一种磨煤机系统节能优化方法及系统

技术领域

本发明涉及节能技术领域，具体公开了一种磨煤机系统节能优化方法及系统。

背景技术

发电厂使用燃煤进行发电时，会使用磨煤机进行燃煤粉碎。当磨煤机磨辊温度不够时，磨辊转动不灵活，出粉速度慢、磨粉效率低。故规定磨煤机启动前需提高磨煤磨辊温度至25℃以上，以便磨煤机磨辊转动灵活。如何控制磨煤机磨辊温度和减少能耗是发电厂使用磨煤机的关键问题。

CN112925282A公开一种基于物联网的环辊磨自动控制系统，包括：它包含主机、中控模块、控制模块、物联网模块和APP模块，主机包含机体、检测模块和驱动模块，检测模块包含风速传感器、料位计、温度传感器、转速传感器和震动传感器，驱动模块包含变频器，检测模块和驱动模块与控制模块电性连接，中控模块与控制模块电性连接，物联网模块与控制模块电性连接，APP模块与物联网模块通过无线互联网连接，它通过物联网技术实时监控环辊磨运行状态，使用户能够在任一位置，并随时查看环辊磨运行数据，实现了对环辊磨的远程监控与控制，同时它采用有效的研磨工艺保证了物料的质量稳定性。

CN115327909A公开煤磨系统温度控制方法，包括：步骤1、建立煤磨温度状态空间模型；步骤2、基于煤磨温度状态空间模型实现热风阀优化控制。此外，本发明方法中还基于煤磨系统入磨空气温度进行热风阀优化控制，并基于煤磨系统异常工况进行热风阀、冷风阀的控制。本发明不依赖于人工经验，具有控制精度高、易于调整的优点，并且能够实现自动化运行的优点。

在现有技术中，启动磨煤机常规作业方法：锅炉点火后启动辅机暖磨，至磨煤机满足启动条件需要3个小时以上。在整个机组中，点火油枪和辅机长时间处于工作状态，造成启动耗能增加和浪费。

发明内容

目前，磨煤机启动前，锅炉点火与磨煤机暖磨同时进行，期间点火油枪和辅机持续运行，且需要通过人工识别磨煤机磨辊温度是否到启动温度再人工进行磨煤机启动工作，一方面难以准确和及时地对系统做出快速响应，另一方面造成能耗增加且能源大量浪费。

有鉴于此，本发明旨在提出一种磨煤机系统节能优化方法，包括，

通过暖风器产生受热的自然风，利用一次风机及引风机使受热的自然风进入磨煤机内部，利用烟囱高度产生的抽拔能力使受热的自然风环绕流经磨煤机的磨辊，利用受热的自然风对磨煤机磨辊进行预加热。

优选地，包括以下步骤：

步骤S1，获取磨煤机内煤粉含量数据、温度数据，暖风器进口电动调节门开度数据，暖风器运行时长；基于磨煤机内煤粉含量数据、温度数据，暖风器进口电动调节门开度数据，暖风器运行时长，创建输出量为磨煤机内磨辊温度的温度控制模型H；

步骤S2，获取锅炉点火期间点火油枪投入时间，计算出燃油成本X；获取辅机耗电量，计算出电量成本Y；基于点火油枪投入时间和辅机耗电量建立能耗模型M＝X+Y；

步骤S3，创建能耗优化模型min M＝f(H)；M进行优化后获得磨煤机的运行参数，至少包括磨煤机内煤粉含量数据、温度数据，暖风器进口电动调节门开度数据，暖风器运行时长；

步骤S4，根据磨煤机优化后的运行参数，对磨煤机系统进行控制。

优选地，基于神经网络建立所述的磨煤机内磨辊温度的温度控制模型H。

优选地，根据优化后的暖风器运行时长启动暖风器，对暖风器进行暖管疏水，投入蒸汽侧运行；开启一次风机动叶及出口挡板；根据优化后的暖风器运行时长开启引风机进出口挡板及动叶；根据优化后的磨煤机内的温度数据和暖风器进口电动调节门开度数据开启暖风器出口气动快关门，调节暖风器进口电动调节门开度来控制磨煤机内温升速率。

