CS2024型給煤機(jī)計(jì)量誤差分析及校驗(yàn)方法

劉學(xué)勇， 王迪凱， 王志芳

(華能太倉(cāng)電廠， 江蘇太倉(cāng) 215424)

CS2024型給煤機(jī)[1]具有電子稱量及自動(dòng)調(diào)速功能，在火電廠運(yùn)用中能根據(jù)鍋爐燃燒控制系統(tǒng)指令自動(dòng)調(diào)節(jié)給煤量將煤塊精確輸送到磨煤機(jī)，滿足鍋爐負(fù)荷要求。

根據(jù)燃料標(biāo)桿電廠要求，必須保證鍋爐入爐煤計(jì)量準(zhǔn)確[2-4]，這就要求每3個(gè)月對(duì)給煤機(jī)進(jìn)行定度，主要是重新測(cè)量給煤機(jī)皮帶毛重、速比和稱重系數(shù)。定度結(jié)果是與上一次定度數(shù)值相比較，多次定度后如果偏差在±0.5%[5]內(nèi)，則認(rèn)為定度合格。

在給煤機(jī)定度時(shí)，只有保證給煤機(jī)的機(jī)械因素和測(cè)量因素在符合要求的狀態(tài),才有可能保證定度結(jié)果準(zhǔn)確、可靠。給煤機(jī)長(zhǎng)周期運(yùn)行后,給煤機(jī)皮帶等機(jī)械因素和轉(zhuǎn)速探頭等測(cè)量因素會(huì)發(fā)生變化，給煤機(jī)精度是否仍符合精度要求需要其他校驗(yàn)方法進(jìn)行復(fù)檢[6]。

1　稱重原理

CS2024型給煤機(jī)是電子稱重式機(jī)械裝置，機(jī)械部件的調(diào)整非常重要，尤其是稱重平臺(tái)(見(jiàn)圖1)。

圖1　給煤機(jī)稱重系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

皮帶置于3根托輥之上，物料在皮帶上通過(guò)2根支撐托輥時(shí)稱重傳感器通過(guò)高靈敏度的位移變化來(lái)稱量物料，皮帶上有煤和無(wú)煤的位移變化量只有0.12 mm[7]左右，這就要求皮帶上的煤經(jīng)過(guò)稱重區(qū)時(shí)全部施加在稱重傳感器上，還要求稱重傳感器不受外力干擾。因此，稱重系統(tǒng)穩(wěn)定性和精確性是保證計(jì)量精度的關(guān)鍵。

2　計(jì)量誤差原因分析

產(chǎn)生給煤機(jī)計(jì)量誤差的原因多種多樣，主要有外部因素、機(jī)械因素和測(cè)量因素三大原因[8-9]，其中機(jī)械因素對(duì)給煤機(jī)計(jì)量精度影響最大。

2.1 外部因素

2.1.1 環(huán)境影響

給煤機(jī)機(jī)體內(nèi)溫度、濕度較大，環(huán)境惡劣，各機(jī)械部件容易生銹，引起轉(zhuǎn)動(dòng)部件卡澀；雨天煤潮濕引起粘帶等現(xiàn)象均會(huì)引起測(cè)量不準(zhǔn)。日常運(yùn)行時(shí)要調(diào)整合適的給煤機(jī)密封風(fēng)壓，保持給煤機(jī)機(jī)體內(nèi)溫度適宜、空氣干燥。

2.1.2 振動(dòng)影響

環(huán)境振動(dòng)對(duì)稱重傳感器影響較大，會(huì)引起測(cè)量出現(xiàn)波動(dòng)，給煤機(jī)在基建安裝時(shí)一般都要求做好防振措施。

2.1.3 人為影響

在給煤機(jī)調(diào)整機(jī)械部件或者給煤機(jī)更換CPU卡件后未進(jìn)行標(biāo)定，對(duì)計(jì)量精度將產(chǎn)生較大影響。

2.2 機(jī)械因素

2.2.1 皮帶

給煤機(jī)計(jì)量精度與皮帶對(duì)中情況、張緊度等有直接關(guān)系[10]。張緊度大會(huì)引起彈簧變形，影響皮帶壽命和稱重傳感器測(cè)量；張緊度小造成皮帶打滑，皮帶速度與電動(dòng)機(jī)速度之比不再是常數(shù)，皮帶速度晃動(dòng)；皮帶張緊適中，才能保證與托輥緊密接觸、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。皮帶不對(duì)中，易使皮帶跑偏受損開裂，同時(shí)也無(wú)法平穩(wěn)通過(guò)稱重跨區(qū)(兩支撐輥間)。

