雙進雙出磨煤機料位監測系統常見問題分析和提高自動穩定性的初步探討

徐 坤

（華電淄博熱電有限公司，山東淄博255054）

0 引言

在機組運行中，磨煤機料位是運行人員對機組制粉系統進行控制的重要參數之一。給煤機自動的良好與否直接關系到磨煤機出力是否能夠達到燃燒要求。磨煤機內粉位過低，會導致分離器出口風速過高，磨煤機出力明顯不足，導致電耗基本不變的情況下，磨煤機出粉過少、過細，進而影響燃燒效率。粉位過高時，磨煤機出力將隨之降低，直至堵磨。由于煤比例過高，煤與煤之間的接觸過多，研磨效率降低，出粉過粗，磨煤機分離器回粉量會增加，另外進入爐膛內的大顆粒煤粉比例增加，會導致不完全燃燒損失增加。由此可見，磨煤機料位在機組制粉系統中有著重要的意義。

1 磨煤機料位監測系統工作原理及現狀

1.1 磨煤機料位監測系統工作原理

料位監測系統是使用槽罐慢速度噴氣原理的物位測量系統，在測量系統中，流量控制器控制測量空氣以一定的速度（差壓）流動。管線壓差取決于被測對象的比重w和噴氣點與自由大氣之間的距離h（ΔP=wh）。

在磨煤機內，兩個探頭（一個在上面，一個在下面）不斷接受慢速噴氣，在這種情況下，兩根管線之間得出的差壓信號，就能代表上下兩個探頭之間的煤粉粉位。磨煤機兩側料位信號傳送至DCS后經過PID計算分別控制相應磨的給煤機轉速，從而實現磨煤機料位控制，通過給煤機轉速正作用對磨煤機料位進行影響，同時，磨煤機料位作為負反饋參與PID調節。

根據廠家設計，控制箱內PLC每15 min進行一次吹掃，防止煤粉堵塞取樣管路造成測量失靈。吹掃前3 s，輸出“正在吹掃”開關量至DCS閉鎖料位信號，避免吹掃時料位信號波動，導致設備誤動作。

1.2 磨煤機料位系統工作現狀

2016年度，磨煤機料位監測系統主要出現的異常及次數統計如下：（1）未到吹掃時間進行吹掃，三次；（2）料位指示偏低，十次；（3）料位突降并保持，兩次；（4）料位指示波動大，兩次。

料位監測系統失靈最直接的影響就是磨煤機料位自動退出，對制粉系統安全運行十分不利。

2 料位監測系統異常情況分析及處理

2.1 故障現象1：未到吹掃時間進行吹掃

在兩次吹掃周期中，電磁閥動作進行了一起全過程吹掃，持續時間約3 min，較正常吹掃時間長，并且PLC未發出“正在吹掃”指令，導致不正確的料位信號參與自動，使給煤機誤動作，自動失靈。

此現象為PLC誤動作導致，就地檢查電磁閥、氣源管路工作正常，對PLC復位后，恢復正常，此后該現象又再發生過兩次。

處理方法：對該磨煤機料位監測系統PLC進行更換，徹底消除隱患。

2.2 故障現象2：料位指示偏低

當一次吹掃過程結束后，料位一直維持在較低值，存在明顯誤差，但是由于變化幅度較小，不容易被運行人員發現。在料位設定值和監測值偏差積累時間較長后容易出現“滿罐”，磨煤機“跑粉”。

就地觀察磨煤機料位自動吹掃系統，周期及動作時間均正常，但負壓側吹掃進行的接點無法斷開，導致負壓側管路持續串入吹掃壓縮空氣，造成粉位指示偏低。

處理方法：對PLC進行復位后缺陷無法消除，需改變DO節點。將負壓側吹掃電磁閥輸出控制線與正壓側吹掃電磁閥控制線并在一起，屏蔽原輸出接點，使正負壓管路同時吹掃，消除PLC負壓側接點動作異常的影響。

2.3 故障現象3：料位突降并保持

該現象多次出現在磨煤機啟動初期，料位剛剛建立，兩側料位同時突然上升后下降至最低值并保持，在保持期間，PLC仍然輸出吹掃信號，并且吹掃電磁閥動作。在經過三個周期的吹掃后，料位突然恢復監視，并且由于之前料位偏低，給煤機轉速升高，導致磨煤機內實際料位較高。恢復監視后，在PID的作用下，給煤機轉速下降，料位逐漸恢復。

