燃煤分爐計(jì)量系統(tǒng)可靠性研究

　　一、前言
　　
　　燃煤發(fā)電是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)，對(duì)燃煤的計(jì)量需求，無論從成本核算、經(jīng)營管理，還是節(jié)約能源方面，都具有十分深遠(yuǎn)的意義。華能德州電廠Ⅰ、Ⅱ期為4臺(tái)300MW機(jī)組，機(jī)組正常運(yùn)行，每天的煤量消耗約1萬噸左右，燃煤計(jì)量的可靠性非常關(guān)鍵。對(duì)于火電廠一般采用皮帶秤進(jìn)行煤計(jì)量，皮帶秤計(jì)量的是總煤量，而我廠是擁有多臺(tái)鍋爐的大型發(fā)電廠，要求計(jì)量進(jìn)入每臺(tái)鍋爐的準(zhǔn)確煤量，這樣就可以準(zhǔn)確衡量每臺(tái)鍋爐的經(jīng)濟(jì)效益。燃煤分爐計(jì)量系統(tǒng)，能實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的反映每臺(tái)鍋爐的用煤量，具有重要的現(xiàn)實(shí)和經(jīng)濟(jì)意義。
　　
　　目前我廠使用的燃煤分爐計(jì)量設(shè)備為徐州市三原電力測(cè)控技術(shù)公司成套生產(chǎn)，主要由電子皮帶秤系統(tǒng)、前置機(jī)開關(guān)量信號(hào)處理單元、系統(tǒng)主機(jī)三部分組成，對(duì)我廠四臺(tái)機(jī)組的煤耗情況進(jìn)行具體計(jì)量對(duì)比。計(jì)量數(shù)據(jù)正確與否直接影響到單位供電煤耗、單位成本等經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的計(jì)算，其重要性可想而知。在當(dāng)今競(jìng)爭激烈的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)中，減少煤耗降低經(jīng)濟(jì)成本越來越成為各電力企業(yè)重視的焦點(diǎn)，煤耗正平衡計(jì)算對(duì)燃煤計(jì)量的可靠性也提出了更高的要求。在此僅就我廠燃煤分爐計(jì)量系統(tǒng)可靠性方面的幾點(diǎn)問題做一下闡述，供大家參考。
　　
　　二、燃煤分爐計(jì)量的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理
　　
　　2.1系統(tǒng)組成
　　
　　燃煤分爐計(jì)量系統(tǒng)硬件組成：
　　
　　（1）電子皮帶秤系統(tǒng)（包括稱重橋架、稱重傳感器、測(cè)速傳感器、MT-2101型積算器四部分）
　　
　　（2）前置機(jī)開關(guān)量信號(hào)處理單元
　　
　　（3）系統(tǒng)主機(jī)等三個(gè)子系統(tǒng)（IndustrialComputer610、IPC-5683采集卡）
　　
　　電子皮帶秤系統(tǒng)安裝在＃9甲、乙皮帶輸送機(jī)上，負(fù)責(zé)煤量信號(hào)的采集和傳輸;MT-2101型積算器負(fù)責(zé)接收信號(hào)，并由其內(nèi)部微處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，zui終顯示出瞬時(shí)流量和累計(jì)流量并由通訊卡件送至系統(tǒng)主機(jī)；前置機(jī)開關(guān)量信號(hào)處理單元安裝在＃10甲、乙皮帶輸送機(jī)上，由信號(hào)前置機(jī)和每個(gè)犁煤器上接近開關(guān)組成。安裝在每個(gè)犁煤器上接近開關(guān)負(fù)責(zé)記錄犁煤器的狀態(tài)，從而判斷燃煤進(jìn)入哪臺(tái)爐,信號(hào)前置機(jī)接收所有接近開關(guān)發(fā)來的信號(hào)，并通過通訊卡件發(fā)送給系統(tǒng)主機(jī)；系統(tǒng)主機(jī)接收到這兩種信號(hào)，通過軟件處理分別計(jì)算出每臺(tái)爐的進(jìn)煤量，并且將計(jì)量數(shù)據(jù)在上位機(jī)顯示，同時(shí)發(fā)送至廠MIS網(wǎng)以便相關(guān)人員觀察維護(hù)和計(jì)算單位成本等經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。