优选地，若磨煤机内煤粉含量在允许阈值范围内，所述温度控制模型H输出控制信号启动暖风器；否则进行存煤清除。

相对于现有技术，本发明提供的磨煤机系统节能优化方法，通过暖风器产生受热的自然风，利用一次风机及引风机使受热的自然风进入磨煤机内部，利用烟囱高度产生的抽拔能力使受热的自然风环绕流经磨煤机的磨辊，利用受热的自然风对磨煤机磨辊进行预加热。在锅炉未点火前预热磨煤机磨辊能够有效地减少辅机耗电量和油枪投入时间。通过步骤S1～S4，根据磨煤机内煤粉含量数据、温度数据，暖风器进口电动调节门开度数据，暖风器运行时长，创建磨煤机内磨辊温度的控制模型；再根据锅炉点火期间点火油枪投入时间，辅机耗电量建立基于温度控制模型的能耗模型，由能耗优化模型输出优化方案，根据优化方案调整磨煤机系统参数。该方法能够基于磨煤机系统内辅机运行参数、磨煤机内温度，耗电量、油耗等技术参数的实时数据，及时有效地对磨煤机系统进行控制，实现对磨煤机磨辊加热过程进行自动调整，进而实现磨煤机系统能耗的优化，减少系统整体能耗。

本发明还公开了一种用于如上述的磨煤机系统节能优化方法的磨煤机系统，所述磨煤机系统包括控制器、布置于锅炉周边的磨煤机、布置于磨煤机前的暖风器、引风机、一次风机、点火油枪；

所述控制器包括处理模块、检测模块和执行模块，所述处理模块、所述检测模块、所述执行模块电连接；

所述处理模块用于运行所述温度控制模型H并输出控制信号；

所述检测模块用于实时采集所述磨煤机系统运行参数；

所述执行模块用于执行所述控制信号；

所述控制器与所述磨煤机、所述暖风机、所述引风机、所述点火油枪电连接；

所述检测模块包括温度传感器、角度位移传感器、煤粉含量采集装置、电量表计以及油量表计；

所述温度传感器用于采集所述磨煤机内温度；

所述角度位移传感器用于采集所述暖风器进口电动调节门开度；

所述煤粉含量采集装置用于采集所述磨煤机内煤粉含量；

所述电量表计用于采集所述辅机耗电量；

所述油量表计用于采集所述点火油枪投入时间；

所述执行模块包括受控继电器、带可控电机的转轴；

所述受控继电器用于启动所述一次风机、所述引风机以及所述暖风器出口气动快关门；

所述带可控电机的转轴用于调节所述暖风器进口电动调节门开度。

优选地，所述控制器、所述磨煤机、所述暖风器、所述引风机、所述点火油枪通过串口通讯线连接；所述处理模块、所述检测模块、所述执行模块通过无线网络连接。

优选地，所述暖风器、所述磨煤机、烟囱排列按一定顺序排列，用于将自然风引至磨煤机内部。

优选地，所述带可控电机的转轴安装于暖风器进口电动调节门；所述控制器，通过发出控制信号来控制所述带可控电机的转轴，通过调节暖风器进口电动调节门开度，控制磨煤机内温升速率。

相对于现有技术，本发明提供的磨煤机系统，包括控制器、布置于锅炉周边的磨煤机、布置于磨煤机前的暖风器、引风机、一次风机、点火油枪；所述控制器包括处理模块、检测模块和执行模块；磨煤机系统能够基于磨煤机系统内辅机运行参数、磨煤机内温度，耗电量、油耗等技术参数的实时数据，及时有效地对磨煤机系统进行控制，实现对磨煤机磨辊加热过程进行自动调整，进而实现磨煤机系统能耗的优化，减少系统整体能耗。

本发明公开了一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于使得机器执行上述的磨煤机系统节能优化方法。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明的磨煤机系统节能优化方法的一种实施方式的受热自然风流向示意图；

图2为本发明的磨煤机系统节能优化方法的一种实施方式的流程示意图；

图3为本发明磨煤机系统的一种实施方式的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

为了解决背景技术部分所指启动磨煤机时，锅炉点火后启动辅机暖磨，至磨煤机满足启动条件需要3个小时以上，机组中，点火油枪和辅机长时间工作，造成启动耗能增加；现有的磨煤机系统启动前，锅炉点火与磨煤机暖磨同时进行，期间点火油枪和辅机持续运行，且需要通过人工识别磨煤机磨辊温度是否到启动温度再人工进行磨煤机启动工作，难以准确和及时地对系统做出快速响应，造成大量能源浪费。本发明提供一种磨煤机系统节能优化方法，如图1-图2所示，磨煤机系统节能优化方法包括，

