一种磨煤机的稀土电机控制方法与流程

本发明属于电机控制技术领域，特别涉及一种发电厂磨煤机用稀土电机的变频控制方法。

背景技术：

火力发电厂传统制粉系统中，磨煤机驱动采用为工频异步电机，其转速是电厂基建阶段根据设计煤种校核得到的，此后无论煤种如何变化，磨煤机电机均为定频运行。因此，传统制粉系统不能调整转速，这就容易导致工况变化后出现磨煤机出力降低、电耗增大等一系列问题。

现有的变加载力设备，如动态分离器，是在没有掌握不同煤粉细度情况下磨辊加载力、动态分离器转速和磨煤机出力之间的规律的前提下，进行开环加载力的调整。目前国内外在解决对加载力、动态分离器转速和磨煤机出力之间的关系方面缺乏研究与具体应用。

采用稀土永磁电机作为磨煤机的驱动电机，本身具有体积小、重量轻、效率高、特性好等一系列优点。此外，稀土电机搭配变频器使磨煤机运行中的转速调整成为可能。就制粉系统来说，调节磨煤机转速的主要目的不是节电，而是通过控制煤粉细度和煤粉浓度的变化，匹配当前煤种、当前设备状态以及当前锅炉燃烧的调整需求。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种磨煤机的稀土电机控制方法。

这种磨煤机的稀土电机控制方法，包括以下步骤：

步骤1、根据各设备内当前相关参数设置来进行试验，在设计磨煤机转速n0和设计煤量(常用煤量)q0下记录入口一次风量、入口一次风温、出口压力、出口温度、煤粉细度、煤粉浓度、石子煤量、磨煤机电机功率、磨煤机电机电流和1～2小时内磨煤机的电耗；

步骤2、根据测得的煤粉细度结果，调整折向挡板的角度；判断煤粉细度是否在预设上限和预设下限内：若煤粉细度大于预设上限，则增大折向挡板角度，由于磨煤机转速提高后会使煤粉变细，为了充分发挥高转速下磨煤机的带载能力，在制粉结果合格的前提下，可增加折向挡板的角度；若煤粉细度小于预设下限，则减小折向挡板角度；

步骤3、为获得最优磨煤机转速与当前煤种下煤量的对应关系，在五档磨煤机转速下，进行各四种典型工况的试验，记录并分析数据，设定基准转速n＝n0，基准煤量q＝q0，其中n0为磨煤机的设计转速，q0为磨煤机的设计煤量；在基准转速n前后各选取两个转速工况点，加上基准转速工况点共选取五个转速工况点；对五个转速工况点进行磨煤机煤量为最小负载、0.6q、0.9q和最大负载情况下的工况测试，q为基准煤量；记录入口一次风量、入口一次风温、出口压力、出口温度、煤粉细度、煤粉浓度、石子煤量、磨煤机电机功率、磨煤机电机电流和1～2小时内磨煤机的电耗，并分析磨煤机轻载、中载、重载分别对应的最优转速；

步骤4、对石子煤量对当前设置进行校核，若石子煤量在预设阈值内，则执行步骤5；若石子煤量超过预设阈值，则返回执行步骤3，调整基准转速与基准煤量重新测试；

步骤5、根据步骤3的试验结果，针对当前煤种，给出建议的变频器变速范围，以及轻载工况、中载工况和重载工况下磨煤机转速的推荐值；

步骤6、当磨煤机的最低煤量降低时，对于设计转速为n0的磨煤机，通过变频调速将磨煤机转速降低。

作为优选，步骤3具体包括如下步骤：

步骤3.1、根据不同转速下折算到同样煤粉细度的磨煤机最大出力和最小出力情况，初步明确磨煤机轻载工况和重载工况下推荐的转速范围和变频器的变速范围；

步骤3.2、根据不同转速下的磨煤机单耗来确定磨煤机处于轻载工况、中载工况和重载工况下转速的推荐值。

作为优选，步骤1中设备为电厂控制系统(dcs)。

作为优选，步骤3中从设备特性和工程经验来说，最优的五个转速工况点的转速均在0.75n～1.25n范围内，其中n为基准转速。

作为优选，步骤3中五个转速工况点对应的磨煤机转速为0.75n、0.9n、1.0n、1.1n和1.25n，其中n为基准转速。

作为优选，步骤3中磨煤机处于最小负载工况的判断依据为磨煤机运行时不产生有害性振动；参考磨煤机最小负载工况设计磨煤机最小煤量。

作为优选，步骤3中磨煤机处于最大负载工况的判断依据为磨煤机运行时稀土电机的定子电流、功率不超过额定值；参考磨煤机最大负载工况设计磨煤机最大煤量。

本发明的有益效果是：(1)使制粉系统的煤粉细度和煤粉浓度可控；(2)根据试验结果提出磨煤机电机的变频范围，以及轻载、中载、重载下的建议转速，指导磨煤机的优化运行。(3)根据需要调整运行方式，提高单台磨煤机的制粉量；(4)根据需要调整运行方式，提高单台磨煤机的最大煤量。

附图说明

图1为制粉系统工作流程图；

图2为稀土电机驱动磨煤机示意图；

图3为稀土电机控制方法流程图；

附图标记说明：原煤斗1、给煤机2、磨煤机3、分离器4、稀土电机5、变频器6、变压器7、厂用电母线8。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本发明。应当指出，对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

制粉系统工作流程如图1所示，原煤通过输煤栈桥进入原煤斗1，原煤斗1中的煤输入到给煤机2中，给煤机2向磨煤机3供煤，磨煤机3中还吹入一次风，磨煤机3研磨后的煤粉进入分离器4，分离器4将煤粉中的粗粉和细粉分离，粗粉返回磨煤机3中继续研磨，细粉和一次风的混合物通入锅炉，供锅炉燃烧。

