磨煤機(jī)畢業(yè)設(shè)計(jì).docVIP

沈陽工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)1引言600MW級燃煤機(jī)組是世界多數(shù)工業(yè)發(fā)達(dá)國家重點(diǎn)發(fā)展的火力機(jī)組，在一些火力發(fā)電機(jī)組標(biāo)準(zhǔn)系列中是一個(gè)重要的級別。這一容量等級的機(jī)組也是目前我國火電建設(shè)中將要大力發(fā)展的系列之一。從1985年我國第一臺引進(jìn)的600MW火力發(fā)電機(jī)組在元寶山電廠投運(yùn)開始，我國進(jìn)入了發(fā)展600MW火電機(jī)組的年代。 本設(shè)計(jì)題目是磨煤機(jī)冷熱風(fēng)擋板控制組態(tài)圖設(shè)計(jì)，組態(tài)的中心任務(wù)是實(shí)現(xiàn)負(fù)荷（煤量指令）變化后，通過系統(tǒng)組態(tài)來控制冷熱風(fēng)擋板開度，進(jìn)而控制磨煤機(jī)出口溫度和一次風(fēng)量。系統(tǒng)是通過熱風(fēng)擋板的開度主調(diào)一次風(fēng)量，冷風(fēng)擋板的開度來維持磨煤機(jī)出口溫度。系統(tǒng)引進(jìn)前饋-反饋信號和手/自動(dòng)調(diào)節(jié)功能。系統(tǒng)組態(tài)圖的主要輸入信號為出口溫度信號（TEMP），輸出主要信號為冷熱風(fēng)擋板開度，即此系統(tǒng)主要完成對冷熱風(fēng)擋板的控制，即當(dāng)負(fù)荷變化后就必須改變風(fēng)量，這樣磨煤機(jī)出口溫度也會隨之變化，此組態(tài)圖就是針對負(fù)荷擾動(dòng)后，由于溫度的改變來調(diào)節(jié)冷風(fēng)擋板來維持出口溫度。為了提高系系統(tǒng)的控制精度，把輸出的冷風(fēng)擋板信號（COLD DAMER）作為反饋信號來消除偏差，同時(shí)送出溫度差壓信號（TEMP DIFF）來作為熱風(fēng)擋板的一個(gè)參考信號，由于溫度的變化需要對冷熱風(fēng)門都進(jìn)行控制。2 磨煤機(jī)2.1 磨煤機(jī)概述 磨煤機(jī)是制粉系統(tǒng)的主要設(shè)備，它的主要作用是將具有一定尺寸的煤塊進(jìn)行干燥、破碎并磨制成煤粉。磨煤機(jī)通常是按照轉(zhuǎn)速進(jìn)行分類的。(1)低速球磨機(jī) 工作轉(zhuǎn)速1525r/min，又稱為筒型磨煤機(jī)或低速筒式鋼球磨煤機(jī)。它的工作原理是電動(dòng)機(jī)經(jīng)減速裝置帶動(dòng)圓筒轉(zhuǎn)動(dòng)，在離心力和摩擦力的作用下，護(hù)甲將鋼球提升到一定高度，然后借重力自由落下。煤主要被落下的鋼球幾擊碎，同時(shí)還受到鋼球之間的擠壓、碾磨作用。原煤和熱空氣從一端進(jìn)入磨煤機(jī)，磨好的煤粉被氣流從另一端帶出。熱空氣不僅起干燥原煤作用，而且有是輸煤送粉的介質(zhì)。干燥劑氣流速度越大，帶出的煤粉量越多，磨煤機(jī)出力越大，煤粉越粗。 低速球磨機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是對煤種的適應(yīng)性強(qiáng)，有較強(qiáng)的磨煤能力，工作可靠，能連續(xù)可靠運(yùn)行；缺點(diǎn)是設(shè)備笨重，金屬耗量多，占地面積大，特別是低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，單位電耗很高。(2)中速磨煤機(jī) 工作轉(zhuǎn)速為50300 r/min，目前電廠采用的中速磨煤機(jī)型式主要有：平盤磨；碗式磨；球環(huán)式中速磨；MPS磨。 