CS2024型給煤機計量誤差分析及校驗方法

劉學勇， 王迪凱， 王志芳

(華能太倉電廠， 江蘇太倉 215424)

CS2024型給煤機[1]具有電子稱量及自動調速功能，在火電廠運用中能根據鍋爐燃燒控制系統指令自動調節給煤量將煤塊精確輸送到磨煤機，滿足鍋爐負荷要求。

根據燃料標桿電廠要求，必須保證鍋爐入爐煤計量準確[2-4]，這就要求每3個月對給煤機進行定度，主要是重新測量給煤機皮帶毛重、速比和稱重系數。定度結果是與上一次定度數值相比較，多次定度后如果偏差在±0.5%[5]內，則認為定度合格。

在給煤機定度時，只有保證給煤機的機械因素和測量因素在符合要求的狀態,才有可能保證定度結果準確、可靠。給煤機長周期運行后,給煤機皮帶等機械因素和轉速探頭等測量因素會發生變化，給煤機精度是否仍符合精度要求需要其他校驗方法進行復檢[6]。

1　稱重原理

CS2024型給煤機是電子稱重式機械裝置，機械部件的調整非常重要，尤其是稱重平臺(見圖1)。

圖1　給煤機稱重系統結構

皮帶置于3根托輥之上，物料在皮帶上通過2根支撐托輥時稱重傳感器通過高靈敏度的位移變化來稱量物料，皮帶上有煤和無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過稱重區時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，稱重系統穩定性和精確性是保證計量精度的關鍵。

2　計量誤差原因分析

產生給煤機計量誤差的原因多種多樣，主要有外部因素、機械因素和測量因素三大原因[8-9]，其中機械因素對給煤機計量精度影響最大。

2.1 外部因素

2.1.1 環境影響

給煤機機體內溫度、濕度較大，環境惡劣，各機械部件容易生銹，引起轉動部件卡澀；雨天煤潮濕引起粘帶等現象均會引起測量不準。日常運行時要調整合適的給煤機密封風壓，保持給煤機機體內溫度適宜、空氣干燥。

2.1.2 振動影響

環境振動對稱重傳感器影響較大，會引起測量出現波動，給煤機在基建安裝時一般都要求做好防振措施。

2.1.3 人為影響

在給煤機調整機械部件或者給煤機更換CPU卡件后未進行標定，對計量精度將產生較大影響。

2.2 機械因素

2.2.1 皮帶

給煤機計量精度與皮帶對中情況、張緊度等有直接關系[10]。張緊度大會引起彈簧變形，影響皮帶壽命和稱重傳感器測量；張緊度小造成皮帶打滑，皮帶速度與電動機速度之比不再是常數，皮帶速度晃動；皮帶張緊適中，才能保證與托輥緊密接觸、運轉平穩。皮帶不對中，易使皮帶跑偏受損開裂，同時也無法平穩通過稱重跨區(兩支撐輥間)。

為保證計量精度，皮帶調試應做好以下幾點：

(1) 皮帶柔韌，兩邊周長一致，且需平直。

(2) 皮帶對中不跑偏。

(3) 皮帶V形導向突起在三輥導向槽內。

(4) 皮帶張緊調整到標準位置，防止打滑。

(5) 張緊輪和驅動輪不能松動。

2.2.2 托輥

給煤機稱重平臺由中間稱重輥與兩側支撐輥組成。加定度塊模擬皮帶有煤，用直尺校平，調整3根托輥水平直線誤差在±0.05 mm內，保證給煤機運行時稱重傳感器所稱質量為皮帶上煤的質量(見圖2)。從圖2可以看出：當中間稱重托輥高于或低于兩邊托輥時，皮帶張力對稱重系統產生相反的作用，對實際測量產生的影響見表1。