稀土电机驱动磨煤机工作的示意图如图2所示，其中磨煤机3连接稀土电机5，稀土电机5配有远方控制信号接口的变频器6，由变频器6驱动稀土电机5，稀土电机5带动磨煤机3，变频器6还通过变压器7接入厂用电母线8；磨煤机3的转速根据煤种和煤量进行调节。

作为一种实施例，一种磨煤机的稀土电机控制方法，其工作流程如图3所示，包括：

以某电厂某台磨煤机为例，磨煤机3参数见下表1：

表1磨煤机参数表

配用的稀土电机5(稀土永磁电机)参数见下表2：

表2稀土永磁电机参数表

该磨煤机设计转速为24r/min，设计煤量为50t/h。按当前参数设置进行试验，保持上仓煤种不变，此时折向挡板开度为50度，磨煤机出口温度为75摄氏度，一次风风量不设偏置，记录入口一次风量、入口一次风温、出口压力、出口温度、煤粉细度、煤粉浓度、石子煤量、磨煤机电机功率、磨煤机电机电流和1小时磨煤机电耗，分析结果认为当前试验条件合适。

为获得最优磨煤机转速与当前煤种下煤量的对应关系保持煤种不变，分别进行18r/min、21r/min、24r/min、27r/min和30r/min五档磨煤机转速下，煤量为最小负载、30t/h、45t/h、最大负载四种工况的测试，共进行20次测试，记录入口一次风量、入口一次风温、出口压力、出口温度、煤粉细度、煤粉浓度、石子煤量、磨煤机电机功率、磨煤机电机电流和1小时磨煤机电耗，并进行对比分析。

不同转速相同煤量下煤粉细度测试结果见下表3，其中分析结果为：

1)相同煤量下，随着磨煤机转速的提高，煤粉细度呈下降趋势；

2)相同转速下，随着给煤量的增加，煤粉细度呈上升趋势。

表3不同转速相同煤量下煤粉细度测试结果表

通过下表4中不同转速下磨煤机最大出力及煤粉细度测试结果，分析结果可知：

1)随着转速的提高，磨煤机最大出力增加较为明显，相较于改造前的额定转速(24r/min)，磨煤机转速增加至27r/min和30r/min后，磨煤机最大出力分别增加约13.1％和20.4％；

2)磨煤机最大出力工况下，随着转速提高，煤粉细度有变细的趋势。

最大出力试验过程中，磨煤机可能存在堵磨趋势和迹象，故在磨煤机转速为30r/min，进行磨煤机实际最大出力试验。试验结果表明，磨煤机实际最大出力相较以上试验时的最大出力偏小约2～3t/h。

表4不同转速下磨煤机最大出力及煤粉细度测试结果表

将不同转速下，磨煤机最大出力时的煤粉细度折算到r90＝18％进行修正，修正后磨煤机的最大出力结果如下表5所示，说明修正后随着转速的提高，磨煤机最大出力增加将更为明显。

表5不同转速下磨煤机最大出力折算到设计煤种时的碾磨出力表

下表6为不同转速下磨煤机最大出力及煤粉细度测试结果，分析结果可知：1)转速降低至21r/min、18r/min，可以有效降低磨煤机最小出力(同时，两个转速下磨煤机电流相比改造前空载电流降低约8a)；2)对比21r/min，18r/min，磨煤机最小出力工况时，煤粉细度r90变化不大。

表6不同转速下磨煤机最小出力及煤粉细度测试结果表

下表7为通过pi系统，取试验期间给煤量和磨煤机一次风风量的平均值，计算磨煤机在相同煤量下，转速增加时煤粉浓度等相关参数的变化情况。分析可知，相同煤量下，随着转速的提高，煤粉浓度逐渐增加。

表7相同煤量下转速增加时煤粉浓度等参数变化情况表

下表8为相同煤量下转速增加时磨煤单耗等参数变化情况。试验期间，由于机组负荷不尽相同，无法对磨煤机电机改造后的制粉单耗进行对比。本实施例通过统计试验期间各工况下磨煤机单位时间内耗电量、平均给煤量、平均电流等参数，对比计算得到磨煤单耗。由表6可以看出，相同煤量下，随着转速的提高，制粉系统磨煤单耗呈下降趋势。其中小给煤量(14t/h及以下)时，磨煤机转速在21r/min时，磨煤机磨煤单耗最小；30t/h煤量时，磨煤机转速在24r/min时，磨煤机磨煤单耗最小；45t/h煤量时，磨煤机转速在27r/min时，磨煤机磨煤单耗最小；最大给煤量时，随着磨煤机转速的提高，磨煤单耗呈下降趋势。

表8相同煤量下转速增加时磨煤单耗等参数变化情况表

下表9为不同转速不同煤量时磨煤机石子煤统计情况。分析结果可知，提高磨煤机转速，磨煤机出力增加后，石子煤量增加不明显。较低煤量时，若磨煤机转速过高(27r/min及以上)，磨煤机石子煤排放量较大。

表9不同转速不同煤量时磨煤机石子煤统计情况

综上所述，根据上述测试结果，针对当前煤种，提出变频器运行方案。轻载时(给煤量20t/h及以下)建议变频器调速使磨煤机转速为21r/min；中载时(给煤量20t/h～40t/h)建议变频器调速使磨煤机转速为24r/min；重载时(给煤量40t/h及以上)建议变频器调速使磨煤机转速为27r/min。