發(fā)電廠入爐煤與給煤機(jī)皮帶秤煤量差異大問題分析

王 棟

（廣東粵電大亞灣綜合能源有限公司，廣東惠州 516300）

0 引言

某發(fā)電廠共安裝2 臺(tái)入爐煤皮帶秤及12 臺(tái)給煤機(jī)皮帶秤，其中入爐煤皮帶秤為北京通尼科技有限公司生產(chǎn)的WE-520/14型電子皮帶秤，給煤機(jī)分單元機(jī)組配置（1、2 號(hào)機(jī)組各6 臺(tái)），為上海新拓電力設(shè)備有限公司生產(chǎn)的CS2024 型電子稱重式給煤機(jī)。自機(jī)組投產(chǎn)以來，該廠對(duì)入爐煤皮帶秤以及給煤機(jī)皮帶秤均按照“重要設(shè)備”進(jìn)行檢修于維護(hù)，嚴(yán)格執(zhí)行定期自檢和第三方檢定。最近一次審計(jì)期間，給煤機(jī)上煤量與入庫量差異率為-0.27%，滿足國家對(duì)計(jì)量器具精度的要求以及設(shè)備生產(chǎn)廠家設(shè)計(jì)準(zhǔn)確度要求。但是，入爐煤皮帶秤與給煤機(jī)皮帶秤上煤量差異較大，最大時(shí)一年累計(jì)偏差達(dá)16.4 萬噸。

1 工作原理

皮帶秤一般由稱量框架、稱重傳感器、測(cè)速傳感器和顯示儀表組成。給煤機(jī)皮帶秤對(duì)于煤定量給料，給料過程為皮帶連續(xù)給料。給煤機(jī)將來自原煤倉的煤進(jìn)行輸送，并通過稱重橋架進(jìn)行重量檢測(cè)，同時(shí)由裝在尾輪的測(cè)速傳感器對(duì)皮帶進(jìn)行速度檢測(cè)。被測(cè)量的重量信號(hào)和速度信號(hào)一同送入積算器進(jìn)行微分處理，顯示以噸每小時(shí)為單位的瞬時(shí)流量，并根據(jù)偏離量的大小輸出相應(yīng)的PID 控制信號(hào)，控制給煤機(jī)變頻器改變電機(jī)轉(zhuǎn)速來調(diào)整給料量，使其完成恒定給料。

入爐煤皮帶秤和給煤機(jī)皮帶秤稱重原理相同，所測(cè)的瞬時(shí)煤量大小取決于兩個(gè)參數(shù)，瞬時(shí)煤量等于皮帶上煤量負(fù)荷值q（kg/m）與皮帶速度值v（m/s）的乘積，即w=q×v。其中煤量負(fù)荷值由稱重傳感器測(cè)量，皮帶速度由測(cè)速傳感器測(cè)量。

2 原因分析

測(cè)量偏差主要受測(cè)量環(huán)境、生產(chǎn)過程中的實(shí)際運(yùn)行情況以及校驗(yàn)方法等因素的影響。實(shí)際生產(chǎn)過程中，皮帶轉(zhuǎn)速測(cè)量精度高、擾動(dòng)少，煤量測(cè)量的準(zhǔn)確性主要受稱重傳感器工作狀態(tài)影響。稱重傳感器通過檢測(cè)支撐點(diǎn)與稱重托輥之間的形變來實(shí)現(xiàn)煤量稱重。因此，皮帶上煤流分布是否均勻、皮帶張力是否穩(wěn)定以及皮帶運(yùn)行方式都會(huì)影響稱重傳感器的測(cè)量準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性。

2.1 皮帶秤上煤層分布的影響

實(shí)際運(yùn)行過程中，給煤機(jī)皮帶秤上煤層分布均勻，煤量測(cè)量準(zhǔn)確性高于入爐煤皮帶秤。通過稱重傳感器的工作原理可知，在設(shè)備運(yùn)行過程中，如果皮帶上載荷分布是均勻的，稱重傳感器的輸出信號(hào)就是穩(wěn)定、連續(xù)的，有利于提高測(cè)量的可靠性與準(zhǔn)確性，反之亦然。