圖2　3根托輥接觸點相對變化示意圖

表1　托輥不在同一水平對誤差的影響 %

為了稱重準確，3根托輥調試要求做到：

(1) 3根托輥水平誤差在±0.05 mm內。

(2) 3根托輥光滑無凸起。

(3) 3根托輥都要貼著皮帶，跟著皮帶轉。

(4) 3根托輥無卡澀，不松動。

2.3 測量因素

2.3.1 稱重傳感器

稱重傳感器建議配對使用[11]，日常維護時需觀察兩側傳感器數值是否差太多，在加定度塊的后數值是否差太多，一般兩側偏差不應大于200 mm，否則易導致容積式運行。

稱重傳感器調試要點：

(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動性，不能擰太緊。

(3) 稱重塊(掛碼)質量與程序設定值一致(34.7 kg)。

(4) 定度前保持稱重塊干燥、清潔。

2.3.2 測速探頭

給煤率穩定與電動機轉速直接相關，就地啟動給煤機，將給煤機分別在100 r/min、1 000 r/min和1 450 r/min定速運行，檢查測量值誤差應在±5 r/min[12]。

指令(A1板)與反饋(A2、A3板)信號對給煤機的精度影響同樣很大，在給煤機維護時，可以利用分布式控制系統(DCS)進行A1、A2、A3板的線性標定：DCS發指令信號，就地CPU進行接受存儲完成A1板校驗；DCS接受反饋的4 mA、20 mA信號，就地根據DCS側的電流值調整頻率值，直至精度誤差滿足±0.04 mA。

3　定度工作

給煤機定度其實就是重新測量毛重和速比，用已知稱重塊來重新標定稱重傳感器AD碼計算出稱重系數。

給煤機皮帶運轉兩周所稱質量得到給煤機的毛重。當空帶運行時，給煤機總稱重質量減去毛重即得到零位值；當給煤機運行時，總稱重質量自動減去毛重，得到實際給煤量。

在測量毛重的同時，也對皮帶速度進行測量。反復測量皮帶上某一個記號通過兩個固定點的時間，來評定重復性能及補償由于皮帶厚度不均勻而產生的變化，通過這個數據，就能算出皮帶速度與電動機速度之間的比值，給煤機運行時皮帶沒有滑動，所以皮帶速度與電動機轉速之比是一個常數，這個轉速比存放在存儲器29單元中用來計算電動機在某一轉速下的皮帶速度。

毛重測出后，稱重跨系數也就得到了，定度過程中將兩個定度塊(34.7 kg×2)裝在稱重輥上，皮帶運轉兩周測量出輸出平均值，定度塊質量除以這個輸出值得到稱重跨系數存放在23單元中。

給煤機定度的幾個關鍵點[13]：

(1) 不存在上文所述引起誤差的原因。

(2) 為了得到準確的運行周期，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) 定度結果三項參數誤差應在±0.2%，否則進行重新定度。

4　精度校驗

4.1 校驗前準備

給煤機總煤量清零，給煤機空帶，遠方啟動給煤機，查看給煤量總煤量顯示應該在0附近波動，如果煤量只朝一個方向累積，說明皮帶自重偏差將會影響復檢精度，此時應重新檢查給煤機稱重系統及其他可能因素，解決引起皮帶自重誤差的原因后重新定度。

4.2 實物校驗

實物標定是一段時間內將給煤機輸送的煤全部鏟出進行質量稱量，為保證標定精度，標定時間一般較長，人手要充足，工作量巨大，所以在電廠一般不會采用實物校驗。

4.3 實碼校驗

實碼校驗[14]采用能夠仿真實際煤量的砝碼，砝碼總質量200 kg，每個砝碼5 kg，精度0.01%，共計40個。修改給煤機設定參數，01單元設為100 r/min，25單元設為07(將給煤率放大100倍)，遠方啟動給煤機，皮帶轉速穩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，當所有砝碼走完后，200 kg砝碼累積誤差不能超過±1 kg。如果超差，應重新定度給煤機。

