淺談給煤機控制與稱重系統的改造

胡明*

（萬華化學（寧波）熱電有限公司，浙江寧波，315000）

淺談給煤機控制與稱重系統的改造

胡明*

（萬華化學（寧波）熱電有限公司，浙江寧波，315000）

介紹了萬華化學（寧波）熱電有限公司一期3×220t/h--YG-220/9.8-M3型鍋爐給煤機運行中存在的缺陷及其改造方案。改造前，控制和稱重系統受各種因素的制約，嚴重影響給煤機的運行。通過改造，優化了控制回路，改變了轉速和堵煤測點的檢測方式，故障率大大降低，保障了生產運行。

給煤機；控制回路；XR2105控制器；轉速傳感器；堵煤探頭

引言

萬華化學（寧波）熱電有限公司一期 3×220t/h--YG-220/9.8-M3型鍋爐均由濟南鍋爐股份有限公司提供，每臺鍋爐配套4臺江蘇賽摩拉姆齊技術有限公司生產的10-55耐壓式稱重給煤機。10-55耐壓式給煤機調節回路包括XR2105積算器、變頻器、稱重傳感器、速度傳感器四部分組成，具有給煤機內部超溫、出口落煤口堵煤、皮帶跑偏、輸送機變頻器故障及出口速關閥關閉等跳閘保護裝置，以保證給煤機安全運行，實現鍋爐運行中連續均勻給煤，方便運行人員根據實際給煤量來調整鍋爐的負荷。

1 設計控制、稱重及跳閘保護原理

1.1 控制原理

10-55耐壓式稱重給煤機控制方式為：將被檢測的重量信號及速度信號一同送入XR2105積算器進行微積分處理并顯示以噸/小時為單位的瞬時流量及以噸為單位的累計量。其內部調節器將實測瞬時流量信號值與經過通訊板（電流板）來自于DCS的設定流量值進行比較，并根據偏離大小輸出相應的信號值，通過變頻器改變電機轉速的快慢以改變給料量使之與設定值一致，從而完成恒定給料流量的控制。如圖1、圖2所示：

圖1 控制器接線圖

圖2 控制原理圖

1.2 稱重原理

電子皮帶秤稱重橋架安裝于輸送機架上，當物料經過時，計量托輥檢測到皮帶機上的物料重量通過杠桿作用于稱重傳感器，產生一個正比于皮帶載荷的電壓信號。速度傳感器設計為EC40A6-P4AR-600型編碼器，直接連在大直徑測速滾筒上，提供一系列脈沖，每個脈沖表示一個皮帶運動單元，脈沖的頻率正比于皮帶速度。工作時，稱重傳感器將檢測到皮帶上的物料重量送入XR2105控制器，同時由測速傳感器皮帶輸送機的速度信號也送入XR2105控制器，儀表將速度信號與稱重信號進行積分處理，得到瞬時流量及累計量。簡要的計算公司為：

式中：

QMAX——單位：噸 /小時 稱重傳感器所測

L ——皮帶的長度，單位：米

S ——3600 秒

V ——單位：米/秒 速度傳感器所測

1.3 跳閘保護原理

給煤機跳閘保護原理如圖3所示：

圖3 控制回路原理圖

從上圖可以看出，給煤機在運行中無論是處于遠控還是就地狀態，只要堵煤、跑偏、變頻器故障、超溫任一信號出現，給煤機都將跳閘。圖中需要重點介紹的是堵煤信號傳感器SQB設計為磁感應式接近開關，安裝在給煤機內部出口速關閥上部，當落煤口堵煤時，煤流推動堵煤測點前部的金屬檔板靠近感應式接近開關，接近開關觸點閉合到達設定的時間后，KTS5動作以達到檢測目的，其它信號檢測點均安裝在給煤機上部或控制柜內直接動作繼電器。

2 改造前存在的問題

2.1 控制回路缺陷

從上面給煤機控制原理圖可以看出，在XR2105控制器自動控制（PID控制）狀態下，首先當給煤機運行中當稱重部分故障時，XR2105控制器稱重顯示為零，而控制收到的DCS遠控信號沒變，通過PID演算后輸出到變頻器的信號為20mADC，變頻器輸出為50HZ，輸送機以工頻方式運行，給煤量無法調節，影響鍋爐運行；其次此種控制方式，以XR2105控制器為中心，DCS給定信號通過XR2105比較后，輸出控制的是變頻器，而XR2105反饋的是煤量百分比，經常給運行人員帶來誤解，另外控制信號和反饋信號都接入電流板，給煤機電流板易發故障，故障發生后給煤機不能正常運行，影響生產；再次是運行中給煤量的變化，XR2105控制器自動控制輸出變化頻繁，致使變頻器輸出頻率忽大忽小，導致輸送機轉動裝置忽快忽慢，易損壞軸承和轉動部件，造成設備故障，影響生產運行。

2.2 稱重系統缺陷

由于原給煤機設計中，皮帶秤測速裝置選用的是旋轉編碼器結構，連在輸送機驅動軸上，安裝在給煤機殼體內部，因此測速裝置受給煤機殼體內環境和輸送轉動裝置的影響很大，極易產生松動、高溫時信號無輸出等故障，造成稱重顯示錯誤，而且一旦測速裝置故障，往往需要停給煤機，與鍋爐本體隔離，由于內部環境惡劣，固定螺絲拆卸和信號線拆接非常困難，耗時耗力，工作效率低下，嚴重時還會影響生產運行。

