發電廠入爐煤與給煤機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

某發電廠共安裝2 臺入爐煤皮帶秤及12 臺給煤機皮帶秤，其中入爐煤皮帶秤為北京通尼科技有限公司生產的WE-520/14型電子皮帶秤，給煤機分單元機組配置（1、2 號機組各6 臺），為上海新拓電力設備有限公司生產的CS2024 型電子稱重式給煤機。自機組投產以來，該廠對入爐煤皮帶秤以及給煤機皮帶秤均按照“重要設備”進行檢修于維護，嚴格執行定期自檢和第三方檢定。最近一次審計期間，給煤機上煤量與入庫量差異率為-0.27%，滿足國家對計量器具精度的要求以及設備生產廠家設計準確度要求。但是，入爐煤皮帶秤與給煤機皮帶秤上煤量差異較大，最大時一年累計偏差達16.4 萬噸。

1 工作原理

皮帶秤一般由稱量框架、稱重傳感器、測速傳感器和顯示儀表組成。給煤機皮帶秤對于煤定量給料，給料過程為皮帶連續給料。給煤機將來自原煤倉的煤進行輸送，并通過稱重橋架進行重量檢測，同時由裝在尾輪的測速傳感器對皮帶進行速度檢測。被測量的重量信號和速度信號一同送入積算器進行微分處理，顯示以噸每小時為單位的瞬時流量，并根據偏離量的大小輸出相應的PID 控制信號，控制給煤機變頻器改變電機轉速來調整給料量，使其完成恒定給料。

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

2 原因分析

測量偏差主要受測量環境、生產過程中的實際運行情況以及校驗方法等因素的影響。實際生產過程中，皮帶轉速測量精度高、擾動少，煤量測量的準確性主要受稱重傳感器工作狀態影響。稱重傳感器通過檢測支撐點與稱重托輥之間的形變來實現煤量稱重。因此，皮帶上煤流分布是否均勻、皮帶張力是否穩定以及皮帶運行方式都會影響稱重傳感器的測量準確度和穩定性。

2.1 皮帶秤上煤層分布的影響

實際運行過程中，給煤機皮帶秤上煤層分布均勻，煤量測量準確性高于入爐煤皮帶秤。通過稱重傳感器的工作原理可知，在設備運行過程中，如果皮帶上載荷分布是均勻的，稱重傳感器的輸出信號就是穩定、連續的，有利于提高測量的可靠性與準確性，反之亦然。

給煤機的作用是精確定量地向磨煤機輸送燃料，為了保證煤量測量的可靠性，在產品的設計和生產階段就采取了相應的技術措施。在重力作用下，儲存在原煤倉中的燃煤經給煤機進料口下落至皮帶表面。為保證煤流分布均勻，給煤機進料口除了安裝導向擋板外，還有垂直于煤流方向的前擋板，使煤層斷面厚度穩定在160～180 mm（圖1）。

圖1 給煤機進料口結構

電機運行電流可以表征皮帶上載荷的變化情況，給煤機在運行過程中電機電流穩定（圖2），說明給煤機皮帶上煤流分布均勻，確保了給煤機煤量測量的準確性。

輸煤皮帶是利用驅動滾筒與皮帶之間的摩擦力曳引輸送帶和物料運動，主要作用是運輸燃料。輸煤皮帶上煤流均勻程度主要依靠人工控制斗輪機回轉取煤量來實現。

該廠兩臺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。實際運行過程中，輸煤皮帶載荷分布以及電機電流波動情況遠不如給煤機穩定（圖3、圖4），從而引入了計量誤差，降低了入爐煤皮帶秤測量準確性。

圖3 皮帶秤運行過程中煤流分布情況

圖4 輸煤皮帶運行過程中電機電流波動

2.2 皮帶秤皮帶張力變化的影響

在實際運行過程中對皮帶秤進行動態計量。皮帶上物料的重量是通過皮帶將力傳遞給稱體的，因此皮帶在運行時所產生的各種變化（如皮帶跑偏、皮帶跳動、皮帶張力變化等），都會對皮帶秤的計量準確性帶來影響，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 中技術參數對比，給煤機頭尾滾筒中心距與皮帶長度均遠遠小于入爐煤皮帶，并且入爐煤皮帶采用垂直重錘張緊，工作中張緊力變化大，不能及時自動調節，導致在實際運行過程中入爐煤皮帶秤受皮帶張力變化影響大，降低煤量測量的準確性。

表1 給煤機與入爐煤皮帶技術參數對比

2.3 在非額定出力工況運行的影響

輸煤皮帶張緊裝置是按照設備在額定出力情況下進行整定的，當輸煤皮帶實際出力較小時，由于皮帶跳動、張緊裝置調節滯后，會導致皮帶秤測量偏大。

該廠1 號、2 號機組分別配置6 臺給煤機，均采用變頻器控制電機轉速，能夠根據機組負荷變化情況靈活調整給煤機運行方式以及出力大小，從而保證了給煤機皮帶秤測量準確性。

但火力發電廠生產過程具有連續性，受運行條件限制，輸煤皮帶驅動電機為工頻電機，無法調節電機轉速，輸煤皮帶會出現低于額定出力運行的情況。結合本次審計期間數據樣本，2018 年入爐煤皮帶秤與給煤機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行時間占總運行時間比例較大，2018 年11 月占比較小。由圖5 可知，入爐煤皮帶長時間小出力運行會影響入爐煤皮帶秤測量準確性。

圖5 皮帶秤測量偏差與皮帶小出力運行時間的關系

2.4 環境影響

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產生大量的煤粉揚塵。2 臺入爐煤皮帶秤采用杠桿式稱重橋架（圖6）。在設備實際運行過程中，秤架的鉸座、耳軸受粉塵影響，易出現卡澀的情況，在應力作用下，稱重傳感器持續形變，從而導致測量值出現正偏差。

圖6 入爐煤皮帶秤機械結構

在輸煤皮帶持續運行過程中，煤塊散落，溢煤會堆積在皮帶兩側的秤架上，也會導致稱重傳感器持續形變，造成測量值偏大。給煤機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是2 根支撐輥，沒有獨立的稱架。因此，在實際運行過程中，給煤機皮帶秤受粉塵及溢煤影響較小。

2.5 校驗方法及管理因素的影響

給煤機皮帶秤與入爐煤皮帶秤都屬于在線動態計量衡器，其校驗、檢定方法多采用靜態（模擬載荷）校驗或檢定。在進行皮帶秤校驗前，維護人員會對稱架、鉸座、耳軸進行檢查和處理，校驗過程采用稱重校準塊或鏈碼校驗，實際無煤流通過，整個過程在一個相對理想的狀態下進行。實際動態運行中，入爐煤皮帶秤產生的綜合誤差因素較多，導致動態計量數據的誤差遠比靜態誤差要大。

3 總結

入爐煤皮帶秤是安裝在煤場與機組之間的計量設備。入爐煤皮帶秤與給煤機皮帶秤之間相隔原煤倉，在運行中實時對比皮帶秤之前數據差異存在難度，因此造成入爐煤皮帶秤計量精度超差時難以及時發現，以致偏差逐漸累積。針對上述情況制定整改措施，定期對給煤機皮帶秤和入爐煤皮帶秤計量數據進行對比分析，同時在進行皮帶秤檢定時，相互校對皮帶秤誤差數據，確保皮帶秤上煤量能真實反映現場生產運營情況。