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 張小輝,張志軍,程榮新

1  概述
我國很多火力熱電廠中的制粉系統采用中儲式制粉系統，此系統按送粉方式分為熱風送粉和乏氣送粉兩類。
中儲式制粉系統包括：給煤機、磨煤機、粗粉分離器、細粉分離器、排粉機、磨煤機入口熱風門、磨煤機入口冷風門、排粉機入口風門等設備。
給煤機把經過預處理煤從煤倉中給到磨煤機中；磨煤機一般采用鋼球磨煤機，鋼球磨煤機靠磨煤機內的鋼球與煤的撞擊、擠壓、研磨將煤塊磨成煤粉；粗粉分離器把不符合粒度要求的顆粒再返回到磨煤機內再處理；細分離器是把煤粉與氣體分開，輸出合格煤粉；合格煤粉進入粉倉以備后用。整個過程一般采用排粉機作為動力源，磨煤機為主要控制調節對象，所以中儲式制粉系統一般采用負壓運行方式，對磨煤機進行控制調節。制粉工藝圖（如圖1）所示。
2  工藝要求及特點
(1)  工藝要求
?  燃燒提供合格的燃料（細度、溫度、水份）；
?  磨制合格的煤粉，適應鍋爐負荷變化的要求，維持粉倉內粉位在一定范圍內；
?  保證制粉系統相關設備安全、經濟正常運行。
(2)  工藝特點
?  多因素影響的強耦合的多輸入多輸出調節系統；
?  波動大的大容量、大滯后的響應特性；
?  是相對獨立的多控制對象的控制系統。
3  控制調節要求及分析
中儲式制粉系統的調節要求就是要滿足系統的工藝要求。
(1)  中儲式制粉系統的調節回路的主要目的是為燃燒提供合格的燃料。
在一般情況下，通風量的大小影響風攜帶粉量和磨煤機的出力。通風量太小，攜帶出的粉量很小，磨煤機出力小；通風量太大，粗粉分離器的回粉量增大，造成系統內循環量大，增大磨損，加大電耗。
 

圖1  中儲式制粉系統工藝圖

由經驗公式可以得到氣體流速與煤粉細度的對應公式(1)。
               

    （1）

     其中R90為煤粉顆粒通過90mm篩孔的百分含量；Kd為系數；Wa為磨煤機出口氣體流量；Fd為磨筒通流面積；rm為磨煤機出口氣體密度。由此可以通過控制磨煤機出口風量來控制磨煤機出口煤粉顆粒粒度。
而由伯努利方程可以推導出式(2)：   

   (2)

       其中△P為磨煤機出入口壓差；K1、K2為空氣、磨煤機存煤的阻力系數；Mm為磨煤機存煤量。從此公式可以得到磨煤機出入口壓差與磨煤機出口氣體流量的對應關系。
煤粉的水份與煤粉的溫度有關，而煤粉的溫度可以從能量守恒方程推導、簡化為式(3)：
     (3)

