难以达到稳定、准确测量风量的要求；烟气含氧量测量迟延大；送、引风之间的耦合关系比较复杂；风机喘振区域不明确，需要进行一系列的试验和观测，无可靠的防喘振措施；因送风自动对炉膛燃烧影响较大，而机组经常低负荷调峰运行且煤质较差，许多试验调整工作因工况不允许而无法进行。
二）磨煤机控制系统
1.磨煤机出口温度控制系统
磨煤机出口温度通过控制冷一次风门开度来调节，磨煤机温度调节的任务是使磨煤机出口的风煤混合物的温度维持在90度以下。当给煤量改变及一次风量改变时，将影响磨煤机温度稳定。
2.磨煤机一次风量控制系统
磨煤机一次风量控制系统主要由磨煤机热风调节阀来调节一次风量，热风控制一次风量调节系统的任务是保持各磨煤机的一次风量与给煤量之间的比值不变。当给煤量改变时，通过改变一次风的热风挡板开度，改变一次风量。磨煤机入口一次风量和出口温度为典型的多变量控制系统，即磨煤机入口热风和冷风挡板开度的变化对这两个参数都有较大影响。磨煤机入口热风调阀消除磨煤机入口一次风量的稳态偏差，磨煤机入口冷风调阀消除磨煤机出口温度的稳态偏差，两个系统之间设计有单向解耦信号。
3.磨煤机一次风量测量装置分析
磨煤机一次风量测量装置采用威力巴匀速管式流量计测量。原威力巴匀速管，取样管长达两米，多个微孔形式。易堵塞，造成测量管内差压变大，无法准确反映实际风速。经过人工吹扫前后对比，堵粉后风量测量偏差巨大。严重时曾发生过高压侧堵粉，风量测量值迅速降低至0。磨煤机一次风量测量一直存在不准的问题，仅靠短时吹扫效果治标不治本，难以达到稳定、准确测量风量的要求。一次风量测量的故障率高造成了#6炉磨煤机冷、热一次风门长期不能正常投入自动运行状态，影响了一次风量的调节。
4.磨煤机冷热风控制存在问题
（1）磨煤机的一次风量自动调节依靠一次风管上的冷风、热风调节挡板进行调节。一次风量测量严重不准导致冷风和热风调门无法投入自动运行，仅能依靠操作人员手动调节风量和控制磨煤机出口风温，在变负荷和煤质变化时可能因风量不准导致误判和操作失误，甚至导致磨煤机堵煤、跳闸。严重影响到机组自动投入率和磨煤机的安全稳定运行。
（2）磨煤机冷热风控制逻辑设计存在问题，原逻辑仅为纯PID调节方式，由热风调节阀调节一次风量，一次风量设定由运行设定加上手动偏置，在机组变负荷时，一次风量自动跟踪太慢。磨煤机一次风量调节效果不好和一次风量不准加速造成磨煤机一次风量和出口温度调节振荡波动，甚至造成煤粉管道自燃。因此冷热风自动控制效果较差，运行人员一直将磨煤机冷热风切至手动。
二、控制系统的完善及整定
一）引风自动控制系统
要投运送风自动控制系统，必须先整定好引风自动控制系统，保证炉膛压力在一定的范围内（+50～-200Pa），从而确保锅炉的安全运行。
二）送风自动控制系统
由于送风机变频系统设备规格过高，送风变频指令不能过低，所以低负荷时，必须辅以送风机动叶的协助增减。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆为此，吸收汽机顺阀的设计思想，低负荷时送风机变频保持在最低指令，由动叶指令的增减实现送风的增减；高负荷时动叶稳定，由变频指令的增减实现送风的增减，两套控制系统无扰切换。
从机组负荷直接折算一个送风机执行机构位置指令，该指令先经过氧量校正形成一路送风位置指令。校正后的位置指令，叠加上负荷指令的微分，形成带负荷超调量的另一路位置指令。以上两路位置指令经过取大值处理，形成最终的送风机执行机构指令。以上回路，均设计有阻尼滤波功能，希望能达到风量测量信号不准确时，但实际送风可随负荷平缓地增减变化的功能。
