淺談堵料開關(guān)安裝方式對(duì)測(cè)量的影響

李增剛

（河北大唐國(guó)際張家口熱電有限責(zé)任公司，河北 張家口 075000）

0 引言

河北大唐國(guó)際張家口熱電有限責(zé)任公司2×300MW機(jī)組采用風(fēng)冷干式排渣方式，鍋爐灰渣經(jīng)過過渡渣斗下落到干式排渣機(jī)不銹鋼輸送帶上，通過電機(jī)帶動(dòng)齒輪向外運(yùn)動(dòng)。在輸送過程中，熱渣被逆向運(yùn)動(dòng)的空氣冷卻，其冷卻風(fēng)量可根據(jù)鍋爐的排渣量自動(dòng)調(diào)節(jié)，將熱渣的溫度控制在100℃以下，過程中維持鍋爐穩(wěn)定燃燒，被冷卻的熱渣經(jīng)碎渣機(jī)破碎后，流向梯形密閉容器內(nèi)，通過底部斗式提升機(jī)送至渣倉(cāng)儲(chǔ)存，儲(chǔ)存在渣倉(cāng)中的干渣用干式卸料機(jī)裝入干灰罐車或經(jīng)加濕后裝入自卸汽車，送至用戶或灰場(chǎng)。

圖1 干閘機(jī)系統(tǒng)原理圖Fig.1 Schematic diagram of dry brake system

1 設(shè)備簡(jiǎn)介及工作原理

1.1 設(shè)備簡(jiǎn)介

阻旋式料位開關(guān)，常用于固態(tài)物料（包括粉狀、塊狀、粒狀、膠狀等）存儲(chǔ)容器內(nèi)，其特點(diǎn)為密封性好、過載能力強(qiáng)、外形堅(jiān)固、輕便易裝、接線簡(jiǎn)單。針對(duì)不同比重的物料，通過調(diào)整彈簧的拉力來控制，兼有高位和低位兩種報(bào)警功能，并可手動(dòng)切換，其外形均采用不銹鋼材質(zhì)。

電容式料位開關(guān)，常用于液體或固體料位的連續(xù)量或限位測(cè)量，在灰斗容器中最為多見，其特點(diǎn)為結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、分辨力高、工作可靠、動(dòng)作響應(yīng)快、抗干擾能力強(qiáng)，不受高溫、酸堿及空間大小等因素影響，可對(duì)料位進(jìn)行連續(xù)檢測(cè)。

1.2 工作原理

阻旋式料位開關(guān)原理較為簡(jiǎn)單，它利用微型馬達(dá)做驅(qū)動(dòng)裝置，通過傳動(dòng)軸與離合器相連接，實(shí)現(xiàn)物料測(cè)量。物料高低與葉片旋轉(zhuǎn)有一定的關(guān)系：當(dāng)葉片未接處物料時(shí)，馬達(dá)正常運(yùn)轉(zhuǎn)；當(dāng)葉片接觸物料時(shí)，馬達(dá)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。檢測(cè)裝置輸出一接點(diǎn)信號(hào)，同時(shí)切斷電源，停止轉(zhuǎn)動(dòng)。物料下降過程中，葉片會(huì)受到一定阻力干擾，轉(zhuǎn)動(dòng)頻率有所下降。當(dāng)阻力消失后，檢測(cè)裝置依靠扭力彈簧又恢復(fù)到原始狀態(tài)，確保料位開關(guān)正常工作。

電容式料位開關(guān)依靠電容檢測(cè)元件進(jìn)行工作，其內(nèi)部的電容器是由兩個(gè)絕緣的同軸圓柱極板內(nèi)電極和外電極組成。當(dāng)料位開關(guān)金屬桿插入料倉(cāng)內(nèi)，料位變化會(huì)引起電容量的變化，通過轉(zhuǎn)換電路得到相應(yīng)的控制信號(hào)，再轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，傳輸給二次儀表進(jìn)行報(bào)警。