      其中Wf、Wg、Cg為磨煤機出口煤量、入口煤量、煤比熱；Wlk、Wrk、Ck為進入磨煤機的冷風量、熱風量、空氣比熱；t1、tlk、trk、tg為磨煤機出口溫度、磨煤機進口冷風溫度、磨煤機進口熱風溫度、磨煤機入口煤的溫度。
由此可知，通過冷、熱風的配比調節能完成磨煤機出口溫度的調節。
(2)  磨煤機控制的要求
?  確保磨煤機安全、經濟正常運行；
?  確保制粉系統輔機的安全運行；
? 保護設備、減輕操作工的勞動強度；
要滿足中儲式制粉系統的控制要求，可分下面功能組來完成：
A  磨煤機的啟動子功能組
建立磨煤機的潤滑油系統的磨煤機需要的正常油壓、油溫，備用油泵投入聯鎖；投入制粉系統聯鎖，開磨煤機入口冷風門；排粉機啟動正常運行后，開磨煤機入口熱風門，關磨煤機入口冷風門，保持磨煤機入口一定負壓，進行暖磨；調節磨煤機入口熱風門，當磨煤機出口溫度達到一定值時，啟動磨煤機。
B  磨煤機的停止子功能組
停止給煤機；切除制粉系統聯鎖；停磨煤機；先關熱風門，再關冷風門。
C  磨煤機跳閘保護
磨煤機跳閘保護的條件：磨煤機本身保護動作（油溫、油壓），制粉系統跳閘，MFT動作；磨煤機跳閘保護的動作：停磨煤機，關熱風門，開冷風門。
(3)  為了實現磨煤機的上述控制調節功能需監視測點及相關設備
?  磨煤機潤滑油子系統：兩臺潤滑油泵、油溫、油壓、磨煤機軸瓦回油溫度；
?  磨煤機相關風門：總風門、冷風門、熱風門、再循環風門；
?  磨煤機本體測點：磨煤機開關狀態、磨煤機電機斷線、磨煤機電機保護、磨煤機前后瓦溫、磨煤機前后軸溫、磨煤機電機軸溫、磨煤機電流；
?  磨煤機工藝參數：磨煤機入口負壓、磨煤機壓差、磨煤機出口溫度、磨機入口溫度。
?  負壓系統：乏氣管負壓、粗分出口壓力、排粉機入口風壓、粗分出口溫度、細分入口溫度、排粉機入口溫度、再循環乏氣溫度、排粉機入口溫度、排粉機電流。
4  磨煤機具體調節回路實現
(1)  磨煤機負荷調節
因為目前給煤量、制粉量在電廠很難測量，并且影響磨煤機負荷的因素較多，這些給磨煤機負荷調節帶來困難。

圖2  磨煤機負荷調節系統

在磨煤機負荷調節中給煤量采用（磨煤機入口負壓-磨煤機出口負壓）/（磨煤機出口負壓-排粉機入口負壓）的綜合信號作為被調量，PI控制器輸出控制給煤量（給煤機轉速），保證磨煤機在變負荷的工況下正常運行，控制方案如圖2所示。但從節能角度考慮，磨煤機最好在額定工況下（設計工況）工作，即中儲式制粉系統中的磨煤機采用定負荷工作方式。
(2)  磨煤機入口負壓調節
煤粉的細度是制粉系統的一個重要指標，磨煤機的風量（風速）是維持煤粉細度的重要參數，而影響磨煤機通風量的因素有排粉機出力、給煤量等因素。在正常條件下，采用磨煤機入口負壓能大體反映制粉系統的風量。磨煤機入口負壓調節采用PI-模糊控制模塊組成的控制器的方法來完成調節控制。考慮到排粉機、給煤機運行情況的影響，加入補償修正函數，這樣加快了調節系統對過程的調節速度控制方案如圖3所示。
 

圖3  磨煤機入口負壓調節系統

(3)  磨煤機出口溫度調節
煤粉的干濕程度是煤粉安全輸送、儲藏的重要指標之一。煤粉的干濕程度可以用磨煤機出口溫度來衡量。因為磨煤機出口溫度反映滯后大、與磨煤機入口負壓相耦合，這些給自動調節帶來了困難，所以測量溫度信號采用超前處理，控制器采用PI-模糊控制模塊組成的控制器，考慮到給煤機運行情況的影響，加入補償修正函數，這樣加快了調節系統對過程的調節速度，控制方案如圖4所示。
5  磨煤機具體控制回路實現
(1)  磨煤機啟停
磨煤機的啟動條件是潤滑油溫度正常；潤滑油壓力不低；排粉機運行；磨煤機潤滑油泵聯鎖投入；制粉系統聯鎖投入。
(2)  磨煤機設備保護（如圖5所示）
 

圖4  磨煤機出口溫度調節系統

圖5  磨煤機設備保護聯鎖圖

磨煤機設備保護的條件是潤滑油壓力低；磨煤機軸溫高；排粉機跳閘；MFT動作。
(3)  輔助設備（冷風門、熱風門）（如圖6所示）
磨煤機跳閘開冷風門、關熱風門。
 

圖6  冷風門，熱風門聯鎖圖