為保證計(jì)量精度，皮帶調(diào)試應(yīng)做好以下幾點(diǎn)：

(1) 皮帶柔韌，兩邊周長(zhǎng)一致，且需平直。

(2) 皮帶對(duì)中不跑偏。

(3) 皮帶V形導(dǎo)向突起在三輥導(dǎo)向槽內(nèi)。

(4) 皮帶張緊調(diào)整到標(biāo)準(zhǔn)位置，防止打滑。

(5) 張緊輪和驅(qū)動(dòng)輪不能松動(dòng)。

2.2.2 托輥

給煤機(jī)稱重平臺(tái)由中間稱重輥與兩側(cè)支撐輥組成。加定度塊模擬皮帶有煤，用直尺校平，調(diào)整3根托輥水平直線誤差在±0.05 mm內(nèi)，保證給煤機(jī)運(yùn)行時(shí)稱重傳感器所稱質(zhì)量為皮帶上煤的質(zhì)量(見(jiàn)圖2)。從圖2可以看出：當(dāng)中間稱重托輥高于或低于兩邊托輥時(shí)，皮帶張力對(duì)稱重系統(tǒng)產(chǎn)生相反的作用，對(duì)實(shí)際測(cè)量產(chǎn)生的影響見(jiàn)表1。

圖2　3根托輥接觸點(diǎn)相對(duì)變化示意圖

表1　托輥不在同一水平對(duì)誤差的影響 %

為了稱重準(zhǔn)確，3根托輥調(diào)試要求做到：

(1) 3根托輥水平誤差在±0.05 mm內(nèi)。

(2) 3根托輥光滑無(wú)凸起。

(3) 3根托輥都要貼著皮帶，跟著皮帶轉(zhuǎn)。

(4) 3根托輥無(wú)卡澀，不松動(dòng)。

2.3 測(cè)量因素

2.3.1 稱重傳感器

稱重傳感器建議配對(duì)使用[11]，日常維護(hù)時(shí)需觀察兩側(cè)傳感器數(shù)值是否差太多，在加定度塊的后數(shù)值是否差太多，一般兩側(cè)偏差不應(yīng)大于200 mm，否則易導(dǎo)致容積式運(yùn)行。

稱重傳感器調(diào)試要點(diǎn)：

(1) 稱重傳感器要自然垂直。

(2) 拉桿就位螺母保持一定的可轉(zhuǎn)動(dòng)性，不能擰太緊。

(3) 稱重塊(掛碼)質(zhì)量與程序設(shè)定值一致(34.7 kg)。

(4) 定度前保持稱重塊干燥、清潔。

2.3.2 測(cè)速探頭

給煤率穩(wěn)定與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速直接相關(guān)，就地啟動(dòng)給煤機(jī)，將給煤機(jī)分別在100 r/min、1 000 r/min和1 450 r/min定速運(yùn)行，檢查測(cè)量值誤差應(yīng)在±5 r/min[12]。

指令(A1板)與反饋(A2、A3板)信號(hào)對(duì)給煤機(jī)的精度影響同樣很大，在給煤機(jī)維護(hù)時(shí)，可以利用分布式控制系統(tǒng)(DCS)進(jìn)行A1、A2、A3板的線性標(biāo)定：DCS發(fā)指令信號(hào)，就地CPU進(jìn)行接受存儲(chǔ)完成A1板校驗(yàn)；DCS接受反饋的4 mA、20 mA信號(hào)，就地根據(jù)DCS側(cè)的電流值調(diào)整頻率值，直至精度誤差滿足±0.04 mA。

3　定度工作

給煤機(jī)定度其實(shí)就是重新測(cè)量毛重和速比，用已知稱重塊來(lái)重新標(biāo)定稱重傳感器AD碼計(jì)算出稱重系數(shù)。

給煤機(jī)皮帶運(yùn)轉(zhuǎn)兩周所稱質(zhì)量得到給煤機(jī)的毛重。當(dāng)空帶運(yùn)行時(shí)，給煤機(jī)總稱重質(zhì)量減去毛重即得到零位值；當(dāng)給煤機(jī)運(yùn)行時(shí)，總稱重質(zhì)量自動(dòng)減去毛重，得到實(shí)際給煤量。