中速平盤磨的工作部件是轉(zhuǎn)盤和輥?zhàn)?，轉(zhuǎn)盤由電動(dòng)機(jī)通過減速帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)盤又帶動(dòng)輥?zhàn)愚D(zhuǎn)動(dòng)，煤在轉(zhuǎn)盤和輥?zhàn)又g被破碎，依靠碾壓作用來磨煤。其碾壓煤的壓力主要靠彈簧拉緊所產(chǎn)生的力。中速磨的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，金屬耗量小，磨煤電耗低，煤粉均勻性好；缺點(diǎn)是磨煤部件易損壞不宜磨硬煤和水分多、灰分大的煤。(3)高速磨煤機(jī)目前國內(nèi)常用的高速磨煤機(jī)是風(fēng)扇式磨煤機(jī)（簡稱風(fēng)扇磨）。風(fēng)扇磨主要工作部件是葉輪、外殼保甲、軸及軸承箱等。形狀像風(fēng)機(jī)擋板的葉輪上裝有錳鋼制成的沖擊板，外殼內(nèi)襯有耐磨保甲。原煤進(jìn)入磨煤機(jī)，被高速轉(zhuǎn)動(dòng)的沖擊擋板擊碎后拋擲到外殼保甲上，煤粒與保甲的撞擊以及煤粒之間的相互撞擊，致使煤再次擊碎而成為煤粉。煤粉被熱空氣干燥后，帶入分離起進(jìn)行粗粉分離。外殼保甲上方設(shè)有活門，以便排放石子煤及金屬雜物。風(fēng)扇磨的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，尺寸小，占地少，處投資低，磨煤機(jī)內(nèi)存煤量較小，適應(yīng)負(fù)荷變化快；缺點(diǎn)是磨損嚴(yán)重，不宜磨硬煤和水分大的煤，煤粉均勻性差等。2.2 磨煤機(jī)選型 (1)磨制煙煤（揮發(fā)分在19%40%） 當(dāng)磨制中高揮發(fā)分（27%40%），水分不高，外在水分小于15%，磨損性不大的煙煤時(shí)，宜采用中速磨煤機(jī)直吹系統(tǒng)；100MW及以上燃煙煤鍋爐使用四角切圓燃燒布置方式，不宜采用風(fēng)扇磨煤機(jī)；當(dāng)煤的磨損性較強(qiáng)，且是中揮發(fā)分（19%27%），應(yīng)選用鋼球磨煤機(jī)中儲式乏器送粉系統(tǒng)，若是中高揮發(fā)分（27%40%）煙煤，要考慮防爆，可選用雙進(jìn)雙出鋼球磨煤機(jī)直吹系統(tǒng)。(2)磨制貧煤（揮發(fā)分在9%19%） 當(dāng)煤的磨損指數(shù)不太強(qiáng)，煤的品質(zhì)較好，宜采用中速磨煤機(jī)直吹系統(tǒng)。磨制貧煤時(shí)如果煤的磨損指數(shù)較強(qiáng)宜采用鋼球磨煤機(jī)中儲式乏器送粉系統(tǒng)。(3)磨制劣質(zhì)煙煤（揮發(fā)分大于40%，熱值小于16.7Mj/kg的煙煤和灰分大于32%的洗中煤）時(shí)，因?yàn)槠涮匦越咏跓熋汉拓毭?，?yīng)當(dāng)根據(jù)煤的制粉和燃燒性能，選擇合適的磨煤機(jī)和制粉系統(tǒng)。(4)磨制褐煤（揮發(fā)分大于40%） 主要看磨損指數(shù)，磨損指數(shù)小于3、5的應(yīng)選用風(fēng)扇式直吹式系統(tǒng)。磨損指數(shù)大于3、5時(shí)可以考慮中速磨煤機(jī)直吹系統(tǒng)。(5)磨制無煙煤（揮發(fā)分小于9%）應(yīng)采用鋼球磨煤機(jī)中儲式乏器送粉系統(tǒng)。3 送風(fēng)控制系統(tǒng) 保證燃料在爐膛中充分燃燒是送風(fēng)控制系統(tǒng)的基本任務(wù)。本送風(fēng)系統(tǒng)中，一、二次風(fēng)各用兩臺風(fēng)機(jī)分別供給。