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智慧电厂干货|火电厂燃煤机组APS之锅炉制粉系

发表时间:2020-08-19 04:06

  煤粉燃烧器顺序控制步序逻辑接到“煤粉燃烧器启动”指令后,马上开始煤粉燃烧器启动计时,同时执行步序程序。

  煤粉燃烧器不比油枪,油枪启、停,投、退相对简单,而制粉系统是从给煤机输送原煤开始,经过磨煤机研磨制成符合要求的煤粉再喷到炉膛内,特别是机组启动变负荷过程中多套制粉系统的启停都需要恰当的投、切时机,否则,其升负荷过程也会“卡顿”。除开制粉系统能够全自动顺序启停,也包括每套制粉系统的5个模拟量调节回路自动地投“自动”,需要解决的就是磨煤机如何适时的投、切,以确保煤粉燃烧器如油枪般连贯运行而消除卡顿现象,“磨煤机出力计算”功能是关键的一环。只有具备了磨煤机出力实时自动计算能力,制粉系统或者说煤粉燃烧器才有可能随机组负荷升降而适时启动或停止。BMS系统本身就应该具备锅炉煤粉燃烧器自动控制功能,通过与模拟量调节系统协同,BMS系统也能够根据锅炉目标出力利用 “磨煤机出力计算”功能自动决定在2~5套之间增、减煤粉燃烧器。因此而实现多套锅炉制粉系统整体的全过程自动出力一键启停。

  机组运行中变动负荷,就要增减磨煤机。若实现自动增减磨煤机,首要条件是CCS要工作在“机炉协调”方式(COORDINATE CONT MODE),机组在升负荷过程中 “磨煤机出力计算”逻辑增、减磨煤机主要是根据机组当前的目标功率(MW DEM)和功率目标给定(MW SET)各自的阈值以及当前磨煤机在运台数来决定。MW DEM按照给定的斜率输出斜波信号,MW SET为阶跃信号。以700MW机组燃煤锅炉为例,BMS利用“磨煤机出力计算”逻辑能够自动递增磨煤机从2台到5台,自动递减磨煤机从5台到2台。这就是锅炉燃烧的煤燃烧器全工况自动控制。

  机组额定运行工况,锅炉煤粉燃烧器最多投入5套。非APS控制时,BMS能够独立完成5套煤粉燃烧器的全过程自动投、退。锅炉煤粉燃烧器程序控制,有两种触发方式,APS导引和BMS自动。APS启动机组时直接控制B、C、D三层煤粉燃烧器,APS默认B煤粉燃烧器首套启动。机组负荷35%ECR以上,APS把煤粉燃烧器的增、减控制权转交给BMS自动控制。机组停运由BMS系统先行自动退出煤粉燃烧器,余下两套“APS IN”接手退出。

  APS导引BMS,首先要求BMS系统切换到“BMS IN APS MODE”。锅炉煤粉燃烧器第一套启动(1st-COAL BNR START)指令由APS发电机并网&初负荷(SYNCHRO. & INIT. LOAD)阶段发出。此时,发电机已经并网,投B磨煤机要求实发功率>10%ECR,锅炉一次风系统已经运行,汽轮机DEH在负荷自动方式(ALR)。APS发出启动第一套煤粉燃烧器的指令给BMS,BMS接到APS发来的指令并经逻辑判定满足制粉系统启动条件,则发出B煤粉燃烧器启动命令,B制粉系统程序控制开始自动启动。

  APS控制C、D煤粉燃烧器的启动没有采用如B煤粉燃烧器由APS分布式主控器步序逻辑发布指令的方式,而是在APS逻辑中独立设计了C、D煤粉燃烧器的“条件顺序控制”。C、D煤粉燃烧器会以机组发电负荷为阈值作为启动条件顺序投入。机组负荷>110MW(15.7%ECR)启动C煤粉燃烧器,机组负荷>175MW(25%ECR)启动D煤粉燃烧器。

  BMS系统设计有“磨煤机出力”控制逻辑,根据机组负荷升、降和实发功率,能在2~5套之间自动增、减制粉系统。APS机组升负荷过程中,管控了B、C、D三套煤粉燃烧器,待三套煤粉燃烧器投入后,APS发出指令,把磨煤机出力逻辑控制权交还给BMS系统,锅炉煤粉燃烧器的自动增减就由BMS系统自主完成。机组实发负荷升至245MW(35%ECR),APS退出。

  APS降负荷(LOAD DOWN)阶段发出指令“机组目标负荷设定20%ECR”,机组开始按既定目标降负荷。指令“退出倒数第二套煤粉燃烧器”发自APS专门设计的条件逻辑,条件满足即随机发出指令。退出倒数第二套煤粉燃烧器的条件有来自BMS系统上传的给煤机运行状态,经APS“切最后2套煤粉燃烧器逻辑”判定,向BMS系统发出指令触发制粉系统顺序控制逻辑按步序退出煤粉燃烧器。

  APS最低负荷(MINIMUM LOAD)阶段,APS确认机组实发负荷已经不高于40MW,且只有一层煤粉燃烧器在运行,则发出指令“LAST 1 COAL BNR S-DWN”,通过APS“切最后2套煤粉燃烧器逻辑”判定磨煤机的编号,向BMS发出切除最后一套在运煤粉燃烧器的指令。

  煤粉燃烧器程序控制的整个启动过程,总计发出了20条指令,其中BMS系统内部开关量控制指令11条,与MCS关联的外部控制指令9条,发送到MCS系统中触发模拟量自动调节,体现出BMS和MCS两个系统的紧密交联互动。乐橙,从BMS制粉系统顺序控制的第4步就开始与MCS自动调节回路交互控制,一直到第8步,互动逐步加强,而从第10到第13步BMS与MCS更是连续的互动。顺序控制逐一启动制粉系统的设备,同时也适时投入磨辊油压、风量、出口温度、给煤和旋风分离器转速等模拟量自动调节,实现了开关量控制和模拟量调节各司其职,相互同步配合。并且,在磨煤机启动初始阶段采用超驰控制,给定自动调节定值,设定初始状态,完成磨煤机铺煤、咬煤判定、限定最低出力等。确保了磨煤机风量、出口温度和给煤量调节从伺服方式顺畅连贯过渡到与机组实时负荷相适应的自动控制。相对煤粉燃烧器正常工作这段磨煤机初始阶段控制时间并不长,但却是制粉系统全程自动启动的必经之路,如果不能平滑过渡,自动控制的整个过程就要脱节。纵观锅炉制粉系统的启动,可以进一步体会到“三态式”模拟量自动调节和开关量“本安型”开关这两种逻辑模块对于构建开关量和模拟量自动交互控制的重要性。虽然煤粉燃烧器启动仍然遵循步进程序模式,但BMS中的某些步序专门是为联系MCS系统而设计,当然MCS系统也有对等的应答,从而实现了锅炉制粉系统开关量和模拟量交互控制的全程自动启动。如果从“B COAL BNR.START-UP ON”指令发出算起到煤粉燃烧器正常运行,再到煤粉燃烧器自动退出,完整地体现出开关量和模拟量复变参数程序控制系统的“一键式启停”,成为APS应用的充要条件。

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