在測(cè)量毛重的同時(shí)，也對(duì)皮帶速度進(jìn)行測(cè)量。反復(fù)測(cè)量皮帶上某一個(gè)記號(hào)通過(guò)兩個(gè)固定點(diǎn)的時(shí)間，來(lái)評(píng)定重復(fù)性能及補(bǔ)償由于皮帶厚度不均勻而產(chǎn)生的變化，通過(guò)這個(gè)數(shù)據(jù)，就能算出皮帶速度與電動(dòng)機(jī)速度之間的比值，給煤機(jī)運(yùn)行時(shí)皮帶沒(méi)有滑動(dòng)，所以皮帶速度與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速之比是一個(gè)常數(shù)，這個(gè)轉(zhuǎn)速比存放在存儲(chǔ)器29單元中用來(lái)計(jì)算電動(dòng)機(jī)在某一轉(zhuǎn)速下的皮帶速度。

毛重測(cè)出后，稱重跨系數(shù)也就得到了，定度過(guò)程中將兩個(gè)定度塊(34.7 kg×2)裝在稱重輥上，皮帶運(yùn)轉(zhuǎn)兩周測(cè)量出輸出平均值，定度塊質(zhì)量除以這個(gè)輸出值得到稱重跨系數(shù)存放在23單元中。

給煤機(jī)定度的幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)[13]：

(1) 不存在上文所述引起誤差的原因。

(2) 為了得到準(zhǔn)確的運(yùn)行周期，拆除原有反光紙，新反光紙建議貼4張，并且間距大于1 m。

(3) 定度結(jié)果三項(xiàng)參數(shù)誤差應(yīng)在±0.2%，否則進(jìn)行重新定度。

4　精度校驗(yàn)

4.1 校驗(yàn)前準(zhǔn)備

給煤機(jī)總煤量清零，給煤機(jī)空帶，遠(yuǎn)方啟動(dòng)給煤機(jī)，查看給煤量總煤量顯示應(yīng)該在0附近波動(dòng)，如果煤量只朝一個(gè)方向累積，說(shuō)明皮帶自重偏差將會(huì)影響復(fù)檢精度，此時(shí)應(yīng)重新檢查給煤機(jī)稱重系統(tǒng)及其他可能因素，解決引起皮帶自重誤差的原因后重新定度。

4.2 實(shí)物校驗(yàn)

實(shí)物標(biāo)定是一段時(shí)間內(nèi)將給煤機(jī)輸送的煤全部鏟出進(jìn)行質(zhì)量稱量，為保證標(biāo)定精度，標(biāo)定時(shí)間一般較長(zhǎng)，人手要充足，工作量巨大，所以在電廠一般不會(huì)采用實(shí)物校驗(yàn)。

4.3 實(shí)碼校驗(yàn)

實(shí)碼校驗(yàn)[14]采用能夠仿真實(shí)際煤量的砝碼，砝碼總質(zhì)量200 kg，每個(gè)砝碼5 kg，精度0.01%，共計(jì)40個(gè)。修改給煤機(jī)設(shè)定參數(shù)，01單元設(shè)為100 r/min，25單元設(shè)為07(將給煤率放大100倍)，遠(yuǎn)方啟動(dòng)給煤機(jī)，皮帶轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后從入口處依次放入砝碼，砝碼放在皮帶中心位置且互相緊貼，當(dāng)所有砝碼走完后，200 kg砝碼累積誤差不能超過(guò)±1 kg。如果超差，應(yīng)重新定度給煤機(jī)。

實(shí)碼校驗(yàn)的實(shí)質(zhì)就是把煤替換成標(biāo)準(zhǔn)砝碼，過(guò)程仍然較繁瑣，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且砝碼如果沒(méi)有放在皮帶正中心，易引起兩側(cè)稱重傳感器稱重誤差，所以實(shí)碼校驗(yàn)具有一定的局限性，一般在給煤機(jī)大修后進(jìn)行一次實(shí)碼校驗(yàn)。

4.4 掛碼校驗(yàn)

掛碼校驗(yàn)[15]法利用掛在給煤機(jī)殼體上的稱重塊進(jìn)行校驗(yàn)，不用搬運(yùn)砝碼，沒(méi)有質(zhì)量限制，校驗(yàn)時(shí)間更長(zhǎng)，校驗(yàn)精度更高，更加接近給煤機(jī)實(shí)際工作狀態(tài)。

