一种炉膛负压控制方法、系统和电子设备与流程

1.本发明涉及工业过程控制技术领域，尤其涉及一种炉膛负压控制方法、系统和电子设备。


背景技术：

2.风烟系统是指供给锅炉燃料燃烧所需空气及燃烧产物(烟气)经各换热器和污染物处理装置后由烟囱排入大气的管路系统，可以维持炉膛压力的稳定和燃烧、传热的正常进行。风烟系统的控制对机组的安全运行相当重要。
3.常见地，风烟系统如图1所示，包括与锅炉炉膛连接的两组空气预处理器、两组一次风机、两组送风机和两组引风机，其中：所述两组一次风机用于向炉膛输送燃料，两组送风机用于向炉膛送风助燃，所述两组引风机用于从炉膛将风引出后送至脱硫吸收塔和烟囱；每个一次风机、送风机和引风机分别连接有出口挡板，且两组送风机的出口挡板通过联络挡板连接。
4.我国350mw及以下容量火电厂的风烟系统中，所用风机包括离心风机和轴流风机两种类型，且风量、炉膛负压的调节，通常采取(1)调节挡板节流，(2)调节变频器或液力偶合器拖动的风机转速，(3)方法(1)和方法(2)相结合的方式。600mw及以上容量大型火电厂的风烟系统，所用风机通常为轴流风机，但轴流风机受节流调节管道阻力较大，能耗上不经济，加之大型液力偶合器及变频器系统复杂导致可靠性降低，且价格昂贵，600mw及以上容量大型电站的风烟系统所用风机，大部分采用工频电机提供电能，通过液压调节装置来调节动叶的叶片角度，以实现风量、炉膛负压的调节。
5.风机的动叶是通过改变做功叶片的角度，改变风机的做功能力，风机主动进行风量调节；静叶是改变流通面积和入口气流导向，改变了入口的阻力条件使风机的工况改变，风机是被动的调节。由于风机的动叶、静叶之间的相邻叶片所形成的叶道占据一定的空间，当动叶的叶片旋转时，叶道空间随动叶的叶片一起转动。而叶道内的气体，由于气体的自身粘性与惯性，具有保持其本身运动方向不变的趋势，在动叶的叶片旋转时，叶道内的气体与叶道空间具有相对回转效应，并产生涡流，而涡流内摩擦产生大量热量，因此，需要保障风机流量大于最小冷却流量。
6.根据dl/t 468
‑
2004电站锅炉风机选型和使用导则7.1.2规定，轴流风机应有足够的失速裕度，失速安全系数宜选取k＞1.3。除要求在风机选型设计时留有足够的压力裕量外，还应该保证风机在任何角度下运行的最小流量必须大于该角度下的失速流量的5％～10％。
7.为满足风机流量大于最小冷却流量、风机在任何角度下运行的最小流量必须大于该角度下的失速流量的5％～10％，引风机启动后至少保留5％的开度。但是，大型火电厂的引风机出力较大，引风机空载电流仍较高，引风机的动叶5％的开度，需要至少一台送风机的动叶全部开启而产生的通风量来平衡炉膛负压。
8.锅炉燃烧过程中在满足充足风量的情况下，需要维持炉膛内压力为一定值。压力
过高易造成粉尘外泄、有引起炉膛爆炸的危险，压力过低则会造成风机耗电量增加，排烟损失增加。目前风烟系统的常规启动，无论是手动启动还是程控启动，均存在送风机的启动过程中，炉膛负压瞬间降低至最低值的问题，对炉膛造成巨大伤害。现有解决方法为减小引风机动叶最小开度以减小空载出力或强制负压保护，且该方法被引风机最小出力所影响的同时调节效果并不明显，对炉膛负压的扰动较大。