一次風(fēng)通過制粉系統(tǒng)并帶粉入爐，二次風(fēng)則作為輔助風(fēng)控制。一次風(fēng)的控制涉及到制粉系統(tǒng)和煤粉噴燃的要求，所以鍋爐總風(fēng)量主要由送風(fēng)控制。本系統(tǒng)包括氧量校正，并具備完善的方向閉鎖和連鎖功能。 3.1風(fēng)/煤限制采用風(fēng)量與燃料信號轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一工程量，可以方便的實(shí)現(xiàn)風(fēng)/煤方向閉鎖。3.2預(yù)喘振保護(hù)預(yù)喘振保護(hù)采用風(fēng)量與出口壓力關(guān)系。具體做法：在風(fēng)機(jī)特性曲線上逼近喘振點(diǎn)做一條預(yù)喘振曲線。在正常工況下，風(fēng)量對應(yīng)的出口壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于預(yù)喘振壓力。當(dāng)某種原因使風(fēng)機(jī)出口壓力達(dá)到預(yù)喘振壓力，該風(fēng)機(jī)動(dòng)葉超馳關(guān)3%，同時(shí)該風(fēng)機(jī)增閉鎖，5秒后預(yù)喘振信號未能消除，該風(fēng)機(jī)控制切手動(dòng)，同時(shí)聲光報(bào)警，由運(yùn)行人員進(jìn)行檢查。3.3風(fēng)量指令采用DEB信號靜態(tài)表達(dá)：（P1/PT）*PS作為風(fēng)量指令，當(dāng)PT與PS偏差大時(shí)，鍋爐主控切手動(dòng)（已設(shè)定手動(dòng)工況PS跟蹤PT）或高加解列、單閥/多閥切換P1變化大，應(yīng)對風(fēng)涼進(jìn)行20秒保持。當(dāng)機(jī)組發(fā)生RUNBACK，用首級壓力P1作為風(fēng)量指令，有利于系統(tǒng)穩(wěn)定。4 磨煤機(jī)冷熱風(fēng)擋板控制SAMA圖4.1 磨煤機(jī)風(fēng)溫控制磨煤機(jī)風(fēng)溫控制系統(tǒng)如圖示.。溫度測量值取自磨煤機(jī)出口處，測量值與設(shè)定值的偏差經(jīng)PID調(diào)節(jié)器運(yùn)算處理，其輸出一方面去調(diào)節(jié)冷風(fēng)擋板，同時(shí)通過函數(shù)模塊f(x)和加法器去控制熱風(fēng)擋板，使冷風(fēng)和熱風(fēng)兩個(gè)擋板反向動(dòng)作，直至溫度回到給定值。這樣設(shè)計(jì)（兩個(gè)擋板反向動(dòng)作），一方面可以加快風(fēng)溫調(diào)節(jié)的靈敏度，同時(shí)可減少風(fēng)溫調(diào)節(jié)對風(fēng)量的影響。在圖中，加法器可加入人為偏置信號，以便在投自動(dòng)的情況下，運(yùn)行人員根據(jù)實(shí)際情況可對熱風(fēng)指令適當(dāng)調(diào)整。 4.2 磨煤機(jī)風(fēng)量控制磨煤機(jī)風(fēng)量控制系統(tǒng)如圖所示。該系統(tǒng)為單回路控制系統(tǒng)，風(fēng)量測量值有三個(gè)測點(diǎn)，經(jīng)三取一得出，然后再經(jīng)風(fēng)溫校正后作為風(fēng)量測量值。風(fēng)量的給定值是由給煤機(jī)運(yùn)行人員偏置得到。一次風(fēng)的作用主要是送粉，其大小應(yīng)由給煤量的大小來決定，因此，此處風(fēng)量的設(shè)定值來自給煤機(jī)負(fù)荷指令。設(shè)定值與測量值的偏差經(jīng)調(diào)節(jié)器PID運(yùn)算輸出，再經(jīng)M/A站去控制磨煤機(jī)入口混合風(fēng)擋板，最終使得風(fēng)量等于給定值。