2 問題分析

圖1 為干渣機(jī)系統(tǒng)原理圖。黑色方框代表料位開關(guān)安裝區(qū)域，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況類似于梯形容器，它與水平地面互成60°夾角，布置方式呈倒立型。該梯形容器為熱渣過渡區(qū)域，是連接碎渣機(jī)與斗式提升機(jī)的重要樞紐，起到緩沖的作用。在此區(qū)域安裝料位開關(guān)，目的是監(jiān)視熱渣動(dòng)態(tài)，及時(shí)上傳堵渣信號(hào)，防止碎煤機(jī)過載跳閘。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工況，兩種類型的料位開關(guān)均滿足生產(chǎn)要求?？紤]到容器內(nèi)的渣塊形狀不規(guī)則，如果選用電容式料位開關(guān)進(jìn)行檢測(cè)，渣塊接觸到金屬桿后，感應(yīng)為點(diǎn)線接觸，面積小、不牢靠，且輸出信號(hào)不穩(wěn)定，將引發(fā)誤報(bào)警或不報(bào)警，造成假料位現(xiàn)象。如果選用阻旋式料位開關(guān)，轉(zhuǎn)向片依靠自身旋轉(zhuǎn)進(jìn)行檢測(cè)，觸碰到渣塊時(shí)，其硬度足以使轉(zhuǎn)向片停止動(dòng)作，輸出穩(wěn)定的報(bào)警信號(hào)。結(jié)合阻旋式料位開關(guān)與電容式料位開關(guān)各自優(yōu)缺點(diǎn)，選取阻旋式料位開關(guān)更符合現(xiàn)場(chǎng)情況，初步選取梯形容器外3個(gè)位置點(diǎn)中任意一點(diǎn)下裝，分析如下：

位置①：直插式

將阻旋式料位開關(guān)安裝在梯形容器左側(cè)鋼板，下裝角度保證90°垂直，因外鋼板與水平地面互成60°夾角，故阻旋式料位開關(guān)與水平地面互成30°夾角。此設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是：直接開孔安裝，既符合料位開關(guān)工藝要求，又減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，省時(shí)省力；缺點(diǎn)是：未考慮到熱渣溫度與沖擊力[1]。雖然，干式排渣機(jī)鋼帶上的熱渣已經(jīng)被逆向運(yùn)動(dòng)的空氣冷卻至100℃以下，但經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間沖刷轉(zhuǎn)向片會(huì)對(duì)材質(zhì)表面形成腐蝕。另一方面，熱渣冷卻后形成不規(guī)則固體，加之自由落體的沖擊，導(dǎo)致轉(zhuǎn)向片受損，大大減少設(shè)備使用壽命，還會(huì)引發(fā)誤報(bào)警。

圖2 手工罩殼Fig.2 Manual housing

位置②：外嵌式1（圖2）

手工制作罩殼，將阻旋式料位開關(guān)安裝在內(nèi)，焊接于梯形容器右側(cè)鋼板并使其相通，如圖2所示。兩者位置相比，后者存在優(yōu)勢(shì)。其樓梯平臺(tái)大大提高了安全性，而前者卻處于懸空位置，不存在站立點(diǎn)，也不便于日常維護(hù)。此設(shè)計(jì)既減少了熱渣的直接沖刷，避免了開關(guān)的誤報(bào)警，又便于日常的檢查維護(hù)，確保設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)發(fā)生堵料時(shí)，熱渣及時(shí)碰觸料位開關(guān)轉(zhuǎn)向片，切斷旋轉(zhuǎn)并發(fā)出報(bào)警信號(hào)。但投入到實(shí)際運(yùn)用中效果并不理想，原因在于未考慮熱渣流動(dòng)方向因素。根據(jù)流體運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，介質(zhì)通過梯形容器時(shí)，依靠自身重力和慣性，大約95%的渣量沿內(nèi)鋼板直流而下，剩余5%的渣量沿左、右側(cè)鋼板滑落，因罩殼底邊傾斜度不夠，制作時(shí)未考慮到現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工況，故右側(cè)鋼板的熱渣慢慢聚集至罩殼底部，積少成多，引發(fā)誤報(bào)警。