三）磨煤机冷热风控制系统优化方案
1.解决磨煤机一次风量测量装置测量不准的问题
采用带有自动清灰功能的文丘里管式测量装置，该取样装置测量装置管径大，取样口分布均匀，所测差压信号为整个风道的平均值，降低了因一次风流场分布不均带来的测量误差。文丘里管式测量产生差压大最高可达到1.5KPa。
2.冷热态下对风量测量值进行标定，提高风量测量值的可靠性
经过第三方标定数据产生标定系数，磨煤机一次风量满足测量精度要求。
3.磨煤机冷热风自动控制逻辑的优化
（1）增强一次风量的前馈作用。利用负荷指令的前馈信号，迅速改变给煤量，以适应负荷变化需要。负荷指令信号同时作用于给煤量和作为前馈用于一次风量调节，利用了运行中磨煤机内的蓄粉来快速响应负荷指令的需要，可以有效地缩短负荷响应纯延迟时间，试验证明，适当地调整前馈信号可使负荷响应纯延迟时间缩短1min左右，对于综合利用煤量前馈和一次风量前馈可获得较理想的效果。
（2）通过不断的试验分析，得出磨煤机入口一次风量控制曲线，对给煤机指令与一次风量对应函数进行修改，给出热风调节阀一次风量设定最优值。
（3）热风前馈增加给煤指令和冷风调门指令对应F（X），采用前馈加PID调节方式加快热风调阀的调节速度，增加磨煤机热一次风手动偏置，便于运行人员对于不同煤种燃烧适当调整热一次风量设定。
（4）冷风PID前馈接口FF端子增加热风指令对应F（X）前馈，冷热风门互为耦合。
（5）增加冷风全开且出口温度大于设定值5度闭锁热风门开逻辑，使热风调门保持当前开度以配合冷风门。
三、整定结果分析与结论
风、烟系统在升负荷的过程中，由于风量指令增大，引起送风量增加，由于风量的不足，曾引起烟气含氧量的减少，后经调节后含氧量回升趋于设定值。在整个整定过程中，炉膛压力波动范围为-154～-8Pa，未影响锅炉的正常运行。整定完毕后投入送、引风自动，炉膛压力稳定在-120～-20Pa的范围内。在降负荷过程中，情况正好与升负荷的过程相反。调节曲线比较平稳，调节参数均在正常范围内。送风控制系统投运时出现高负荷时二次风压偏高，低负荷时二次风压偏低的现象，我们根据二次风压的大小对送风控制系统加一个校正回路，以解决二次风压偏离正常值的问题，满足运行需求。
四、关键技术及主要创新点
1、采用新型大管径文丘里管式测量装置，测量数据准确、稳定，为冷热风门自动投运提供了保障；
2、采用冷热态动态标定的方法对风量测量值进行校正，保证风量测量值准确性，为冷热风门自动优化提供了可靠的依据；
3、利用负荷指令的前馈信号，增强一次风量的前馈作用。在负荷变化时迅速改变给煤量，使锅炉的燃烧率发生变化，以适应负荷变化需要；
4、采用冷热风门指令相互耦合的控制方式，在风量随给煤量变化时迅速改变冷风控制方式，保证磨煤机出口温度；
5、吸收汽机顺阀的设计思想，低负荷时送风机变频保持在最低指令，由动叶指令的增减实现送风的增减；高负荷时动叶稳定，由变频指令的增减实现送风的增减，两套控制系统无扰切换。
五、结论
#6机组送、引风控制系统和磨煤机一次风量自动调节控制系统通过调试整定和运行以来，其调节品质良好，能满足机组经济稳定运行的需要。为机组满足电网负荷调度的快速准确性要求、满足补充锅炉输入能量的快速准确性要求、克服煤质变化等常见扰动对系统和参数的品质影响等奠定了基础；为公司的安全经济运行、减人增效创造了条件。
论文作者:章喆
论文发表刊物:《电力设备》2018年第28期
论文发表时间:2019/3/12
标签：风量论文; 磨煤机论文; 指令论文; 负荷论文; 测量论文; 热风论文; 控制系统论文; 《电力设备》2018年第28期论文;