4.4.1 校驗(yàn)原理

在定度時(shí)除了測(cè)量皮重、速比和質(zhì)量系數(shù)外，還測(cè)量皮帶走2圈的時(shí)間(第1張反光紙走到第9張反光紙時(shí)間，反光紙必須貼4張)，從而可得到皮帶在1 000 r/min時(shí)，走10圈所需時(shí)間T10，此值定度好后存放在16單元中，用于掛碼校驗(yàn)時(shí)延遲停機(jī)。還可以知道放上兩側(cè)稱重塊相當(dāng)于在兩支撐托輥間D(91.44 cm)皮帶上放上了G=34.7 kg(稱重塊質(zhì)量)×2=69.4 kg煤的質(zhì)量。

定度得到的速比是給煤機(jī)皮帶速度除以電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的值，所以皮帶速度V皮(cm/s)：

V皮=速比(29單元)×電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速×10-6

(1)

10圈皮帶總長(zhǎng)度L10(cm)：

L10=V皮×T10

(2)

根據(jù)給煤機(jī)稱重原理，得到皮帶走10圈輸送煤的理論質(zhì)量G10(kg)：

(3)

4.4.2 校驗(yàn)步驟

CS2024型給煤機(jī)CPU程序?qū)ν忾_放，維護(hù)人員能夠修改內(nèi)部參數(shù)，所以只要按下列步驟進(jìn)行操作就能輕松實(shí)現(xiàn)掛碼校驗(yàn)：

(1) 將皮帶上煤走空。

(2) 參數(shù)設(shè)定為01單元1 000(1 000 r/min)；03單元05(定速模式)；24單元04(延時(shí)停機(jī))；25單元 07(給煤率AD碼放大100倍)。

(3) 掛上稱重塊。

(4) 按Remote鍵。

(5) 遙控啟動(dòng)。

(6) 待轉(zhuǎn)速到達(dá)1 000 r/min時(shí)按Shift Total Reset將總煤量清零。

(7) 給煤機(jī)運(yùn)行至設(shè)定時(shí)間后自動(dòng)停止，該設(shè)定時(shí)間就是存儲(chǔ)在參數(shù)16單元中給煤機(jī)定度走10圈的總時(shí)間T10。

4.4.3 校驗(yàn)實(shí)例分析

在機(jī)組檢修期間，挑選1臺(tái)已經(jīng)定度完成的CS2024型給煤機(jī)做掛碼校驗(yàn)，通過(guò)3次掛碼校驗(yàn)，分別得到3組累計(jì)煤量G掛數(shù)據(jù)：3 831.37 kg、3 831.19 kg和3 831.26 kg。

根據(jù)式(3)，計(jì)算得出理論累計(jì)煤量G10為3 833.66 kg。查參數(shù)26單元中給煤機(jī)定度后的累計(jì)煤量G定為3 835.02 kg。

根據(jù)數(shù)據(jù)計(jì)算給煤機(jī)定度值G定與理論值G10間誤差ΔG=0.04%，符合精度±0.25%的要求，說(shuō)明定度后給煤機(jī)系統(tǒng)計(jì)量精度滿足要求。

計(jì)算掛碼校驗(yàn)時(shí)累計(jì)煤量G掛平均值與定度值G定間誤差ΔG2=-0.10%。

計(jì)算掛碼校驗(yàn)時(shí)累計(jì)煤量G掛平均值與理論值G10間誤差ΔG3=-0.06%。

誤差ΔG2與ΔG3均符合精度±0.25%的要求，說(shuō)明掛碼校驗(yàn)得到的累計(jì)煤量與理論值和上一次的定度值間偏差均在精度范圍內(nèi)，確認(rèn)了給煤機(jī)稱重系統(tǒng)精度仍在精度要求范圍內(nèi)，則可以判定本次給煤機(jī)標(biāo)定工作無(wú)需再進(jìn)行。

4.4.4 校驗(yàn)優(yōu)點(diǎn)

實(shí)碼校驗(yàn)需要逐一放置砝碼，放置位置和時(shí)間都有要求，40個(gè)砝碼帶來(lái)的校驗(yàn)工作量很大，而掛碼校驗(yàn)只需將稱重塊通過(guò)切換手柄放置在稱重傳感器上就可以進(jìn)行校驗(yàn)，方便快捷。掛碼校驗(yàn)法稱重總質(zhì)量達(dá)3 800 kg多，稱重精度達(dá)0.01 kg，而實(shí)碼校驗(yàn)稱重總質(zhì)量只有200 kg，精度只有0.05 kg，經(jīng)過(guò)對(duì)比明顯看出，掛碼校驗(yàn)法準(zhǔn)確度更高、更可靠。