位置③：外嵌式2（圖3）

考慮到圖2設(shè)計(jì)中存在的缺陷，采取將罩殼移位，安裝在介質(zhì)流動(dòng)外側(cè)鋼板，如圖3所示。該位置處于介質(zhì)流體對(duì)立面，梯形容器內(nèi)的寬度足以避免熱渣聚集。此設(shè)計(jì)雖然解決了聚渣誤報(bào)問題，但在實(shí)際堵渣過程中卻未能觸碰到料位開關(guān)轉(zhuǎn)向片。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)查看，熱渣堵住罩殼入口，轉(zhuǎn)向片被隔離，處于架空狀態(tài)?？紤]到熱渣優(yōu)點(diǎn)是重量輕、硬度小，易破碎，但缺點(diǎn)是體積大、流動(dòng)性差、易堆積。鍋爐內(nèi)煤粉燃燒充分后將形成灰，燃燒不充分將會(huì)結(jié)焦，受負(fù)荷波動(dòng)影響，煤風(fēng)配比量響應(yīng)變化慢，易產(chǎn)生焦塊。梯形容器內(nèi)焦塊與灰參雜在一起，流動(dòng)性大大降低，容易將罩殼入口堵住，致使堵料信號(hào)無法傳至上位機(jī)，直到碎渣機(jī)過載跳閘報(bào)警后才能提醒到運(yùn)行人員，嚴(yán)重影響設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)[2]。

圖3 開關(guān)側(cè)裝Fig.3 Switch side assembly

圖4 開關(guān)正裝Fig.4 Switch formal fitting

3 解決方法

針對(duì)以上難點(diǎn)，重新選取罩殼切入點(diǎn)，調(diào)整阻旋式料位開關(guān)安裝方向，并使一半轉(zhuǎn)向片伸入至梯形容器內(nèi)，如圖4所示。轉(zhuǎn)向片工作時(shí)，旋轉(zhuǎn)半徑大于自身寬度，避免觸碰罩殼邊緣。實(shí)驗(yàn)過程中，考慮到熱工保護(hù)傳動(dòng)盡量采用實(shí)際方式模擬要求以及料位報(bào)警重要性，故進(jìn)行實(shí)際傳動(dòng)測(cè)試。將斗式提升機(jī)停止運(yùn)行，目的是使熱渣堆積到一定高度后，抵達(dá)轉(zhuǎn)向片工作區(qū)域，觸碰到轉(zhuǎn)向片使其轉(zhuǎn)動(dòng)停止。這樣一來，料位開關(guān)發(fā)出報(bào)警，提醒運(yùn)行人員及時(shí)處理[3]。此設(shè)計(jì)既消除聚渣誤報(bào)、漏報(bào)現(xiàn)象，又實(shí)現(xiàn)堵渣后報(bào)警上傳，減少設(shè)備的跳閘次數(shù)，延長(zhǎng)使用壽命，確保機(jī)組安全穩(wěn)定長(zhǎng)期高效運(yùn)行。

4 總結(jié)

堵料開關(guān)安裝方式的正確選取，既能使監(jiān)視人員提前采取有效措施，防止設(shè)備過載跳閘，又能降低設(shè)備損壞風(fēng)險(xiǎn)，延長(zhǎng)使用壽命，其影響意義重大。現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)對(duì)自動(dòng)化控制要求越來越高，料位開關(guān)的需求并非可有可無，而是必不可少。結(jié)合實(shí)際工況的具體要求，認(rèn)真合理地選型并正確地安裝料位開關(guān)，使其在物位測(cè)量與控制中發(fā)揮最大的作用，以保證物料存儲(chǔ)的安全可靠，確保生產(chǎn)的連續(xù)穩(wěn)定。