3.3控制系統結構
5號爐LCS具有開放式的系統結構，能夠適應現場惡劣環境，而且系統具備了雙機熱備的功能，保證了系統運行的可靠性。本系統的結構正是吸取了DCS在過程控制中的諸多優點，在使用簡易，控制效果明顯，并突出經濟效益的目標下，設計出基予PLC的3層控制結構的控制系統。系統結構如圖3所示：
系統的3層結構分別是：
①工業控制計算機為服務器的操作員站I，服務器被安裝在后臺的控制柜中，前端連接顯示器為操作員顯示監控界面。服務器的主要功能是與第2層的控制器進行通信，一方面控制器將采集和處理后的信號量傳送給服務器用作顯示與控制計算，另一方面服務器向控制器發送控制參數與信號；同時，服務器還承擔著記錄數據的任務，服務器實現自尋優控制算法功能。
②執行控制功能與信號采集處理功能的執行器站Ⅱ。執行器站由2個PLC站組成，與操作員站I通信，同時與現場信號空進器連接。控制站專門執行控制功能：其輸人為磨音信號、出人口壓差、出口溫度、球磨機電流、入口負噩和排粉機電流．輸出信號則為控制給煤機電流變化的信號和控制風門變化的信號。
③最下面一層是現場信號層Ⅲ。該層由傳感器采集系統所需各種信號．然后送人變送器，由變送器特這些信號轉換成標準的4～20 mA的模擬信號供第2層使用。控制系統程序流程圖如圖4所示。
4改造后的調整試驗及效果分析
4.1改造后的調整試驗
改造后的調整、試驗由電廠配合某公司調試人員進行。首先分步測試了系統各控制程序單獨運行情況，主要有給煤控制程序、出口溫度控制程序和人口負壓控制程序，單獨調試情況正常。
當磨煤機負荷實現定值控制后，影響磨煤出力的決定因素就在鋼球量的調整上。根據預定的鋼球裝填辦法：按直徑40 mm，50 mm．60 mm以上3種規格的鋼球，裝載總量控制在16 t．鋼球級配按3，4，3的比例進行稱量裝載。實際單臺磨初裝鋼球量為14.5 t（其中直徑40 mm左右鋼球4.5 t，直徑50mm左右鋼球8t，直徑60 mmn以上鋼球2 t）。運行調試過程中，為提高磨煤出力先后分4次加入2.5 t直徑60 mm以上鋼球，此時總裝球量為17t，對應的磨煤機運行電流為29 A左右。
乙磨煤粉細度（R90=31%(左右)高于甲磨煤粉細度（R90=25%左右），且乙磨煤粉均勻性n值偏小(0.7～0.8)，分析原因可能是由于初裝鋼球時小球比例偏少，因此對原煤的碾磨作用不足，根據實際鋼球的磨損情況，于11月25日向乙磨加了1t小球和1t大球，運行電流保持在29 A左右。根據實際化驗結果，等磨運行電流下降到28 A左右時，叉向乙磨舔加小球1t，效果比較明顯。最后煤粉細度均控制在R
90=2696左右(排粉機風門擋板開度為35%)。運行1 d后，逐步投入了出口溫度控制程序和^口負壓控制程序。6d以后，運行過程中出現出口溫度瞬間高跳變，造成了熱風門全關，冷風門全關現象，自動被迫解列。經過檢查分析，最終判定由二次儀表變送的出口溫度信號，在瞬間有跳變，造成控制程序認為溫度超過80℃的保護動作值，制粉系統連鎖保護動作。于是將出口溫度控制程序的出口溫度判定條件加入了限定條件：如果瞬間采集信號超過80℃，熱風門自動輸出保持前一輸出值不變，如果2s后溫度仍然保持80℃，連鎖保護動作。后經30 d運行，此故障再沒有出現過。
4.2改造后的效果分析
①項目實施后，經過優化調整，單臺磨煤機內裝鋼球量在21t左右，2臺磨較以往減少了2.5～3 t，但磨煤機制粉出力平均每小時提高了6t，與去年同期同負荷情況下相比，提高了制粉出力15%，加快了制粉速度，縮短了制粉系統的運行時間，平均每班縮短40min左右，磨煤機壘天停運時間平均延長了2.8 h。自動投入后，制粉系統能持續穩定運行，減少了人為干預控制．，均勻給煤，杜絕了滿磨堵煤和空磨損耗，無形中增加了整個系統運行的安全性。調整后90 d的平均值與調整前90 d同期平均值對比見下表。
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鋼球量/t |
平均每天制粉時間/h |
平均每天停運時間/h |
平均制粉出力/t·h-1 |
減少運行時間/h |
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甲磨 |
調整前 |
22.00～22.50 |
14.60 |
9.40 |
19.23 |
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調整后 |
20.50～21.00 |
11.80 |
12.20 |
22.41 |
2.80 |
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乙磨 |
調整前 |
22.00～22.50 |
14.60 |
9.40 |
19.46 |
|
|
調整后 |
20.50～21.00 |
11.80 |
12.20 |
22.52 |
2.80 |
②調整運行后，煤粉細度平均比調整前提高約30%（R
90=26，R
200=8），煤粉均勻性指標咒值約為0.8，飛灰可燃物指標在6%以內，經過一段時間的運行后，鍋爐燃燒狀況良好，各項污染物指標均正常。調整后90 d的平均值與調整前90 d同期平均值對比結果見下表：