掛碼校驗(yàn)法為給煤機(jī)定期定度工作帶來(lái)了新思路，在給煤機(jī)到期定度前，只要先進(jìn)行掛碼校驗(yàn)對(duì)當(dāng)前給煤機(jī)精度進(jìn)行復(fù)檢，復(fù)檢通過(guò)則可判定給煤機(jī)精度正常，無(wú)需再進(jìn)行定度工作，節(jié)省人力、物力；若復(fù)檢不通過(guò)，再進(jìn)行常規(guī)的定度工作。

5　結(jié)語(yǔ)

筆者闡述了影響給煤機(jī)計(jì)量精度的主要原因，歸納總結(jié)了解決誤差的方法，只有在給煤機(jī)機(jī)械因素、測(cè)量因素狀態(tài)良好的情況下，才能保證給煤機(jī)定度結(jié)果準(zhǔn)確可靠。當(dāng)給煤機(jī)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后，給煤機(jī)計(jì)量精度可以通過(guò)其他方法進(jìn)行復(fù)檢，經(jīng)過(guò)比較，掛碼校驗(yàn)法不僅節(jié)約人力、物力，而且復(fù)檢精度高、易操作，值得推廣，對(duì)使用同類給煤機(jī)的其他電廠具有借鑒意義。

參考文獻(xiàn)：

[1] 肖榕輝, 管斐然, 俞康. CS2024型電子稱重式給煤機(jī)給煤率異常的原因分析及處理[J]. 華電技術(shù), 2015, 37(1): 25-29.

[2] 李健, 張彬文. 燃煤機(jī)組煤質(zhì)發(fā)熱量實(shí)時(shí)計(jì)算模型[J]. 熱力發(fā)電, 2016, 45(8): 49-52, 80.

[3] 谷俊杰, 張巖, 白智中, 等. 基于功煤系數(shù)的鍋爐入爐煤量實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)模型[J]. 熱力發(fā)電, 2016, 45(7): 61-66.

[4] 馬天霆. 磨煤機(jī)模糊與模糊PI復(fù)合控制系統(tǒng)[J]. 熱力發(fā)電, 2015, 44(10): 52-57.

[5] 劉振中. 如何保證稱重給煤機(jī)計(jì)量精度的穩(wěn)定性[J]. 衡器, 2009, 38(5): 10-14.

[6] 徐穎. 給煤機(jī)精度的校驗(yàn)與保證[J]. 發(fā)電設(shè)備, 2004, 18(4): 206-208.

[7] 任大偉. 給煤機(jī)常見(jiàn)故障與分析[J]. 中小企業(yè)管理與科技, 2015(36): 294.

[8] 張進(jìn), 殷軍強(qiáng), 王俊貴. 火電廠給煤機(jī)常見(jiàn)故障及分析[J]. 陜西電力, 2013, 41(9): 93-95.

[9] 錢佳中, 王明義, 袁永久, 等. 大進(jìn)料口CS2024型皮帶重力式給煤機(jī)[J]. 發(fā)電設(shè)備, 2005, 19(5): 287-289.

[10] 高瑞斌, 呂春俊, 劉驍, 等. 火電機(jī)組給煤機(jī)皮帶撕裂原因及改進(jìn)措施[J]. 發(fā)電設(shè)備, 2012, 26(4): 306-308.

[11] 許穎, 丁烈, 舒培才, 等. 電子稱重式給煤(料)機(jī)精度校驗(yàn)儀[J]. 發(fā)電設(shè)備, 1999(5): 30-32, 36.

[12] 趙春宇, 朱寶峰. 如何提高CS2024型給煤機(jī)皮帶秤的計(jì)量精度[J]. 科技風(fēng), 2014(16): 32.

[13] 吳恒運(yùn). 稱重式給煤機(jī)的運(yùn)行及其標(biāo)定[J]. 熱力發(fā)電, 1996(2): 21-24, 28.

[14] 粟宣淞. 修正系數(shù)法在提高電廠給煤機(jī)精度的應(yīng)用[J]. 科技風(fēng), 2010(1): 118.

[15] 陳敏, 周佳潔, 劉懿杰, 等. 給煤機(jī)計(jì)量誤差產(chǎn)生的原因和解決方法[J]. 發(fā)電設(shè)備, 2016, 30(5): 360-362.