技术实现要素：

9.针对现有技术中风烟系统的启动过程时，炉膛负压瞬间降低，对炉膛伤害巨大；炉膛负压调节效果不明显，对其扰动较大的缺点，本发明提供一种炉膛负压控制方法、系统和电子设备，在解决上述缺点的同时，也达到避免出口挡板卡涩的目的。
10.本发明所提供的一种炉膛负压控制方法的技术手段如下：
11.当所述风烟系统中任一送风机启动后，关闭所述风烟系统中另一个送风机及其连接的出口挡板；
12.当开启已启动的送风机所连接的出口挡板后，且开启时间超过预设时间段，控制所述已启动的送风机的动叶以第一工作速率运行，直至所述已启动的送风机所连接的出口挡板完全开启时，控制所述已启动的送风机的动叶以第二工作速率运行，并开启所述风烟系统中另一个送风机且控制其动叶以预设工作速率运行，以控制所述风烟系统中炉膛的总风量使炉膛负压处于预设目标范围内，其中，所述第一工作速率小于所述第二工作速率。
13.本发明的一种炉膛负压控制方法的有益效果如下：
14.通过启动任一送风机后，关闭另一个送风机，可以防止启动的送风机通过关闭的送风机处发生倒风现象，通过两个送风机的配合使得炉膛负压处于预设目标范围内，降低炉膛爆炸的几率，使得锅炉能够安全运行，和现有的调控方法相比，对炉膛负压的扰动较小。通过已启动的送风机所连接的出口挡板在开启的同时，该送风机的动叶也在以第一工作速率低速运行，与常规处理方法即动叶关闭状态下进行出口挡板的开启与关闭的情况相比，减小了出口挡板的开启力矩，避免了卡涩现象的发生，减缓磨损，有利于延长出口挡板的使用时间，节约成本。
15.在上述方案的基础上，本发明的一种炉膛负压控制方法还可以做如下改进。
16.进一步，所述第一工作速率为0.3334％/s，所述第二工作速率为2.5％/s。
17.进一步，所述预设时间段为10s。
18.进一步，所述预设目标范围为
‑
100pa至
‑
30pa。
19.采用上述进一步方案的有益效果是：通过限定第一工作速率、第二工作速率、预设时间段的具体值，进一步优化了方案中涉及的参数。
20.本发明的一种炉膛负压控制系统的技术方案如下：
21.包括处理模块和控制模块，
22.所述处理模块，用于当所述风烟系统中任一送风机启动后，关闭所述风烟系统中另一个送风机及其连接的出口挡板；
23.所述控制模块，用于当开启已启动的送风机所连接的出口挡板后，且开启时间超过预设时间段，控制所述已启动的送风机的动叶以第一工作速率运行，直至所述已启动的送风机所连接的出口挡板完全开启时，控制所述已启动的送风机的动叶以第二工作速率运
行，并开启所述风烟系统中另一个送风机且控制其动叶以预设工作速率运行，以控制所述风烟系统中炉膛的总风量使炉膛负压处于预设目标范围内，其中，所述第一工作速率小于所述第二工作速率。
24.本发明的一种炉膛负压控制系统的有益效果如下：
25.通过启动任一送风机后，关闭另一个送风机，可以防止启动的送风机通过关闭的送风机处发生倒风现象，通过两个送风机的配合使得炉膛负压处于预设目标范围内，降低炉膛爆炸的几率，使得锅炉能够安全运行，和现有的调控方法相比，对炉膛负压的扰动较小。通过已启动的送风机所连接的出口挡板在开启的同时，该送风机的动叶也在以第一工作速率低速运行，与常规处理方法即动叶关闭状态下进行出口挡板的开启与关闭的情况相比，减小了出口挡板的开启力矩，避免了卡涩现象的发生，减缓磨损，有利于延长出口挡板的使用时间，节约成本。
26.在上述技术方案的基础上，本发明的一种炉膛负压控制系统还可以作出如下改进。
27.进一步，所述第一工作速率为0.3334％/s，所述第二工作速率为2.5％/s。
28.进一步，所述预设时间段为10s。
29.进一步，所述预设目标范围为
‑
100pa至
‑
30pa。
30.采用上述进一步方案的有益效果是：通过限定第一工作速率、第二工作速率、预设时间段的具体值，进一步优化了方案中涉及的参数。
31.本发明的一种电子设备的技术方案如下：
32.包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并在所述处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时实现上述任一项所述的一种炉膛负压控制方法的步骤。
附图说明
33.下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
34.图1为背景技术中风烟系统的结构示意图；
35.图2为本发明实施例的一种炉膛负压控制方法的流程示意图；
36.图3为本发明实施例的一种炉膛负压控制系统的结构示意图；
37.图4为本发明实施例的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
38.如图2所示，本发明实施例的一种炉膛负压控制方法，包括如下步骤：
39.s1、当所述风烟系统中任一送风机启动后，关闭所述风烟系统中另一个送风机及其连接的出口挡板；
40.s2、当开启已启动的送风机所连接的出口挡板后，且开启时间超过预设时间段，控制所述已启动的送风机的动叶以第一工作速率运行，直至所述已启动的送风机所连接的出口挡板完全开启时，控制所述已启动的送风机的动叶以第二工作速率运行，并开启所述风烟系统中另一个送风机且控制其动叶以预设工作速率运行，以控制所述风烟系统中炉膛的总风量使炉膛负压处于预设目标范围内，其中，所述第一工作速率小于所述第二工作速率。
41.常见地，风烟系统的启动过程包括：先开启两台送风机的动叶(要求动叶保持开度