通过暖风器产生受热的自然风，利用一次风机及引风机使受热的自然风进入磨煤机内部，利用烟囱高度产生的抽拔能力使受热的自然风环绕流经磨煤机的磨辊，利用受热的自然风对磨煤机磨辊进行预加热。

包括以下步骤：

步骤S1，获取磨煤机内煤粉含量数据、温度数据，暖风器进口电动调节门开度数据，暖风器运行时长；基于磨煤机内煤粉含量数据、温度数据，暖风器进口电动调节门开度数据，暖风器运行时长，创建输出量为磨煤机内磨辊温度的温度控制模型H；

步骤S2，获取锅炉点火期间点火油枪投入时间，计算出燃油成本X；获取辅机耗电量，计算出电量成本Y；基于点火油枪投入时间和辅机耗电量建立能耗模型M＝X+Y；

步骤S3，创建能耗优化模型min M＝f(H)；M进行优化后获得磨煤机的运行参数，至少包括磨煤机内煤粉含量数据、温度数据，暖风器进口电动调节门开度数据，暖风器运行时长；

步骤S4，根据磨煤机优化后的运行参数，对磨煤机系统进行控制。

本发明提供的磨煤机系统节能优化方法，通过暖风器产生受热的自然风，利用送一次风机及引风机使受热的自然风进入磨煤机内部，利用烟囱高度产生的抽拔能力使受热的自然风环绕流经磨煤机的磨辊，利用受热的自然风对磨煤机磨辊进行预加热。在锅炉未点火前预热磨煤机磨辊能够有效地减少辅机耗电量和油枪投入时间。通过步骤S1～S4，根据磨煤机内煤粉含量数据、温度数据，暖风器进口电动调节门开度数据，暖风器运行时长，创建磨煤机内磨辊温度的控制模型；再根据锅炉点火期间点火油枪投入时间，辅机耗电量建立基于温度控制模型的能耗模型，由能耗优化模型输出优化方案，根据优化方案调整磨煤机系统参数。该方法能够基于磨煤机系统内辅机运行参数、磨煤机内温度，耗电量、油耗等技术参数的实时数据，及时有效地对磨煤机系统进行控制，实现对磨煤机磨辊加热过程进行自动调整，进而实现磨煤机系统能耗的优化，减少系统整体能耗。

为了更好地确定温度控制模型H与能耗M之间函数关系，并识别影响温度控制模型H的影响因子，并建立更为及时的磨煤机磨辊温度控制模型，在本发明更为优选的情况下，所述温度控制模型H基于神经网络模型。所述温度控制模型H优选地采用多层前馈神经网络。所述能耗模型将最小能耗M为目标函数，即minM＝f(H)。通过输入历史数据对神经网络模型进行训练，获得能耗与暖风器进口电动调节门开度数据，暖风器运行时长的对应关系。再将磨煤机实时运行参数及设置值输入模型产生控制值。设置值包括当前环境下磨煤机磨辊的工作温度、点火时间。例如，当设定磨煤机启动时间为锅炉点火后半小时，那么温控制模型能够计算出最优化的暖风机投入时间。

为了更好地控制对磨煤机磨辊进行预热，在本发明更为优选的情况下，所述控制模型能够按照顺序发出控制指令完成以下优化过程，包括根据优化后的暖风器运行时长启动暖风器，对暖风器进行暖管疏水，投入蒸汽侧运行；强制开启一次风机动叶及出口挡板；根据优化后的暖风器运行时长开启引风机进出口挡板及动叶；根据优化后的磨煤机内的温度数据和暖风器进口电动调节门开度数据开启暖风器出口气动快关门，调节暖风器进口电动调节门开度来控制磨煤机内温升速率。

当磨煤机内存煤粉含量超过阈值时存在将煤粉吹入炉膛的风险。为了确定磨煤机磨辊预热的安全性，在本发明更为优选的情况下，本发明通过神经网络对磨煤机内情况进行判断，当磨煤机内煤粉含量在允许阈值范围内，所述温度控制模型H输出控制信号启动暖风器；否则进行存煤清除。进一步为了提高安全性，本发明通过现场图像声音采集方式，确认磨煤机内无存煤、磨煤机内密封或仅有少量风流经磨煤机、暖煤现场无异常、磨盘处无明显吸风声音。