2.3 保護電源和測點選用缺陷

從給煤機控制回路原理圖可以看出，該控制回路電源和保護回路電源取自同一電源，運行中當保護測點或線路發生故障短路時，電源開關跳閘，給煤機速關閥因失去控制電源而不能迅速關閉，爐膛內煙氣反串，嚴重影響給煤機的安全運行。另外，上文中提到堵煤信號傳感器SQB設計為磁感應式接近開關，安裝在給煤機內部出口速關閥上部，靠煤流推動金屬檔板以達到檢測目的，由于前部殼體內運行環境惡劣，高溫、潮濕和銹蝕均會造成堵煤檢測信號誤動或拒動，也會影響給煤機安全運行，而且在給煤機內部更換和維護極不方便。

3 具體改造措施

3.1 控制回路改造

由于公司幾臺鍋爐供熱方式為母管制，蒸發量的變化多靠人工干預，給煤機流量積算控制器XR2105在我公司僅作煤量監視用，控制方式不需要那么復雜，由DCS輸出直接控制變頻器，運行中即使給料機控制器或稱重系統部件出現故障，運行人員也可根據DCS改變變頻大小控制給煤量，既簡單又明了。具體做法是把XR2105控制器電流板上輸入和輸出信號短接（1和4、2和5短接），在DCS上把變頻器反饋信號作為手操器的跟蹤量，其他無需改動，簡單方便。

改造的控制方式如圖4所示：

圖4 改造后的控制原理圖

3.2 測速裝置改造

EC40A6-P4AR-600型編碼器，在轉動中提供的一系列脈沖，每個脈沖表示一個皮帶運動單元，脈沖的頻率正比于皮帶速度。根據此測量原理，我們改用LT18A3-8-J/EZ型接近開關（三線制24VDC）來測量輸送機風扇的轉速以達到測速的同樣效果，以實現把測速裝置已到殼體外部的目的，方便檢修人員維護和更換。具體做法是在輸送機風扇的風葉上裝配一個金屬感應件（注意只需一個即可），在風扇的外殼上打一個孔并利用電機本體來安裝接近開關，利用接近開關來測量風扇轉動的脈沖，最后在空皮帶運行時，通過XR2105控制器菜單重新建立皮帶的自測周期即可測得皮帶的轉速，達到同樣的積算效果。

3.3 保護回路電源和堵煤檢測裝置的改造

對于控制回路電源電源和保護回路電源不獨立存在的缺陷，我們根據給煤機控制原理圖，把保護回路單獨設了一路電源開關，并把保護電源消失的信號加到給煤機和速關閥的保護中，當保護測點或電纜故障造成保護電源開關跳閘時，DCS報警，同時關閉速關閥和停給煤機，保證了給煤機的安全運行。

對原有堵煤檢測裝置在煤種不好或運行環境惡劣的情況下，易造成給煤機保護誤動或拒動帶來的困擾，我們根據給煤機實際運行工況，并查閱了大量的相關資料，最后選用SIP型阻旋式料位開關來代替原有的堵煤檢測裝置，當給煤機前部落煤口有物料堆積碰到該料位開關時，發出跳閘信號從而達到保護目的。這種改造的好處是即時檢測裝置電器元件損壞，也不需要打開給煤機殼體，可直接在外部更換。

4 改造的效果

改造后的給煤機，用DCS直接控制變頻器，輸送機轉動均衡平穩，延長了轉動部件的壽命；控制線和反饋線從積算儀電流板上分開，電流板的故障率降低；將測速和堵煤檢測裝置移至殼體外部，檢測部件不再受高溫等外部環境的影響，損耗率減小也方便了檢修維護，至15年9月改造完成后，給煤機運行缺陷大大降低，即節約了維修成本，也保障了生產的安全運行，給公司帶來了可觀的經濟效益。

5 結束語

在鍋爐運行中，給煤機起著極其重要的作用，給煤機的正常運行與否，直接影響到生產運行的經濟效益。因此，如何保證給煤機安全、可靠、經濟地運行，是我們每個檢修技術人員的職責。愿我們的同行攜起手來，記錄檢修維護、改造優化中的一點一滴，共同分享我們的檢修成果吧。

[1]GB/T7721-2008連續累計自動衡器(皮帶秤).

[2]DL/T513-93NJG型耐壓式計量給煤機.

[3]JG195-2002連續累計自動衡器計量檢定規程.

[4]JC/T917-2003建材工業用帶式定量給煤機.

[5]DL/T 5109.5-2004電力建設工程施工及驗收規范、規程、標準.

Transformation of Coal Feeder Control and Weighing System

HU Ming*
(Wanhua chemical (Ningbo) Thermal Power Co. Ltd. Zhejiang Ningbo,315000,China)

Wanhua chemical (Ningbo) Thermal Power Co. Ltd. to defects of first stage boiler（3×220t/h--YG-220/9.8-M3）coal feeder operation and its modification scheme. Before the transformation,Control and weighing system is restricted by many factors,Seriously affect the operation of coal feeder. By Retrofitting,The control loop is optimized,Change the speed and the detection method of coal plugging point,The failure rate is greatly reduced,Guaranteed the production operation.

coal feeder; control loop; XR2105controller; revolution speed transduce; Coal plugging probe

TP223

A

1672-9129(2017)06-0106-03

10.19551/j.cnki.issn1672-9129.2017.06.036

胡明. 淺談給煤機控制與稱重系統的改造[J]. 數碼設計,2017,6(6)： 106-108.

Cite：HU Ming. Transformation of Coal Feeder Control and Weighing System[J]. Peak Data Science,2017,6(6)： 106-108.

2017-02-07；

2017-03-15。

胡明（1972-），男，浙江寧波，高級工程師。研究方向：自動化控制。

Email：huminghu@whchem.com