磨煤機(jī)一次風(fēng)量測量信號有三個(gè)測點(diǎn)，由三選一模塊輸出，該信號必須用風(fēng)溫進(jìn)行校正。因?yàn)樵谪?fù)荷變化時(shí)，一次風(fēng)的溫度和壓力都偏離了測量元件的設(shè)計(jì)工況，而測量值的計(jì)算關(guān)系式都是在設(shè)計(jì)工況下得到的，所以在實(shí)際測量時(shí)，要對風(fēng)量信號進(jìn)行溫度和壓力的修正。與壓力比較，溫度的變化對流量的測量影響較大，所以此處僅采用溫度校正。實(shí)際風(fēng)量Gs與風(fēng)量測量值Gc之間的關(guān)系如下Gs=To/T*Gc 式中To-設(shè)計(jì)風(fēng)溫（絕對溫標(biāo)）；T-實(shí)際風(fēng)溫（絕對溫標(biāo)）。系統(tǒng)按照上述關(guān)系對風(fēng)量進(jìn)行校正，以提高風(fēng)量測量的準(zhǔn)確性。在該系統(tǒng)中，設(shè)計(jì)風(fēng)聞為293K，而測量來的一次風(fēng)溫為攝氏溫度，所以要再加上273（2），將其轉(zhuǎn)換成絕對溫度。當(dāng)風(fēng)溫信號出錯(cuò)時(shí)，切換器T的Y端通，輸出“1”，相當(dāng)于不進(jìn)行校正。5 組態(tài)圖控制過程分析此組態(tài)圖的主要輸入信號為出口溫度信號（TEMP）輸出主要信號為冷風(fēng)擋板開度，即此組態(tài)圖主要完成對冷風(fēng)擋板的控制，既當(dāng)負(fù)荷變化后就必須改變風(fēng)量，這樣磨煤機(jī)出口溫度也會發(fā)生變化。此組態(tài)圖就是針對負(fù)荷擾動(dòng)后，由于溫度的改變來調(diào)節(jié)冷風(fēng)擋板開度來維持出口溫度。為了提高系統(tǒng)控制精度，把輸出的冷風(fēng)擋板信號（COLD DAMEER）作為反饋信號來消除偏差，同時(shí)送出溫度差壓信號（TEMP DIFF）作為控制擋板的一個(gè)參考信號，由于溫度的變化需要對冷熱風(fēng)門都進(jìn)行調(diào)節(jié)。 從組態(tài)圖看功能碼156（APID）有一個(gè)輸入信號PV，此信號為系統(tǒng)的溫度信號。考慮到系統(tǒng)的精度，在進(jìn)入PID調(diào)節(jié)器前信號需要引入修正，這樣可以把手/自動(dòng)操作站打到手動(dòng)，（M/A MFC/P）的輸入開關(guān)量信號為1信號接著通過 非門變?yōu)檫壿?，作為操作站S30的信號，當(dāng)S30=0時(shí)，使編碼206輸出選擇S1，此信號則作為調(diào)節(jié)過程變量的修正信號。為了實(shí)現(xiàn)手自動(dòng)切換是無擾的，輸入需跟蹤輸出，即輸出冷風(fēng)擋板信號作為調(diào)節(jié)器的跟蹤信號（TR），由于系統(tǒng)在調(diào)節(jié)過程中考慮了磨煤機(jī)控制輸出（CDO），所以跟蹤信號也需要加入控制輸出信號即煤量指令使工況更符合實(shí)際調(diào)節(jié)。功能碼中的TF表示是否跟蹤，S4=1表示釋放。信號經(jīng)過控制站后為實(shí)際的閥位信號，在手自動(dòng)切換過程中，實(shí)際閥位與控制閥位可能是不同的，如果信號不加處理切換后會帶來擾動(dòng)，所以使控制閥位信號跟蹤實(shí)際閥位信號從而實(shí)現(xiàn)無擾切換，在組態(tài)圖控制站TR（控制閥位）接受冷風(fēng)擋板的開度反饋信號（實(shí)際閥位信號）實(shí)現(xiàn)。