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R200 |
R90 |
0.8≤n≤1.2（均勻性） |
飛灰可燃物/% |
|
甲磨 |
調整前 |
2.60 |
16.80 |
0.89 |
1.68 |
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調整后 |
7.60 |
25.65 |
0.81 |
3.65 |
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乙磨 |
調整前 |
2.80 |
16.90 |
0.87 |
1.87 |
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調整后 |
8.10 |
26.47 |
0.79 |
3.79 |
n=2.884·lg（2-lgR
200）/（2-lgR
90）
n值是代表鍋爐鋼球配比、煤粉細度均勻性的重要指標．0.8≤n≤1.2比較合適。
③改造后，因為飛灰含碳量由原來的2%～4%提高到現在的4%一6%，原煤的浪費量有所增大，由飛灰含碳量倒推出多消耗的原煤量M的計算公式見式(1)。由公式(1)計算出的改造前后多消耗的原煤量比較表見下表。
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Ay/% |
Chy/% |
B/Kg·h-1 |
Qyd/Kj·kg-1 |
全年浪費原煤量/t |
全年多消費原煤量/t |
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2005年 |
21.88 |
2.50 |
21 |
22.054 |
87.06 |
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2006年 |
21.88 |
5.50 |
21 |
22.054 |
191.46 |
104.40 |
M=（KA
Y×0.8C
hyB）/（100-C
hy）Q
yd
式中 A
Y煤的應用基灰分含量，%；
C
hy為飛灰臺碳量，%；
B為每小時燃煤量，kg/h;
Q
dy煤的低位發熱量，kJ/Kg;
K為碳的發熱量，取K=32 886，kj/kg。
5改造后的效益分析
制粉系統經過一段時間的優化運行，其經濟效益也明顯體現出來。
①煤機內鋼球總量減少2.5～3 t．磨煤機制粉出力平均每小時提高了6t，減少了制粉時間，既節約了鋼球費用9 000元，又節約了制粉電量。
節約鋼球的效益=（原鋼球裝載總量一現在鋼球裝載總量）×鋼材市場價格-2.5x3 600元/t=9 000(元)
②制粉單耗也明顯降低，往年同期制粉單耗平均為27, 51 kW/t，而現在制粉單耗平均只有21. 89kW/t，同比下降了約20%。以年均滿負荷計算，每年僅制粉電量就可節約72×104 Kw/h，折合成出口電量（按0.27元／kW/h）計算，每年可節約資金21.8萬元。鍋爐年最大負荷平均運行小時數按6 000 h/a計算，滿負荷每小時耗煤24 t。
年節電效益=（改造前年同期平均制粉單耗一改造后平均制粉單耗）×每小時耗煤量×鍋爐年均運行小時數×上網電價= (27. 51 - 21. 89)x 24×6 000x0.27=218 505.6(元)
③改造后鍋爐的飛灰含碳量由原來的2%～4%提高到現在的4%～6%．原煤的浪費量較2005年增大了104 t，多消耗原煤的費用為14 560元。多消耗的原煤費用；多消耗的原煤量×煤碳的市場價格- (191.46--87. 06)×140=14 560(元)
將一年中各項費用統計如下表：
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節省鋼球費 |
節省點亮費 |
多消耗原煤費用 |
總計節約費用 |
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9000.0 |
218505.6 |
-14560.0 |
212945.6 |
通過費用對比，制粉系統改造后總的經濟效益依然突出，利大于弊。
④制粉自動控制系統在設計階段，就對制粉系統可能出現的事故狀況提出了要求，因此對事故報警和保護比較完善，不僅保留了原設計圖中的連鎖保護，而且還針對可能出現的異常情況，進行一定范圍的智能調整和保護，使運行人員能及時判l明情況；進行相應處理和調整，在一定程度上減少了人為干預。
⑤煤粉細度經過調整后，由R
90=2096提高到了R
90=2696，粉倉溫度較以前也有了明顯的降低，平均降低了2.5℃，對安全生產運行是非常重要的。
6結束語
由于采用先進的程序控制技術，對制粉系統各測點的數據進行采集和自動處理，對球磨機負荷實施自動控制、自動監測、自動報警和自動保護，使制粉系統始終工作在最佳工況。這樣既提高了機組的自動化水平，降低了工人的勞動強度又保證了設備的穩定運行和經濟運行；提高了制粉系統的安全性，減少了事故的發生率，最終實現制粉系統的安全高效、節能降耗。
三門峽富通新能源銷售球磨機、雷蒙磨、雷蒙磨配件、雷蒙磨粉機等。