本发明还提供了一种用于实施所述的磨煤机系统节能优化方法的磨煤机系统，包括控制器、布置于锅炉周边的磨煤机、布置于磨煤机前的暖风器、引风机、一次风机、点火油枪；控制器包括处理模块、检测模块和执行模块，处理模块、检测模块、模块电连接；处理模块用于运行所述温度控制模型H并输出控制信号；检测模块用于实时采集所述磨煤机系统运行参数；执行模块用于执行所述控制信号；控制器与所述磨煤机、所述暖风机、所述引风机、所述点火油枪电连接。其中，检测模块包括温度传感器、角度位移传感器、煤粉含量采集装置、电量表计以及油量表计；温度传感器用于采集所述磨煤机内温度；角度位移传感器用于采集所述暖风器进口电动调节门开度；煤粉含量采集装置用于采集所述磨煤机内煤粉含量；电量表计用于采集所述辅机耗电量；油量表计用于采集所述点火油枪投入时间；执行模块包括受控继电器、带可控电机的转轴；受控继电器用于启动所述一次风机、所述引风机以及所述暖风器出口气动快关门；带可控电机的转轴用于调节所述暖风器进口电动调节门开度。

本发明提供的磨煤机系统，通过控制器的检测模块采集磨煤机系统运行参数，通过处理模块进行对采集到的数据进行处理，并接收设定值，通过神经网络进行优化并发出控制指令；控制器的执行模块接收到控制指令后进行有序操作，包括定时启动暖风器，对暖风器进行暖管疏水，投入蒸汽侧运行；强制开启一次风机动叶及出口挡板；开启引风机进出口挡板及动叶；开启暖风器出口气动快关门，调节暖风器进口电动调节门开度来控制磨煤机内温升速率。

本发明提供的磨煤机系统包括控制器、布置于锅炉周边的磨煤机、布置于磨煤机前的暖风器、引风机、一次风机、点火油枪；控制器包括处理模块、检测模块和执行模块。磨煤机系统能够通过控制器的检测模块采集磨煤机系统运行参数，通过处理模块进行对采集到的数据进行处理，并接收设定值，通过神经网络进行优化并发出控制指令；控制器的执行模块接收到控制指令后进行有序操作，及时有效地对磨煤机系统进行控制，实现对磨煤机磨辊加热过程进行自动调整，进而实现磨煤机系统能耗的优化，减少系统整体能耗。

为了更好地将装置之间的信号进行传输，在本发明更为优选的情况下，控制器、磨煤机、暖风器、一次风机、引风机、点火油枪通过串口通讯线连接；处理模块、检测模块、执行模块通过无线网络连接。进一步地，通过工业通讯协议进行信号传输，协议通过定义自有设备号、数据参量、校验位等实现通讯，在短距离可以使用CAN总线模式进行连接。通过无线网络的设备能够有效减少电磁信号和电力传输线对传输的影响。再进一步地，通过手机、电脑等设备可以直接接收到由控制器传输出的数据，实现随时随地监控。

为了利用引风机及一次风机将通过暖风器受热的自然风送入磨煤机内部，做到最大的节能效果，将所述暖风器、所述磨煤机、烟囱排列按一定顺序排列，才能够利用烟囱高度产生的抽拔能力使受热的自然风环绕流经磨煤机的磨辊，利用受热的自然风对磨煤机磨辊进行预加热。

为了根据设定值准时启动磨煤机进行磨煤，在本发明更为优选的情况下，本发明在暖风器进口电动调节门上设置了可精确控制门开度的转轴，所述转轴带可控电机。控制器根据优化后的暖风器进口电动调节门开度，通过处理模块发出控制指令，通过可控电机操作转轴来控制磨煤机内温升速率。例如，通过实际操作在投入暖风器后，磨煤机内温度上升明显，温升速率过高，预测到磨煤机启动时温度会过高，此时调节暖风器进口电动调节门开度，升温趋势放缓。

本发明提供了一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于使得机器执行上述的磨煤机系统节能优化方法。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。