除了實(shí)現(xiàn)上述主要功能外，信號的來源與品質(zhì)也是需要考慮的，如出口溫度在進(jìn)入控制前需要對其品質(zhì)做檢驗(yàn)，這通過功能碼31（TSTQ）來實(shí)現(xiàn)質(zhì)量檢驗(yàn)，若當(dāng)品質(zhì)為壞時(shí)功能碼31輸出邏輯為1，信號通過或（OR）運(yùn)算輸出邏輯還為1，使控制站S18=1，既切換到手動(dòng)且保持，這說明當(dāng)信號品質(zhì)不好時(shí)就需要操作員來手動(dòng)調(diào)節(jié)，最終使控制量達(dá)到控制要求。6 總結(jié) 通過一個(gè)星期的分散控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)我學(xué)到了很多實(shí)際中應(yīng)用到的東西，讓我明白了學(xué)以至用的道理。通過這次實(shí)際，我知道了對于火電廠大型鍋爐的送風(fēng)控制，必須加入氧量校正信號。因?yàn)樨?fù)荷的變化會使進(jìn)入爐膛的燃料量發(fā)生變化，而燃料量的變化會使完全燃燒需求的含氧量變化，對大型鍋爐來說它的遲延與慣性更大，必須加入氧量調(diào)節(jié)器，修正氧量變化保證燃燒的經(jīng)濟(jì)性。對于任何的送風(fēng)控制系統(tǒng)要保證一定的風(fēng)煤比，采用比值系統(tǒng)調(diào)節(jié)風(fēng)量，隨時(shí)適應(yīng)應(yīng)負(fù)荷的變化而導(dǎo)致的燃料量的擾動(dòng)。作為副調(diào)的送風(fēng)調(diào)節(jié)器就可以快速響應(yīng)負(fù)荷變化。該系統(tǒng)在送風(fēng)機(jī)的控制上主要是為了保證兩側(cè)送風(fēng)機(jī)出力相同，防止應(yīng)兩側(cè)出力相差太大而導(dǎo)致某一側(cè)送風(fēng)機(jī)發(fā)生故障。以后對送風(fēng)控制系統(tǒng)得研究可以以該系統(tǒng)為基礎(chǔ)進(jìn)行，對該系統(tǒng)加以優(yōu)化。我們組設(shè)計(jì)的題目磨煤機(jī)冷熱擋板控制設(shè)計(jì)。一個(gè)星期的課程設(shè)計(jì)可能是比較倉促的，但是也讓我收獲許多，我知道了對于火電廠300MW機(jī)組的磨煤機(jī)控制系統(tǒng)，一般采用冷一次風(fēng)直吹式正壓之風(fēng)系統(tǒng)，在控制系統(tǒng)中必須要對一次風(fēng)量信號用出口溫度信號校正后才能作為熱風(fēng)擋板控制的輸入值，這樣才會保證熱風(fēng)控制的穩(wěn)定性，而磨煤機(jī)出口溫度對冷風(fēng)擋板控制時(shí)，也要注意出口溫的偏差。通過這次設(shè)計(jì)，我更加努力，更加積極地學(xué)習(xí)專業(yè)知識，了解專業(yè)在實(shí)際現(xiàn)場中的應(yīng)用，爭取自己在此方面能創(chuàng)出更優(yōu)秀的成績。7 致謝為期一周的課程設(shè)計(jì)結(jié)束了，通過這段時(shí)間的設(shè)計(jì)使自己在專業(yè)知識的掌握和理論聯(lián)系實(shí)際方面有了很大程度提高。能夠順利地完成這次課程設(shè)計(jì)，我要感謝幫助過我的每一個(gè)人，他們的幫助，讓我在面對困難時(shí)不再退縮。我要感謝我的伙伴兒，經(jīng)過我們相互配合，順利完成了設(shè)計(jì)任務(wù)。感謝我的指導(dǎo)教師。他們對工作認(rèn)真負(fù)責(zé)，一絲不茍，對學(xué)生嚴(yán)格要求，耐心教導(dǎo)。在老師的熱心指導(dǎo)下，把書本知識與實(shí)際相結(jié)合，這是我最大的收獲。最后，我要感謝學(xué)校給我