100％)及其分别连接的出口挡板，关闭两台引风机的动叶及其分别连接的出口挡板，启动任一引风机并开启该引风机所连接的出口挡板，此时，该引风机的动叶可以进行自动控制但至少需要保持开度大于5％，针对任一送风机实施本方案中的炉膛负压控制方法时，需要先关闭该送风机的动叶(同时将动叶开度设置为小于2％)及其连接的出口挡板。风烟系统中的送风机、引风机和一次风机均为工频运行，未设有变频器或液力耦合器。
42.具体地，当所述风烟系统中任一送风机启动后，该送风机的运行信号会发生改变并触发关闭所述风烟系统中另一个送风机及其连接的出口挡板，使得炉膛的总风量开始降低。当开启已启动的送风机所连接的出口挡板后，该出口挡板的“关闭”触点分离，该挡板的开启时间超过预设时间段，控制所述已启动的送风机的动叶以第一工作速率运行，直至当所述已启动的送风机所连接的出口挡板完全开启时，该出口挡板的“开启”触点闭合，控制所述已启动的送风机的动叶以第二工作速率运行，直至炉膛的总风量使炉膛负压处于预设目标范围内。
43.其中，预设时间段的设定是经过多次试验给出的值，该预设时间段需要满足：(1)超过送风机的启动电流的返回时间段(2)超过送风机所连接的出口挡板的开启死区时间与送风机的动叶的开启死区时间的差值。一般地，送风机启动后其电流达到最大值，经过一定时间段的运行后电流又会回落至空载值这一过程所需时间的总时长即称为启动电流的返回时间段，但是这一时间段受送风机的型号的影响，有的可能会介于2～3s，有的可能会介于5～6s。
44.较优地，所述第一工作速率为0.3334％/s，所述第二工作速率为2.5％/s。
45.较优地，所述预设时间段为10s。
46.较优地，所述预设目标范围为
‑
100pa至
‑
30pa。
47.一般地，会根据不同的需求，结合实际场合对应设置炉膛负压的目标范围。
48.在上述各实施例中，虽然对步骤进行了编号s1、s2等，但只是本技术给出的具体实施例，本领域的技术人员可根据实际情况对调整s1、s2等的执行顺序，此也在本发明的保护范围内，可以理解，在一些实施例中，可以包含如上述各实施方式中的部分或全部。
49.本发明实施例的一种炉膛负压控制系统100如图3所示，包括处理模块110和控制模块120，
50.所述处理模块110，用于当所述风烟系统中任一送风机启动后，关闭所述风烟系统中另一个送风机及其连接的出口挡板；
51.所述控制模块120，用于当开启已启动的送风机所连接的出口挡板后，且开启时间超过预设时间段，控制所述已启动的送风机的动叶以第一工作速率运行，直至所述已启动的送风机所连接的出口挡板完全开启时，控制所述已启动的送风机的动叶以第二工作速率运行，并开启所述风烟系统中另一个送风机且控制其动叶以预设工作速率运行，以控制所述风烟系统中炉膛的总风量使炉膛负压处于预设目标范围内，其中，所述第一工作速率小于所述第二工作速率。
52.较优地，所述第一工作速率为0.3334％/s，所述第二工作速率为2.5％/s。
53.较优地，所述预设时间段为10s。
54.较优地，所述预设目标范围为
‑
100pa至
‑
30pa。
55.如图4所示，本发明实施例的一种电子设备200，包括存储器210、处理器220及存储
在所述存储器上并在所述处理器上运行的程序230，所述处理器220执行所述程序230时实现上述任意一种炉膛负压控制方法实施例中的部分或全部步骤。
56.所述电子设备可以是任何一种用户进行人机交互的电子产品，例如，个人计算机、平板电脑、个人数字助理(pda，personal digitalassistant)、交互式网络电视(iptv，internet protocal television)、智能式穿戴式设备等，且上述关于本发明的一种电子设备中的各参数和步骤，可参考上文中一种监控数据的方法的实施例中的各参数和步骤，在此不做赘述。
57.所述电子设备还可以包括网络设备和/或用户设备。其中，所述网络设备包括但不限于单个网络服务器、多个网络服务器组成的服务器组或基于云计算(cloud computing)的由大量主机或网络服务器构成的云。
58.所述电子设备所处的网络包括但不限于互联网、广域网、城域网、局域网、虚拟专用网络(vpn，virtual private network)等。
59.读者应理解，在本说明书的描述中，参考术语“第一种实施例”、“第二种实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
60.所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
61.在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。
62.作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本发明实施例方案的目的。
63.另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以是两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
64.集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分，或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read
‑
only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介
质。
65.还应理解，在本发明各实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
66.以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。