給煤機(jī)煤量測(cè)量的可靠性研究和實(shí)施

覃佳韜，倪仲俊，陳昊天

（浙江浙能樂(lè)清發(fā)電有限責(zé)任公司，浙江溫州 325609）

0 引言

隨著電力工業(yè)的飛速發(fā)展，大容量、高參數(shù)的火電機(jī)組成為主流。大型機(jī)組的控制要求機(jī)組的工況穩(wěn)定、自動(dòng)發(fā)電控制（Automatic Generation Control，AGC）反應(yīng)快速、準(zhǔn)確，這就對(duì)燃料控制系統(tǒng)提出了更高的要求。在這一背景下，給煤機(jī)的重要性也越發(fā)凸顯。現(xiàn)代火電廠給煤機(jī)要求能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)均勻地給煤、稱重準(zhǔn)確可靠，并能根據(jù)鍋爐燃燒控制系統(tǒng)的要求，無(wú)極快速、準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)給煤機(jī)出力，使實(shí)際給煤量與鍋爐負(fù)荷相匹配。某電廠機(jī)組容量為4×660 MW，每臺(tái)機(jī)組配備6 臺(tái)GM-BSC 22-26型耐壓式給煤機(jī)。

1 給煤機(jī)稱重原理

耐壓式給煤機(jī)的輸送量由式（1）表示。

式中 Q——輸送量，重量范圍0～t1，kg

q——瞬時(shí)輸送量，kg/min

W——物料的單位長(zhǎng)度重量，kg/m

v——皮帶速率，m/min

設(shè)輸送帶的運(yùn)行長(zhǎng)度為l，輸送帶的速度為v，輸送帶運(yùn)行時(shí)間為t，則l=vt，因此在輸送帶運(yùn)行t1時(shí)間后，輸送帶的運(yùn)行長(zhǎng)度為l1=vt1，那么，輸送量可用下列方程式表示：W=f（l），是在任選的單位運(yùn)行長(zhǎng)度l 上的載荷密度，Wdl 是在微小運(yùn)行距離（dl）上的輸送量。

上述表明：要獲得輸送量，需通過(guò)稱量傳感器檢測(cè)到煤流的單位長(zhǎng)度的瞬時(shí)重量信號(hào)，同時(shí)速度傳感器檢測(cè)到速度脈沖信號(hào)。通過(guò)控制儀表將重量信號(hào)與速度信號(hào)進(jìn)行乘積運(yùn)算，從而求得輸送量[1]。

積算控制儀表對(duì)傳感器的稱重（重量）電壓信號(hào)和測(cè)速傳感器的速度脈沖信號(hào)進(jìn)行處理和計(jì)算。積算控制儀表通過(guò)比例關(guān)系的運(yùn)算將速度脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成輸送帶1 s 運(yùn)行的長(zhǎng)度，即輸送帶的速度。儀表對(duì)稱重傳感器（單位長(zhǎng)度重量）和馬達(dá)（皮帶1 s 運(yùn)行的距離）信號(hào)進(jìn)行積分，得到輸送機(jī)1 s 的輸送量。1 s的輸送量同設(shè)定的輸送量進(jìn)行逐次比較，其差值信號(hào)反饋給變頻器，變頻器產(chǎn)生相應(yīng)的頻率用于調(diào)節(jié)馬達(dá)的轉(zhuǎn)速（輸送膠帶速度），直到真實(shí)流量和設(shè)定量相一致[2]。

2 典型案例分析

2.1 事情經(jīng)過(guò)