引起該現象的原因主要有三點：

第一，正壓側管路堵塞。在吹掃一次完成后，大量的粉積累到正壓側管路，導致管路堵塞。

第二，正壓側管路存在漏點。長時間運行后，系統中可能存在漏點，導致差壓偏低；在多次吹掃后，煤粉在漏點處累計，使差壓暫時恢復；待煤粉無法堵塞漏點時，差壓再次失靈。

第三，磨煤機內部粉位建立不穩定。該現象多次出現在磨煤機剛剛啟動不久，粉位建立完成較早時期，該時期磨煤機內部粉位建立不穩定，當較大壓力的吹掃空氣進入到磨煤機內部時，會引起較松散部位坍塌，導致料位偏低。

處理方法：除正常自動吹掃外，對傳壓管路進行人工吹掃并持續較長時間；同時檢查傳壓管路及活節部位，消除管路漏點；加大對磨煤機啟動后的粉位人工監測，出現異常及時進行人工調節。

2.4 故障現象4：料位測量值波動大

該故障現象也多數出現在料位建立初期，或者給煤機剛剛投入時。這段時期磨煤機內料位建立不穩定，容易受到容量風、冷熱一次風及吹掃壓縮空氣的影響。

處理方法：工作人員對傳壓管路多次吹掃后，料位指示基本準確。

3 對料位自動控制系統的優化

為保證機組磨煤機料位監視準確，給煤機自動投入效果良好，在分析以上問題的基礎上，對料位自動調節系統采取以下優化措施：

3.1 優化DCS組態，降低異常料位影響

3.1.1 增加同磨甲、乙側料位偏差大報警

目前的組態邏輯中，對同磨甲、乙側料位信號取平均后與設定值進行偏差運算，然后用于PID調節輸入量。在計入PID運算前只有一品質判斷模塊，當任意料位信號壞點時（輸入信號丟失或超限），給煤機控制指令切手動。當發生某一料位信號異常但并未超限時（輸入信號在上下限之間為好點），異常的料位信號參與給煤機控制自動并且運行人員不易發現。擾動的加入和輸入量測量不準確大大增加了自動超調的可能性，對機組安全運行不利。

在吹掃信號屏蔽后的料位信號處增加甲、乙料位輸入偏差大報警，可以有效幫助運行人員觀察到料位監測異常，及時對自動進行調整。

3.1.2 對給煤機指令輸出增加限幅

目前的組態邏輯中，給煤機指令限幅參數為10/20 ms，即1 s中可以增加指令30%。按照目前使用的沈陽STOCK給煤機設定全功率出力為60 t/h，當料位異常引起給煤機（兩臺）轉速波動時，加入磨煤機的超調煤量相當大，對燃燒器入口風速、磨煤機電流及各磨煤機風量調節影響波動較大。

適當增加給煤機指令限幅，可降低料位波動對給煤機指令的影響，避免指令變化過快，造成煤量波動。

3.2 料位監測系統硬件優化

目前系統內連續吹掃空氣根據廠家要求，緩沖罐內壓力維持在0.08 MPa，即80 kPa，系統與緩沖罐差壓維持在2.5 kPa。在此工況下，檢測差壓料位為較準確值。現系統通過就地WP-90C數顯表PID運算，輸出4～20 mA至調節進氣閥控制，可靠性較低。當數顯表故障時，系統內無法滿足監測壓力，可能導致監測失靈。

將系統與緩沖罐差壓信號引至DCS，通過DCS輸出閥門開度信號，可替代數顯表計算作用，大大提高系統可靠性。通過機組檢修機會，已對#5機組B磨煤機差壓料位進行改造，運行良好。

4 結語

本文針對目前雙進雙出磨煤機料位自動監測和控制系統出現的問題進行了分析和總結。通過查找末端因素，制定優化措施并加以實施，取得了較好的效果，有效提高了機組制粉系統安全可靠性，具有一定的推廣意義。

[1]肖玉生，王志海.雙進雙出磨煤機料位測量準確性探討[J].山東電力技術，2013（1）：68-72.

[2]曲星宇.雙進雙出磨煤機料位智能檢測與控制[D].沈陽：沈陽工業大學，2010.