　　
　　系統(tǒng)軟件組成：前置機(jī)信號(hào)采集軟件、分爐計(jì)量軟件。
　　
　　系統(tǒng)組成示意圖：　　2.2工作原理
　　
　　在電力生產(chǎn)過程中，燃煤分爐計(jì)量系統(tǒng)必須能夠做到準(zhǔn)確地動(dòng)態(tài)計(jì)量。要完成動(dòng)態(tài)計(jì)量必須解決好以下三個(gè)核心工作：
　　
　　（1）智能式皮帶秤儀表與系統(tǒng)主機(jī)之間的通訊問題。
　　
　　（2）犁煤器起落開關(guān)量信號(hào)的獲取。
　　
　　（3）數(shù)學(xué)模型的建立及在系統(tǒng)主機(jī)上的實(shí)現(xiàn)問題。
　　
　　2.2.1皮帶秤儀表數(shù)據(jù)和犁煤器開關(guān)量信號(hào)的獲取
　　
　　我廠燃煤分爐計(jì)量系統(tǒng)皮帶秤儀表與系統(tǒng)主機(jī)之間采用直接的串行通訊接口（RS232/RS485）,IPC-5683采集卡在其間起橋梁作用。
　　
　　前置機(jī)負(fù)責(zé)采集就地犁煤器接近開關(guān)發(fā)出的開關(guān)量信號(hào)并實(shí)時(shí)地傳送給系統(tǒng)主機(jī)，系統(tǒng)主機(jī)的網(wǎng)卡能夠及時(shí)準(zhǔn)確地接收前置機(jī)發(fā)送的開關(guān)量信號(hào)，從而感知犁煤器和皮帶的起停狀態(tài)。
　　
　　2.2.2數(shù)學(xué)公式推導(dǎo)
　　
　　皮帶秤的瞬時(shí)煤量計(jì)量信號(hào)
　　
　　a.皮帶秤計(jì)量信號(hào)為G（t）（kg／s）
　　
　　b.煤量統(tǒng)計(jì)值為　　式中：t1，t2分別為加倉計(jì)量開始與結(jié)束時(shí)刻，
　　
　　c.主機(jī)程控器運(yùn)算方案
　　
　　①時(shí)刻t1到，程控器采樣，平均每秒采樣一次；
　　
　　②每秒采樣數(shù)據(jù)為Gt1，Gt1＋1，Gt1＋2，…，Gt2；共采樣（t2－t1）次，則
　　
　　W＝Gt1＋Gt1＋1＋Gt1＋2＋…＋Gt2
　　
　　取皮帶秤的累計(jì)煤量脈沖信號(hào)
　　
　　a.皮帶秤累計(jì)脈沖信號(hào)每次發(fā)出的脈沖為Gn（kg）；
　　
　　b.煤量統(tǒng)計(jì)值為　　
　　c..程控器運(yùn)算方案
　　
　　時(shí)刻t1到，程控器開始對(duì)脈沖信號(hào)計(jì)數(shù)，至?xí)r刻t2計(jì)數(shù)結(jié)束，共計(jì)數(shù)N次，則煤量統(tǒng)計(jì)值為W＝Gn.N。
　　
　　分爐計(jì)量包括正常煤量計(jì)量與余煤量計(jì)量。正常煤量是指t1～t2間隔內(nèi)的煤量計(jì)量；余煤量是指延時(shí)時(shí)間（Δt1，Δt′1）內(nèi)的煤量計(jì)量。
　　
　　①正常煤量的計(jì)量開始時(shí)刻t1，是加爐條件成立或各爐判斷條件改變時(shí)的t0，并延時(shí)一段時(shí)間Δt1后，作為開始時(shí)刻，即t1＝t0＋Δt1。
　　
　　②正常煤量的計(jì)量結(jié)束時(shí)刻t2，是各爐判斷條件改變或系統(tǒng)停機(jī)后，作為結(jié)束時(shí)刻。
　　
　　③上述計(jì)量結(jié)束時(shí)刻t2，可作為另一爐的加熱條件成立t′0，設(shè)另一爐的計(jì)量開始時(shí)刻為t′1，則t′1＝t′0＋Δt′1，其中Δt′1為延時(shí)時(shí)間。
　　
　　④Δt1這段時(shí)間的煤量是加爐條件改變后，后一個(gè)爐的起始余煤量，應(yīng)在后一個(gè)爐的計(jì)量中加上這段煤量；Δt′1時(shí)間的煤量是加爐條件改變后，前一個(gè)爐的終止余煤量，應(yīng)在前一個(gè)爐的計(jì)量中減去這段煤量。
　　
　　⑤分爐計(jì)量W的計(jì)算公式如下：
　　
　　W＝W1＋W2－W3
　　
　　式中：
　　
　　W1為正常煤量，；
　　
　　W2為起始余煤量，；
　　
　　W3為終止余煤量，W3
　　