2017 年11 月26 日某電廠4C 給煤機(jī)發(fā)生變頻器過(guò)載跳閘給煤機(jī)事件，事情經(jīng)過(guò)如下：4#機(jī)組負(fù)荷480 MW，機(jī)組AGC 遠(yuǎn)控投入，制粉系統(tǒng)4B，C，D，E，F(xiàn) 運(yùn)行，4A 制粉系統(tǒng)備用。其中4C 倉(cāng)為印尼煤，4C 給煤機(jī)處于手動(dòng)狀態(tài)，電流為3.6 A，給煤量39 t/h，磨煤機(jī)一次風(fēng)量為120 t。其余各運(yùn)行參數(shù)均正常。15：42，4C 給煤機(jī)電流由3.6 A 開始緩慢上升，磨煤機(jī)電流由40 A 開始緩慢上升。15：43：50，4C 磨煤機(jī)出口溫度由57.5 ℃開始下降，最低降至55.8 ℃。15：44：46，4C 給煤機(jī)電流上升至最大4.8 A，4C 磨煤機(jī)電流上升至最大46 A。給煤機(jī)給煤量開始小幅晃動(dòng)，給煤機(jī)電流振蕩下降至4.2 A 后又振蕩上升至4.8 A。15：47，聯(lián)系巡檢就地檢查4C 給煤機(jī)落煤情況以及有無(wú)報(bào)警信號(hào)。15：49：22，4C 給煤機(jī)煤量偏差大報(bào)警，給煤量最低下降至26 t/h（給煤量指令為40 t/h）后開始振蕩上升。15：49：48，手動(dòng)減少4C 給煤機(jī)給煤量。15：50：03，投入4C 給煤機(jī)振打。15：50：35，撤出4C 給煤機(jī)振打。15：50：36，4C 給煤機(jī)容積模式報(bào)警。15：50：38，4C給煤機(jī)給煤量上升至最大55 t/h，期間給煤機(jī)電流一直保持4.8 A。15：50，巡檢告知4C 給煤機(jī)內(nèi)部煤粉較多，有堵煤現(xiàn)象。15：50：45，4C 給煤機(jī)電流瞬間下降至0.5 A。15：51：21，4C給煤機(jī)跳閘。16：09：13，4A 磨煤機(jī)暖磨結(jié)束，啟動(dòng)4A 制粉系統(tǒng)。16：19，4C 磨煤機(jī)吹掃完成，停運(yùn)4C 磨煤機(jī)。維護(hù)到場(chǎng)檢查。

2.2 后期處理

維護(hù)部檢修人員對(duì)4C 給煤機(jī)進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)4C 給煤機(jī)變頻器報(bào)OL2 報(bào)警（變頻器過(guò)載，變頻器內(nèi)熱電子保護(hù)進(jìn)行電機(jī)過(guò)載保護(hù)），給煤機(jī)控制器報(bào)INV TRIP（故障代碼18-51 變頻器斷開，給煤機(jī)停運(yùn)），同時(shí)發(fā)現(xiàn)4C 給煤機(jī)內(nèi)部堵煤嚴(yán)重，堵煤位置為給煤機(jī)出口下降管（給煤機(jī)出口閘板門以上1 m 左右處）。經(jīng)部分清理后發(fā)現(xiàn)從動(dòng)輪調(diào)整裝置拉裂，給煤機(jī)稱重傳感器處積煤嚴(yán)重。給煤機(jī)出口堵煤開關(guān)故障。

對(duì)給煤機(jī)內(nèi)部進(jìn)行全面清理，更換給煤機(jī)從動(dòng)輪調(diào)整裝置，對(duì)稱重傳感器、計(jì)量托輥、承重托輥進(jìn)行清理。對(duì)給煤機(jī)變頻器及給煤機(jī)控制器進(jìn)行報(bào)警復(fù)位。對(duì)4C 給煤機(jī)進(jìn)行標(biāo)定，標(biāo)定正常，4C 給煤機(jī)恢復(fù)備用

2.3 原因分析

（1）4C 給煤機(jī)內(nèi)煤質(zhì)較濕以及4C 給煤機(jī)大煤量落煤造成給煤機(jī)出口落煤管及給煤機(jī)堵煤，導(dǎo)致給煤機(jī)電機(jī)無(wú)法帶動(dòng)，致使給煤機(jī)變頻器過(guò)載保護(hù)動(dòng)作，致4C 給煤機(jī)跳閘，是本次事件的直接原因。

（2）從4C 給煤機(jī)跳閘曲線上可以看出，15：42 時(shí)，給煤機(jī)電流逐漸上升（3.6 A 上升至4.8 A，上限值4.8 A），此時(shí)磨煤機(jī)電流同時(shí)上升（38 A 上升至46 A），磨煤機(jī)出口溫度緩慢下降（57.5 ℃下降至55.8 ℃），其他參數(shù)基本穩(wěn)定，但實(shí)測(cè)給煤量出現(xiàn)下降，由此判斷此時(shí)給煤機(jī)稱重傳感器實(shí)測(cè)煤量已失準(zhǔn)。給煤機(jī)指令保持不變的情況下，若給煤機(jī)稱重失準(zhǔn)將導(dǎo)致給煤機(jī)變頻器輸出指令上升，給煤機(jī)電流將大幅上升，造成給煤機(jī)實(shí)際煤量大于測(cè)量煤量。

