DOI萦描立货rid视ljePf*i0计算机控制球磨机料位自动系统在发电厂中的应用张永庆，张丽艳（国电双鸭山发电有限公司，黑龙江双鸭山155136）-127-535/535型锅炉制粉系统概况及测点分布位置，对国内、外现有的钢球磨煤机料位控制方案进行分析比较，*终在2号机组钢球磨煤机计算机控制系统上采用了模糊控制与常规PD控制相结合的控制策略，实现了球磨机料位自动控制，延长了磨煤机使用寿命，降低了制粉电耗，便于操作，满足了锅炉制粉系统自动控制要求。

　　1965-），男，1995年毕业于东北电力学院自动控制系，工程师。

　　目前，作为制粉设备的钢球磨煤机已广泛应用于国内外电厂中，但使用过程中还存在一些问题，其中突出的问题是无法实现自动控制，不能在*佳经济出力工况运行。多变量耦合、数学模型模糊和模型时变特性是困扰球磨机控制的主要问题。在电厂中，锅炉制粉系统钢球磨煤机、中间储仓式制粉系统的耗能较高，其用电量高达厂用电的20%左右，此类制粉系统运行的经济性取决于设备的型号、钢球装载量、进煤量、制粉系统通风量及系统漏风率等。对于设备已定型并投运的制粉系统，要降低制粉电耗，必须维持磨煤机在*佳工况附近运行，保持*佳钢球装载量，球磨机存煤量和通风量。目前，国内绝大部分制粉系统运行都是人工操作，运行的经济性完全取决于运行人员的操作水平、实际调整能力和工作责任心，这就造成了各电厂制粉电耗水平参差不齐，即使同一电厂运行管理水平相比，也要相差5 h/t球磨机料位计算机控制系统就是在原有设计系统的基础上，采用先进的模糊控制理论，通过对磨煤机允许工况的连续监测和分析判断，对给煤机转速进行调节，使磨煤机长期运行在*佳经济工况，料位自动投入率达到100%.下面以国电双鸭山发电有限公司开发磨煤机料位计算机自动控制系统为例，阐述一种先进的控制策略，对可行的控制方案进行分析比较，*终实现了制粉系统给煤量的自动调节和球磨机单位电耗*小工况的自动控制，取得较大的经济效益。

　　1制粉系统概况及测点布置国电双鸭山发电有限公司2号炉于1990年投广，锅炉型号为HG -670-127-535/535型（配置容量为200MW汽轮发电机组）配两套制粉系统，采用钢球磨煤机中间储仓式热风送粉系统。制粉系统主要由出力为50t/h的磨煤机、粗粉分离器、变频器控制的给煤机、细粉分离器、排粉风机和给粉机等设备构成。送粉系统示意图和给煤机转速、热风门开度等测点布置如量对应的噪声电流却不相同，且钢球装载量的化会影响噪声电流的大小，实际使用效果不佳。

　　外，还有人设法在磨煤机内安装测量煤位的测，从煤位推算出存煤量，但是，以存煤量为基础控制方案都难以实现。

　　2控制方案分析中间储仓式钢球磨煤机制粉系统的自动控制是电厂控制的一个难点，国内绝大多数电厂投入使用常常会偏离*佳工况，无法继续投入运行。

　　目前，除少数采用先进控制策略的电厂外，其它电厂都是人工操作运行。国外某些科研机构，对钢球磨煤机的自动控制进行了大量研究，其控制方案大多是建立在精确测量磨煤机存煤量的基础上，如在磨煤机轴承上安装测重装置、在原煤斗和给煤机间加装计量设备等，这类方法投资大，改造规模大，但控制效果不明显，不适合我国采用。

