一种基于煤质实时在线分析的单元机组控制系统的制作方法

本实用新型属于火电站自动控制技术领域，具体涉及一种基于煤质实时在线分析的单元机组控制系统。

背景技术：

目前，我国火电机组普遍存在煤质甚至煤种频繁大幅变化的情况，再加上煤质测量滞后，严重影响火电机组过程控制尤其是燃料、配风系统关键参数的设置。

现有的火电单元机组协调控制中，针对燃料系统的热值校正一般采用简单的闭环控制，以实际总煤量乘以热值校正系数得到校正后煤量，作为被调量，以机组负荷对应的标煤煤量作为设定值，二者送入pid控制器，通过偏差调节，让校正后煤量逼近对应负荷下标煤煤量，在此过程中，逐渐修正热值校正系数，以达到各个负荷下的燃料需求。

传统的燃烧控制中，针对配风环节的氧量校正也采用类似的控制思路，被调量相应的采用省煤器出口烟气含氧量，通过pid控制器，追踪各个负荷下不同的氧量设定值，从而试凑出一个符合实际氧量需求的氧量校正系数。

上述控制过程存在以下问题：

1.校正实时性差。热值校正中，由于燃料在炉膛中充分燃烧并进入汽轮机做功是一个大迟延的过程，而作为被调量的燃料量对机组负荷来说也是滞后的，基于这两者进行偏差调节，实时偏差是一个无法避免的问题。氧量校正中，省煤器出口烟气含氧量作为被调量，产生所得氧量数值的燃烧过程在测定时刻早已结束，对锅炉的配风来说，本身也是一个严重滞后的控制过程。

2.校正匹配性差。校正实时性差会导致的情况是，某一时刻得到的校正参数，校正的是另一时刻的运行过程，这样势必会使得控制系统给煤、配风匹配度不佳，实际运行偏离最佳燃料需求和风煤比例。加之氧量测量的滞后性和不准确性，也使得氧量校正效果大打折扣。

3.校正持续波动。实时运行过程中的燃料、配风配比不合适，有可能会造成实际过程中的偏差的恶性扩大，校正系数也会随之长时间波动，较难快速稳定。

4.对其他指标的影响。燃料、配风是机组协调和锅炉燃烧过程中的重要因素，其准确性和稳定性对主蒸汽压力、主蒸汽温度等机组关键参数以及机组变负荷能力等重要指标都有显著的影响，对脱硝环保指标的影响也是不可避免的。

综上所述，在我国火电机组煤质波动、煤质测量滞后的实际情况下，传统协调系统和燃烧系统的控制逻辑无法从根本上实现燃料和配风的实时最佳校正，从而无法获得更精准的协调和燃烧的控制效果，这成为目前亟待解决的关键性难题。

技术实现要素：

鉴于现有技术存在的以上问题，本实用新型提供了一种基于煤质实时在线分析的单元机组控制系统，通过可获得的、满足实时运行控制需要的入炉煤煤质在线数据，实现精准的火电机组燃料、配风，实用价值显著。

本实用新型采用以下技术方案来实现：

一种基于煤质实时在线分析的单元机组控制系统，包括给煤机皮带、称重仪、给煤机变速电机、给煤机出口管道、磨煤机、磨煤机入口一次风管道、一次风量测量元件、锅炉炉膛、煤质在线监测模块、给煤控制器、送风机、送风机变出力元件、送风管道、二次风量测量元件和二次风控制器；其中，

给煤机皮带下方安装有称重仪，给煤机变速电机与给煤机皮带相连接，给煤机皮带尾端的给煤机出口管道及磨煤机入口一次风管道均连通至磨煤机，一次风量测量元件设置在磨煤机入口一次风管道上，送风机经送风管道连通至锅炉炉膛，二次风量测量元件设置在送风管道上，送风机变出力元件连接至送风机；

煤质在线监测模块的输出端与给煤机皮带的称重仪的输出端均连接至给煤控制器的输入端，给煤控制器的输出端连接至给煤机变速电机的控制端，给煤机变速电机用于驱动给煤机皮带传动；