實碼校驗的實質就是把煤替換成標準砝碼，過程仍然較繁瑣，費時費力，且砝碼如果沒有放在皮帶正中心，易引起兩側稱重傳感器稱重誤差，所以實碼校驗具有一定的局限性，一般在給煤機大修后進行一次實碼校驗。

4.4 掛碼校驗

掛碼校驗[15]法利用掛在給煤機殼體上的稱重塊進行校驗，不用搬運砝碼，沒有質量限制，校驗時間更長，校驗精度更高，更加接近給煤機實際工作狀態。

4.4.1 校驗原理

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

定度得到的速比是給煤機皮帶速度除以電動機轉速的值，所以皮帶速度V皮(cm/s)：

V皮=速比(29單元)×電動機轉速×10-6

(1)

10圈皮帶總長度L10(cm)：

L10=V皮×T10

(2)

根據給煤機稱重原理，得到皮帶走10圈輸送煤的理論質量G10(kg)：

(3)

4.4.2 校驗步驟

CS2024型給煤機CPU程序對外開放，維護人員能夠修改內部參數，所以只要按下列步驟進行操作就能輕松實現掛碼校驗：

(1) 將皮帶上煤走空。

(2) 參數設定為01單元1 000(1 000 r/min)；03單元05(定速模式)；24單元04(延時停機)；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。

(6) 待轉速到達1 000 r/min時按Shift Total Reset將總煤量清零。

(7) 給煤機運行至設定時間后自動停止，該設定時間就是存儲在參數16單元中給煤機定度走10圈的總時間T10。

4.4.3 校驗實例分析

在機組檢修期間，挑選1臺已經定度完成的CS2024型給煤機做掛碼校驗，通過3次掛碼校驗，分別得到3組累計煤量G掛數據：3 831.37 kg、3 831.19 kg和3 831.26 kg。

根據式(3)，計算得出理論累計煤量G10為3 833.66 kg。查參數26單元中給煤機定度后的累計煤量G定為3 835.02 kg。

根據數據計算給煤機定度值G定與理論值G10間誤差ΔG=0.04%，符合精度±0.25%的要求，說明定度后給煤機系統計量精度滿足要求。

計算掛碼校驗時累計煤量G掛平均值與定度值G定間誤差ΔG2=-0.10%。

計算掛碼校驗時累計煤量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，說明掛碼校驗得到的累計煤量與理論值和上一次的定度值間偏差均在精度范圍內，確認了給煤機稱重系統精度仍在精度要求范圍內，則可以判定本次給煤機標定工作無需再進行。

4.4.4 校驗優點

實碼校驗需要逐一放置砝碼，放置位置和時間都有要求，40個砝碼帶來的校驗工作量很大，而掛碼校驗只需將稱重塊通過切換手柄放置在稱重傳感器上就可以進行校驗，方便快捷。掛碼校驗法稱重總質量達3 800 kg多，稱重精度達0.01 kg，而實碼校驗稱重總質量只有200 kg，精度只有0.05 kg，經過對比明顯看出，掛碼校驗法準確度更高、更可靠。

掛碼校驗法為給煤機定期定度工作帶來了新思路，在給煤機到期定度前，只要先進行掛碼校驗對當前給煤機精度進行復檢，復檢通過則可判定給煤機精度正常，無需再進行定度工作，節省人力、物力；若復檢不通過，再進行常規的定度工作。

5　結語

筆者闡述了影響給煤機計量精度的主要原因，歸納總結了解決誤差的方法，只有在給煤機機械因素、測量因素狀態良好的情況下，才能保證給煤機定度結果準確可靠。當給煤機長時間運行后，給煤機計量精度可以通過其他方法進行復檢，經過比較，掛碼校驗法不僅節約人力、物力，而且復檢精度高、易操作，值得推廣，對使用同類給煤機的其他電廠具有借鑒意義。

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