給煤機煤量測量的可靠性研究和實施

覃佳韜，倪仲俊，陳昊天

（浙江浙能樂清發電有限責任公司，浙江溫州 325609）

0 引言

隨著電力工業的飛速發展，大容量、高參數的火電機組成為主流。大型機組的控制要求機組的工況穩定、自動發電控制（Automatic Generation Control，AGC）反應快速、準確，這就對燃料控制系統提出了更高的要求。在這一背景下，給煤機的重要性也越發凸顯。現代火電廠給煤機要求能夠實現連續均勻地給煤、稱重準確可靠，并能根據鍋爐燃燒控制系統的要求，無極快速、準確地調節給煤機出力，使實際給煤量與鍋爐負荷相匹配。某電廠機組容量為4×660 MW，每臺機組配備6臺GM-BSC 22-26型耐壓式給煤機。

1 給煤機稱重原理

耐壓式給煤機的輸送量由式（1）表示。

式中 Q——輸送量，重量范圍0～t1，kg

q——瞬時輸送量，kg/min

W——物料的單位長度重量，kg/m

v——皮帶速率，m/min

設輸送帶的運行長度為l，輸送帶的速度為v，輸送帶運行時間為t，則l=vt，因此在輸送帶運行t1時間后，輸送帶的運行長度為l1=vt1，那么，輸送量可用下列方程式表示：

W=f（l），是在任選的單位運行長度l上的載荷密度，Wdl是在微小運行距離（dl）上的輸送量。

上述表明：要獲得輸送量，需通過稱量傳感器檢測到煤流的單位長度的瞬時重量信號，同時速度傳感器檢測到速度脈沖信號。通過控制儀表將重量信號與速度信號進行乘積運算，從而求得輸送量[1]。

積算控制儀表對傳感器的稱重（重量）電壓信號和測速傳感器的速度脈沖信號進行處理和計算。積算控制儀表通過比例關系的運算將速度脈沖信號轉換成輸送帶1 s運行的長度，即輸送帶的速度。儀表對稱重傳感器（單位長度重量）和馬達（皮帶1 s運行的距離）信號進行積分，得到輸送機1 s的輸送量。1 s的輸送量同設定的輸送量進行逐次比較，其差值信號反饋給變頻器，變頻器產生相應的頻率用于調節馬達的轉速（輸送膠帶速度），直到真實流量和設定量相一致[2]。

2 典型案例分析

2.1 事情經過

2017年11月26日某電廠4C給煤機發生變頻器過載跳閘給煤機事件，事情經過如下：4#機組負荷480 MW，機組AGC遠控投入，制粉系統4B，C，D，E，F運行，4A制粉系統備用。其中4C倉為印尼煤，4C給煤機處于手動狀態，電流為3.6 A，給煤量39 t/h，磨煤機一次風量為120 t。其余各運行參數均正常。15：42，4C給煤機電流由3.6 A開始緩慢上升，磨煤機電流由40 A開始緩慢上升。15：43：50，4C磨煤機出口溫度由57.5℃開始下降，最低降至55.8℃。15：44：46，4C給煤機電流上升至最大4.8 A，4C磨煤機電流上升至最大46 A。給煤機給煤量開始小幅晃動，給煤機電流振蕩下降至4.2 A后又振蕩上升至4.8 A。15：47，聯系巡檢就地檢查4C給煤機落煤情況以及有無報警信號。15：49：22，4C給煤機煤量偏差大報警，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，手動減少4C給煤機給煤量。15：50：03，投入4C給煤機振打。15：50：35，撤出4C給煤機振打。15：50：36，4C給煤機容積模式報警。15：50：38，4C給煤機給煤量上升至最大55 t/h，期間給煤機電流一直保持4.8 A。15：50，巡檢告知4C給煤機內部煤粉較多，有堵煤現象。15：50：45，4C 給煤機電流瞬間下降至 0.5 A。15：51：21，4C給煤機跳閘。16：09：13，4A磨煤機暖磨結束，啟動4A制粉系統。16：19，4C磨煤機吹掃完成，停運4C磨煤機。維護到場檢查。

2.2 后期處理

維護部檢修人員對4C給煤機進行檢查，發現4C給煤機變頻器報OL2報警（變頻器過載，變頻器內熱電子保護進行電機過載保護），給煤機控制器報INV TRIP（故障代碼18-51變頻器斷開，給煤機停運），同時發現4C給煤機內部堵煤嚴重，堵煤位置為給煤機出口下降管（給煤機出口閘板門以上1 m左右處）。經部分清理后發現從動輪調整裝置拉裂，給煤機稱重傳感器處積煤嚴重。給煤機出口堵煤開關故障。

對給煤機內部進行全面清理，更換給煤機從動輪調整裝置，對稱重傳感器、計量托輥、承重托輥進行清理。對給煤機變頻器及給煤機控制器進行報警復位。對4C給煤機進行標定，標定正常，4C給煤機恢復備用

2.3 原因分析

（1）4C給煤機內煤質較濕以及4C給煤機大煤量落煤造成給煤機出口落煤管及給煤機堵煤，導致給煤機電機無法帶動，致使給煤機變頻器過載保護動作，致4C給煤機跳閘，是本次事件的直接原因。