給煤機(jī)的作用是精確定量地向磨煤機(jī)輸送燃料，為了保證煤量測(cè)量的可靠性，在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)階段就采取了相應(yīng)的技術(shù)措施。在重力作用下，儲(chǔ)存在原煤倉中的燃煤經(jīng)給煤機(jī)進(jìn)料口下落至皮帶表面。為保證煤流分布均勻，給煤機(jī)進(jìn)料口除了安裝導(dǎo)向擋板外，還有垂直于煤流方向的前擋板，使煤層斷面厚度穩(wěn)定在160～180 mm（圖1）。

圖1 給煤機(jī)進(jìn)料口結(jié)構(gòu)

電機(jī)運(yùn)行電流可以表征皮帶上載荷的變化情況，給煤機(jī)在運(yùn)行過程中電機(jī)電流穩(wěn)定（圖2），說明給煤機(jī)皮帶上煤流分布均勻，確保了給煤機(jī)煤量測(cè)量的準(zhǔn)確性。

輸煤皮帶是利用驅(qū)動(dòng)滾筒與皮帶之間的摩擦力曳引輸送帶和物料運(yùn)動(dòng)，主要作用是運(yùn)輸燃料。輸煤皮帶上煤流均勻程度主要依靠人工控制斗輪機(jī)回轉(zhuǎn)取煤量來實(shí)現(xiàn)。

該廠兩臺(tái)入爐煤皮帶秤屬于嵌裝型皮帶秤，分別安裝于C6A、C6B 輸煤皮帶上。實(shí)際運(yùn)行過程中，輸煤皮帶載荷分布以及電機(jī)電流波動(dòng)情況遠(yuǎn)不如給煤機(jī)穩(wěn)定（圖3、圖4），從而引入了計(jì)量誤差，降低了入爐煤皮帶秤測(cè)量準(zhǔn)確性。

圖3 皮帶秤運(yùn)行過程中煤流分布情況

圖4 輸煤皮帶運(yùn)行過程中電機(jī)電流波動(dòng)

2.2 皮帶秤皮帶張力變化的影響

在實(shí)際運(yùn)行過程中對(duì)皮帶秤進(jìn)行動(dòng)態(tài)計(jì)量。皮帶上物料的重量是通過皮帶將力傳遞給稱體的，因此皮帶在運(yùn)行時(shí)所產(chǎn)生的各種變化（如皮帶跑偏、皮帶跳動(dòng)、皮帶張力變化等），都會(huì)對(duì)皮帶秤的計(jì)量準(zhǔn)確性帶來影響，其中皮帶張力變化難以消除且影響較大。

入爐煤皮帶秤為嵌裝型皮帶秤，通過表1 中技術(shù)參數(shù)對(duì)比，給煤機(jī)頭尾滾筒中心距與皮帶長度均遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于入爐煤皮帶，并且入爐煤皮帶采用垂直重錘張緊，工作中張緊力變化大，不能及時(shí)自動(dòng)調(diào)節(jié)，導(dǎo)致在實(shí)際運(yùn)行過程中入爐煤皮帶秤受皮帶張力變化影響大，降低煤量測(cè)量的準(zhǔn)確性。

表1 給煤機(jī)與入爐煤皮帶技術(shù)參數(shù)對(duì)比

2.3 在非額定出力工況運(yùn)行的影響

輸煤皮帶張緊裝置是按照設(shè)備在額定出力情況下進(jìn)行整定的，當(dāng)輸煤皮帶實(shí)際出力較小時(shí)，由于皮帶跳動(dòng)、張緊裝置調(diào)節(jié)滯后，會(huì)導(dǎo)致皮帶秤測(cè)量偏大。

該廠1 號(hào)、2 號(hào)機(jī)組分別配置6 臺(tái)給煤機(jī)，均采用變頻器控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，能夠根據(jù)機(jī)組負(fù)荷變化情況靈活調(diào)整給煤機(jī)運(yùn)行方式以及出力大小，從而保證了給煤機(jī)皮帶秤測(cè)量準(zhǔn)確性。