　　一般认为，要实现钢球磨煤机的自动控制，关键要找到一个测量磨煤机存煤量的有效方法。通过磨煤机噪声控制是一种曾经采用的方法，有经验的运行人员凭借耳朵就能听出磨煤机内存煤量，但当煤的种类、水分等发生变化时，同样的存煤变此点的3计算机控制系统31硬件部分国电双鸭山发电有限公司在原有设备的基础上，加入“球磨机自动控制系统”，从而实现球磨机的料位自动控制（系统构成图见2）。球磨机的音频、电流压差信号分别取各自的变送器，球磨机启停状态信号取球磨机电机的开关辅助接点，给煤机启停状态信号取给粉机接触器的辅助接点，自手动状态信号取给煤机操作装置的输出接点，手动状态时的跟踪信号从变频器送入自动控制系统，自动状态下的跟踪信号从自动控制系统送至给煤机操作装置。

　　旮频传感器输球磨机料位自动控制系统主要部件有：拾振器、振动音频变送器、I/O通道模块、控制器主机等。

　　音频变送器使用探头直接采集球磨机大罐的声音信号，然后对小信号进行放大、滤波和转换，*终输出4~20mA或1~5V的标准信号送入I/ 0通道，这样可以对信号进行零点和满度的整定。变送器的频带为2 I0通道采用进口模块，接收来自音频、电流和压差变送器输入的标准信号，经过A/D转换成数字信号送入控制器主机，再经过程序的处理，*终送出标准电流或电压控制信号给给煤机操作装置，从而达到料位自动控制的目的。

　　此系统的人机界面在现有99系统DCS画面上进行组态，无须单独设置主机，画面与设备密切对应，显示直观，便于操作和维护。

　　32软件部分各变量间相互关系的数学表达式，使用数学方法也无法做到。在实际中采用模糊语言规则，将运行人员的经验数据反复实验归纳后，存储到计算机中进行数值运算取代手动控制，即实现了模糊控制。将系统中根据经验归纳出的音频信号和电流、压差信号，经过I 0通道硬件滤波，再进入控制主机进行平均值和中值软件滤波，变成可用信号。为了准确反映球磨机内部的料位，需要建立一个较为准确的数学模型。通过以音频信号为主，电流、压差信号为辅，反复实验、调整，找到与球磨机料位的关系，为下一步控制做好了准备工作。

　　由于制粉系统属于时间滞后的系统，只有采用PI控制方式，比例常数选得很小（大约为0 1~02）积分常数选得很大（大约为30~40），并且这些参数在程序中根据系统的状态不同而改变，使系统始终在*优方式下运行。

　　PID模块的输出*终送到系统输出通道模块，转换成4~20mA或1~5V的标准信号送到给煤机控制器，控制给煤机的转速，控制球磨机料位。

　　在手动方式下，系统输出一直跟踪手动输出；在自动方式下，手动输出一直跟踪系统输出。这样就做到了自手动的无扰切换。

　　为了现场调试方便，在系统中专门制作了调试窗口，在调试窗口中可以改变所有的控制参数，观察大多数系统信息，使检修人员在不接触程序的情况下调整系统参数，达到控制系统的目的。

　　33基本功能a能够进行料位实时测量。b采用平板电脑作为人机界面，有直方图和百分比两种料位显示方式。

　　c能够显示料位历史趋势图和实时趋势图。d控制参数的在线整定。e能够进行自手动无扰切换。

　　4结论实践证明，国电双鸭山发电有限公司球磨机料位控制系统能够满足自动化程度较高的现代化机组转机的运行要求，具有技术**、节电效果显著、便于操作及维护等优点，完全达到预定的设计目标。

　　a提高制粉效率，实现制粉的*优控制。b减少磨煤机运行小时数、启停次数。c降低钢球和衬瓦金属损耗，提高磨煤机设备健康水平。

　　该球磨机料位自动控制系统既具有高效节能、运行稳定的特点，又有友善的用户界面。与传统的球磨机系统相比，该自动调节系统设计合理、运行可靠，经得住各种扰动考验，调节品质良好，降低了厂用电率，减少了运行人员的工作量和检修人员的维护量，保证了电厂安全、经济运行。

　　（编辑侯世春）