（2）從4C給煤機跳閘曲線上可以看出，15：42時，給煤機電流逐漸上升（3.6 A上升至4.8 A，上限值4.8 A），此時磨煤機電流同時上升（38 A上升至46 A），磨煤機出口溫度緩慢下降（57.5℃下降至55.8℃），其他參數基本穩定，但實測給煤量出現下降，由此判斷此時給煤機稱重傳感器實測煤量已失準。給煤機指令保持不變的情況下，若給煤機稱重失準將導致給煤機變頻器輸出指令上升，給煤機電流將大幅上升，造成給煤機實際煤量大于測量煤量。

（3）基于（2）中的推斷從圖1中看出，給煤機電流從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，即皮帶負荷率基本不變的情況下，推斷此時給煤機轉速有較大提升，導致給煤機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下降管壁，大大增加了堵煤的概率。

（4）4C給煤機內部煤質較濕，導致給煤機內部積煤嚴重，給煤機稱重傳感器后續檢查、標定均未發現異常，懷疑因積煤導致給煤機稱重傳感器測量失準。

根據事后打開給煤機殼體看到出口有堵煤的現象以及曲線得出以下推斷：異常發生時，給煤量反饋存在下降情況（推斷傳感器失準），且時間較長，此時為了維持給煤量穩定，給煤機輸出增加轉速加快，電流上升到高限值。此時給煤量猛增，大于落煤量，開始堵煤；當給煤量回升時（從磨煤機電流推斷此時給煤量失準），轉速會相應下降，電流下降，但因為存在堵煤的關系，皮帶轉動受到阻力，所以電流不能恢復異常前的水平；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，但因給煤機出力加大，仍能向磨煤機送煤，推斷此時堵煤更嚴重，給煤機出力需大于第一波電流上升時的出力，造成變頻器過載保護跳給煤機。給煤機跳閘后，原先堆積的煤慢慢填補原因給煤機出力未堵死的落煤通道，造成打開殼體后看到的堵煤現象。

圖1 4C給煤機跳閘曲線

3 改進措施

（1）保證堵煤報警及時性。更換堵煤開關。堵煤開關及時準確的報警有利于運行及早干預，避免造成更嚴重的后果。

（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生，但本廠印尼煤摻燒僅為每臺機組6臺磨煤機中的1～2臺，且摻燒時間不定，為此改造落煤管不符合實用性與經濟性。

（3）保證合理的運行方式。在實際摻燒較濕的印尼煤時，對應的給煤機一般以手動恒定給煤指令的方式運行。若速度與煤層厚度不匹配，落煤會沖刷下降管壁（圖2a）。摻燒印尼煤前，調節給煤機進口煤層厚度設定擋板高度，調到適合在常用給煤量時對應的給煤速度，判斷是否合適的標準為，在常用的給煤量指令時，給煤機下降管中的落煤中心與下降管中心盡量接近，減少落煤對管壁的沖刷，一則減少磨損，二則減少堵煤的發生。可采取給煤機運行時就地聽聲音結合檢修時檢查內壁積煤與磨損情況相結合來判斷是否發生落煤沖刷管壁，若沖刷嚴重應適當的增加煤層厚度[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）完善信號的引入，增加判斷依據。經詢問給煤機廠家，給煤機控制器中的給煤機負荷率與轉速反饋支持（4～20）mA輸出，將這兩個信號引入DCS將更有利對故障的判斷。在圖2a中可以看出，在給煤機異常第一次電流到達最大值后有一波電流回落，但此時的電流并未恢復到之前正常給煤時的水平仍然偏高較多，此時給煤量反饋大致已回到異常前的水平。此處因信號未引入，不能判斷此電流異常偏高的原因。推斷可能的原因為：①皮帶負荷率降低（進口堵煤或稱重傳感器異常），給煤機為維持給煤量穩定，不斷增加轉速，導致電流偏高；②皮帶負荷率未變，給煤機內部因為堵煤有積煤的原因，阻礙皮帶正常運轉，電機出力增加導致電流較高；③皮帶負荷率穩定，給煤機變頻器輸出異常，輸出偏大，導致給煤機電流偏高。在大修技改中往DCS中引入負荷率與轉速反饋信號。

（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。經查4C給煤機稱重傳感器為大和衡器UB2-50型模擬量老式傳感器，檢查發現接線盒到控制柜電纜屏蔽線未按要求接上，查詢相關資料以及咨詢廠家得知，老式模擬量傳感器對屏蔽要求較高，不接屏蔽線對稱重影響較大；新式數字量稱重傳感器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。因給煤機平臺位于磨煤機上方，細煤粉與灰塵較多，應對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計的罩殼后，罩殼長度增加，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 結束語

改進后，該廠4C給煤機從啟動復役一個月時間內，同樣的煤種觀察給煤量曲線較之前平穩，曲線偶發性毛刺基本沒有，較之前偶爾會切換容積模式，改進后未發生切換容積模式，稱重電流與磨煤機電流基本對應，改進效果理想，今后將繼續適時完成改進措施（4）的內容。保證給煤量的準確性是各個電廠的工作難點與重點，除了依靠儀器儀表性能的不斷提高外，在維護與運行方式上也要善于總結，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行。