但火力發(fā)電廠生產(chǎn)過程具有連續(xù)性，受運(yùn)行條件限制，輸煤皮帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)為工頻電機(jī)，無法調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，輸煤皮帶會(huì)出現(xiàn)低于額定出力運(yùn)行的情況。結(jié)合本次審計(jì)期間數(shù)據(jù)樣本，2018 年入爐煤皮帶秤與給煤機(jī)皮帶秤上煤量差異最大，為16.4 萬噸，其中6 月、10 月、12 月，入爐煤皮帶低于額定出力的運(yùn)行時(shí)間占總運(yùn)行時(shí)間比例較大，2018 年11 月占比較小。由圖5 可知，入爐煤皮帶長時(shí)間小出力運(yùn)行會(huì)影響入爐煤皮帶秤測(cè)量準(zhǔn)確性。

圖5 皮帶秤測(cè)量偏差與皮帶小出力運(yùn)行時(shí)間的關(guān)系

2.4 環(huán)境影響

入爐煤皮帶頭尾滾筒中心距為218.5 m，在輸送燃煤的過程中會(huì)產(chǎn)生大量的煤粉揚(yáng)塵。2 臺(tái)入爐煤皮帶秤采用杠桿式稱重橋架（圖6）。在設(shè)備實(shí)際運(yùn)行過程中，秤架的鉸座、耳軸受粉塵影響，易出現(xiàn)卡澀的情況，在應(yīng)力作用下，稱重傳感器持續(xù)形變，從而導(dǎo)致測(cè)量值出現(xiàn)正偏差。

圖6 入爐煤皮帶秤機(jī)械結(jié)構(gòu)

在輸煤皮帶持續(xù)運(yùn)行過程中，煤塊散落，溢煤會(huì)堆積在皮帶兩側(cè)的秤架上，也會(huì)導(dǎo)致稱重傳感器持續(xù)形變，造成測(cè)量值偏大。給煤機(jī)頭尾滾筒中心距僅為2.4 m，由稱重傳感器懸掛的稱重托輥兩側(cè)是2 根支撐輥，沒有獨(dú)立的稱架。因此，在實(shí)際運(yùn)行過程中，給煤機(jī)皮帶秤受粉塵及溢煤影響較小。

2.5 校驗(yàn)方法及管理因素的影響

給煤機(jī)皮帶秤與入爐煤皮帶秤都屬于在線動(dòng)態(tài)計(jì)量衡器，其校驗(yàn)、檢定方法多采用靜態(tài)（模擬載荷）校驗(yàn)或檢定。在進(jìn)行皮帶秤校驗(yàn)前，維護(hù)人員會(huì)對(duì)稱架、鉸座、耳軸進(jìn)行檢查和處理，校驗(yàn)過程采用稱重校準(zhǔn)塊或鏈碼校驗(yàn)，實(shí)際無煤流通過，整個(gè)過程在一個(gè)相對(duì)理想的狀態(tài)下進(jìn)行。實(shí)際動(dòng)態(tài)運(yùn)行中，入爐煤皮帶秤產(chǎn)生的綜合誤差因素較多，導(dǎo)致動(dòng)態(tài)計(jì)量數(shù)據(jù)的誤差遠(yuǎn)比靜態(tài)誤差要大。

3 總結(jié)

入爐煤皮帶秤是安裝在煤場(chǎng)與機(jī)組之間的計(jì)量設(shè)備。入爐煤皮帶秤與給煤機(jī)皮帶秤之間相隔原煤倉，在運(yùn)行中實(shí)時(shí)對(duì)比皮帶秤之前數(shù)據(jù)差異存在難度，因此造成入爐煤皮帶秤計(jì)量精度超差時(shí)難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)，以致偏差逐漸累積。針對(duì)上述情況制定整改措施，定期對(duì)給煤機(jī)皮帶秤和入爐煤皮帶秤計(jì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，同時(shí)在進(jìn)行皮帶秤檢定時(shí)，相互校對(duì)皮帶秤誤差數(shù)據(jù)，確保皮帶秤上煤量能真實(shí)反映現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)運(yùn)營情況。