煤质在线监测模块的输出端还与一次风量测量元件的输出端和二次风量测量元件的输出端一同连接至二次风控制器的输入端，二次风控制器的输出端连接至送风机变出力元件的控制端，送风机变出力元件用于改变送风机的送风量。

本实用新型进一步的改进在于，包括还原煤斗，原煤斗由原煤斗出口管道连通至给煤机皮带。

本实用新型至少具有以下有益的技术效果：

1.传统的给煤过程的校正，是用给煤经过燃烧这一大迟延过程提供的机组功率折算得到的标煤给煤量与实时给煤量的偏差来产生校正系数，是一个基于现在时刻的参数对已完成过程、滞后的校正。而本实用新型中，通过入炉煤质在线监测模块提供的实时给煤发热量与标煤发热量的比较，对给煤过程进行正向或负向的校正，是一个基于现在时刻的参数对正在进行过程的、实时的校正。

2.传统的配风过程的校正，是以机组负荷折算的氧量为基准，通过pid算法使燃烧过程完成之后的省煤器出口氧量向其逼近从而形成校正系数，是一个明显滞后的校正。而本实用新型中，根据入炉煤质在线监测模块提供的实时入炉煤发热量，得到一个正向或负向的送风前馈，实时修正燃烧过程的配风情况。

3.本实用新型中的热值校正和风量校正的实时特性，使得此二者校正参数与正在发生的燃烧过程是相匹配的，所以不会对偏离系统最佳运行工况的过程产生恶化效果，能有效改善主蒸汽温度、主蒸汽压力的稳态和动态特性，以及脱硝系统的环保指标。

附图说明

附图1为本实用新型一种基于煤质实时在线分析的火电单元机组控制系统的示意图。

附图标记说明：

1、原煤斗，2、原煤斗出口管道，3、给煤机皮带，4、称重仪，5、给煤机变速电机，6、给煤机出口管道，7、磨煤机，8、磨煤机入口一次风管道，9、一次风量测量元件，10、锅炉炉膛，11、煤质在线监测模块，12、给煤控制器，13、送风机，14、送风机变出力元件，15、送风管道，16、二次风量测量元件，17、二次风控制器

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述：

如附图1所示，本实用新型提供的一种基于煤质在线分析的单元机组控制系统，包括原煤斗1、原煤斗出口管道2、给煤机皮带3、称重仪4、给煤机变速电机5、给煤机出口管道6、磨煤机7、磨煤机入口一次风管道8、一次风量测量元件9、锅炉炉膛10、煤质在线监测模块11、给煤控制器12、送风机13、送风机变出力元件14、送风管道15、二次风量测量元件16和二次风控制器17。

原煤斗1中的燃煤经其出口管道2落在给煤机皮带3上，给煤机变速电机5根据单元机组的需求改变电机转速，带动给煤皮带3，将皮带上的燃煤送往磨煤机7，在此过程中，皮带上的称重仪4进行实时称重，记录机组实际给煤量，煤质在线监测模块11输出给煤发热量，与实际给煤量一同送往给煤控制器12，在给煤控制器12中比较给煤发热量和标煤发热量，根据比较结果增减调整给煤机控制指令，指导给煤机变速电机5运转，实现根据给煤发热量对给煤的实时控制；

其中，给煤发热量与标煤发热量相比较，若给煤发热量大于标煤发热量，则用小于1的校正系数乘以原给煤量指令作为最终的给煤量指令；若给煤发热量小于标煤发热量，则用大于1的系数乘以给煤量指令作为最终的给煤量指令；限制校正系数在0.8至1.2之间。

送风机变出力元件14根据单元机组需求改变送风量，送往炉膛10，给燃烧提供合适的助燃风量，一次风管道8上的一次风量测量元件9实时监测进入磨煤机7的一次风量，煤质在线监测模块11输出入炉煤发热量，送往二次风控制器17的控制端，同时，二次风控制器17也接收一次风量测量元件9、二次风量测量元件16送来的一、二次风风量，以入炉煤发热量为基准，增减调整送风机控制指令，指导送风机13变出力运行，实现根据入炉煤发热量对配风的精准控制。

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