（3）基于（2）中的推斷從圖1 中看出，給煤機(jī)電流從3.6 A 大幅躍升為滿量程電流4.8 A，在皮帶上輸送煤層厚度不變，即皮帶負(fù)荷率基本不變的情況下，推斷此時(shí)給煤機(jī)轉(zhuǎn)速有較大提升，導(dǎo)致給煤機(jī)出口下降管中落煤中心與下降管中心有較大偏離，較濕的落煤大量沖刷給煤機(jī)下降管壁，大大增加了堵煤的概率。

（4）4C 給煤機(jī)內(nèi)部煤質(zhì)較濕，導(dǎo)致給煤機(jī)內(nèi)部積煤嚴(yán)重，給煤機(jī)稱重傳感器后續(xù)檢查、標(biāo)定均未發(fā)現(xiàn)異常，懷疑因積煤導(dǎo)致給煤機(jī)稱重傳感器測(cè)量失準(zhǔn)。

根據(jù)事后打開給煤機(jī)殼體看到出口有堵煤的現(xiàn)象以及曲線得出以下推斷：異常發(fā)生時(shí)，給煤量反饋存在下降情況（推斷傳感器失準(zhǔn)），且時(shí)間較長(zhǎng)，此時(shí)為了維持給煤量穩(wěn)定，給煤機(jī)輸出增加轉(zhuǎn)速加快，電流上升到高限值。此時(shí)給煤量猛增，大于落煤量，開始堵煤；當(dāng)給煤量回升時(shí)（從磨煤機(jī)電流推斷此時(shí)給煤量失準(zhǔn)），轉(zhuǎn)速會(huì)相應(yīng)下降，電流下降，但因?yàn)榇嬖诙旅旱年P(guān)系，皮帶轉(zhuǎn)動(dòng)受到阻力，所以電流不能恢復(fù)異常前的水平；第二波煤量反饋下降，電流快速回到高限值，給煤量猛增，堵煤加劇，但因給煤機(jī)出力加大，仍能向磨煤機(jī)送煤，推斷此時(shí)堵煤更嚴(yán)重，給煤機(jī)出力需大于第一波電流上升時(shí)的出力，造成變頻器過(guò)載保護(hù)跳給煤機(jī)。給煤機(jī)跳閘后，原先堆積的煤慢慢填補(bǔ)原因給煤機(jī)出力未堵死的落煤通道，造成打開殼體后看到的堵煤現(xiàn)象。

圖1 4C 給煤機(jī)跳閘曲線

3 改進(jìn)措施

（1）保證堵煤報(bào)警及時(shí)性。更換堵煤開關(guān)。堵煤開關(guān)及時(shí)準(zhǔn)確的報(bào)警有利于運(yùn)行及早干預(yù)，避免造成更嚴(yán)重的后果。

（2）落煤管管徑合理性改造。查詢資料以及咨詢廠家了解到，增加落煤管管徑，能有效的減少堵煤發(fā)生，但本廠印尼煤摻燒僅為每臺(tái)機(jī)組6 臺(tái)磨煤機(jī)中的1～2 臺(tái)，且摻燒時(shí)間不定，為此改造落煤管不符合實(shí)用性與經(jīng)濟(jì)性。

（3）保證合理的運(yùn)行方式。在實(shí)際摻燒較濕的印尼煤時(shí)，對(duì)應(yīng)的給煤機(jī)一般以手動(dòng)恒定給煤指令的方式運(yùn)行。若速度與煤層厚度不匹配，落煤會(huì)沖刷下降管壁（圖2a）。摻燒印尼煤前，調(diào)節(jié)給煤機(jī)進(jìn)口煤層厚度設(shè)定擋板高度，調(diào)到適合在常用給煤量時(shí)對(duì)應(yīng)的給煤速度，判斷是否合適的標(biāo)準(zhǔn)為，在常用的給煤量指令時(shí)，給煤機(jī)下降管中的落煤中心與下降管中心盡量接近，減少落煤對(duì)管壁的沖刷，一則減少磨損，二則減少堵煤的發(fā)生?？刹扇〗o煤機(jī)運(yùn)行時(shí)就地聽聲音結(jié)合檢修時(shí)檢查內(nèi)壁積煤與磨損情況相結(jié)合來(lái)判斷是否發(fā)生落煤沖刷管壁，若沖刷嚴(yán)重應(yīng)適當(dāng)?shù)脑黾用簩雍穸萚3-4]。若速度與煤層厚度匹配如圖2b 所示。

圖2 速度與煤層厚度

（4）完善信號(hào)的引入，增加判斷依據(jù)。經(jīng)詢問(wèn)給煤機(jī)廠家，給煤機(jī)控制器中的給煤機(jī)負(fù)荷率與轉(zhuǎn)速反饋支持（4～20）mA 輸出，將這兩個(gè)信號(hào)引入DCS 將更有利對(duì)故障的判斷。在圖2a 中可以看出，在給煤機(jī)異常第一次電流到達(dá)最大值后有一波電流回落，但此時(shí)的電流并未恢復(fù)到之前正常給煤時(shí)的水平仍然偏高較多，此時(shí)給煤量反饋大致已回到異常前的水平。此處因信號(hào)未引入，不能判斷此電流異常偏高的原因。推斷可能的原因?yàn)椋孩倨ж?fù)荷率降低（進(jìn)口堵煤或稱重傳感器異常），給煤機(jī)為維持給煤量穩(wěn)定，不斷增加轉(zhuǎn)速，導(dǎo)致電流偏高；②皮帶負(fù)荷率未變，給煤機(jī)內(nèi)部因?yàn)槎旅河蟹e煤的原因，阻礙皮帶正常運(yùn)轉(zhuǎn)，電機(jī)出力增加導(dǎo)致電流較高；③皮帶負(fù)荷率穩(wěn)定，給煤機(jī)變頻器輸出異常，輸出偏大，導(dǎo)致給煤機(jī)電流偏高。在大修技改中往DCS中引入負(fù)荷率與轉(zhuǎn)速反饋信號(hào)。

（5）隔離干擾。更換稱重傳感器接線端子到控制柜電纜為帶鎧裝屏蔽電纜。經(jīng)查4C 給煤機(jī)稱重傳感器為大和衡器UB2-50型模擬量老式傳感器，檢查發(fā)現(xiàn)接線盒到控制柜電纜屏蔽線未按要求接上，查詢相關(guān)資料以及咨詢廠家得知，老式模擬量傳感器對(duì)屏蔽要求較高，不接屏蔽線對(duì)稱重影響較大；新式數(shù)字量稱重傳感器DUB2S-50 可不接屏蔽。

（6）保證接線端子清潔。清理中間接線盒與控制柜中的積灰和煤粉，更換中間接線盒蓋膠墊增加密封性。因給煤機(jī)平臺(tái)位于磨煤機(jī)上方，細(xì)煤粉與灰塵較多，應(yīng)對(duì)接線端子與控制器等定期清灰。

（7）稱重傳感器加裝罩殼。更換稱重傳感器上的罩殼。圖3a所示為傳感器的舊罩殼，兩端沒有密封，且長(zhǎng)度較短，與傳感器持平，若積粉較多的情況下依舊容易直接接觸傳感器，隔離效果差。圖3b 為傳感器安裝上新設(shè)計(jì)的罩殼后，罩殼長(zhǎng)度增加，接線的一端增加了一面擋板，能最大限度的避免罩殼被潮濕的煤粉覆蓋埋沒，保證傳感器的散熱效果。

圖3 傳感器罩殼

4 結(jié)束語(yǔ)

改進(jìn)后，該廠4C 給煤機(jī)從啟動(dòng)復(fù)役一個(gè)月時(shí)間內(nèi)，同樣的煤種觀察給煤量曲線較之前平穩(wěn)，曲線偶發(fā)性毛刺基本沒有，較之前偶爾會(huì)切換容積模式，改進(jìn)后未發(fā)生切換容積模式，稱重電流與磨煤機(jī)電流基本對(duì)應(yīng)，改進(jìn)效果理想，今后將繼續(xù)適時(shí)完成改進(jìn)措施（4）的內(nèi)容。保證給煤量的準(zhǔn)確性是各個(gè)電廠的工作難點(diǎn)與重點(diǎn)，除了依靠?jī)x器儀表性能的不斷提高外，在維護(hù)與運(yùn)行方式上也要善于總結(jié)，盡量排除或減小客觀方面的影響才能最大限度的保證儀器儀表的正常運(yùn)行。