　　通過以上公式，系統(tǒng)主機(jī)可以比較地計(jì)算出每臺(tái)爐實(shí)時(shí)的上煤量及任意時(shí)段每臺(tái)爐的上煤累計(jì)量。
　　
　　三、燃煤分爐計(jì)量系統(tǒng)的可靠性分析
　　
　　幾年來，我們對(duì)燃煤分爐計(jì)量系統(tǒng)運(yùn)行情況進(jìn)行了詳細(xì)記錄，并對(duì)使用中產(chǎn)生的問題進(jìn)行了研究，下面將從犁煤器接近開關(guān)安裝及運(yùn)行人員操作方法、系統(tǒng)通訊傳輸、電纜防護(hù)措施等幾個(gè)方面進(jìn)行技術(shù)分析和對(duì)策探討。
　　
　　3.1犁煤器接近開關(guān)安裝
　　
　　華能德州電廠前置機(jī)開關(guān)量信號(hào)處理單元，安裝在＃10甲、乙皮帶輸送機(jī)上，每臺(tái)爐有4個(gè)煤倉16個(gè)犁煤器，4臺(tái)爐共有犁煤器64個(gè)，應(yīng)計(jì)量要求，每個(gè)犁煤器上必須安裝一只接近開關(guān)。檢修維護(hù)人員在犁煤器上安裝計(jì)量接近開關(guān)時(shí)，位置調(diào)整不當(dāng)，有的接近開關(guān)距離犁煤器太近，在犁煤器起落時(shí)，出現(xiàn)過多次被碰壞的現(xiàn)象；而有的接近開關(guān)距離又太遠(yuǎn)感應(yīng)不到信號(hào)。64只接近開關(guān)若有一只發(fā)生故障，根據(jù)公式就會(huì)造成計(jì)數(shù)時(shí)間t1、t2出錯(cuò)，并導(dǎo)致前置機(jī)開關(guān)量信號(hào)混亂，無法準(zhǔn)確記錄犁煤器的狀態(tài)，從而無法判斷燃煤進(jìn)入哪臺(tái)爐,引起計(jì)量誤差，嚴(yán)重影響了分爐計(jì)量的穩(wěn)定性。因此犁煤器接近開關(guān)必須全部統(tǒng)一定位安裝，將開關(guān)位置調(diào)整至合適位置。
　　
　　運(yùn)行人員對(duì)分爐計(jì)量系統(tǒng)不熟悉，在上煤時(shí)犁煤器未落到位或抬到位，造成計(jì)量接近開關(guān)感應(yīng)誤差。例如：某運(yùn)行人員在給＃1爐上完煤時(shí)，未將＃1爐某個(gè)犁煤器抬起到位，雖然燃煤可以從犁煤器下通過，但接近開關(guān)卻未斷開，前置機(jī)依然接受并發(fā)送＃1爐上煤開關(guān)量，分爐計(jì)量系統(tǒng)自然將煤量計(jì)量在＃1爐。當(dāng)然這種情況會(huì)引起系統(tǒng)計(jì)量混亂，我們可以通過對(duì)運(yùn)行人員適當(dāng)培訓(xùn)，維護(hù)人員調(diào)整犁煤器接近開關(guān)來解決。
　　
　　3.2系統(tǒng)通訊傳輸
　　
　　分爐計(jì)量系統(tǒng)由皮帶秤、信號(hào)前置機(jī)和系統(tǒng)主機(jī)組成，三者之間傳輸?shù)氖悄M量，mv級(jí)的弱電信號(hào)極易衰減，由于MT-2101型積算器與系統(tǒng)主機(jī)之間距離長約800米，而且燃料輸煤系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備較多，電磁干擾又相當(dāng)強(qiáng)，雖然增加了兩臺(tái)遠(yuǎn)傳驅(qū)動(dòng)器，但系統(tǒng)通訊亦不穩(wěn)定，近兩年多次出現(xiàn)通訊故障，或皮帶空載運(yùn)行瞬時(shí)流量不為零等現(xiàn)象。由公式　　
　　可以看出G（t）不準(zhǔn)確，累計(jì)量W自然無法準(zhǔn)確，這將嚴(yán)重影響分爐計(jì)量系統(tǒng)正常運(yùn)行。我們必須改變通訊方式，保證瞬時(shí)煤量G（t）準(zhǔn)確并且通訊暢通才能解決這一問題。
　　
　　3.3電纜防護(hù)措施
　　
　　由于計(jì)量接近開關(guān)信號(hào)電纜無防護(hù)措施，在犁煤器起落過程中，電纜有多次被砸斷或砸傷現(xiàn)象，造成計(jì)量的誤差，嚴(yán)重影響了分爐計(jì)量的穩(wěn)定性。系統(tǒng)通訊電纜接頭多屏蔽不好，使系統(tǒng)的抗*力降低，而輸煤系統(tǒng)的電磁干擾相當(dāng)強(qiáng)這就造成了多次計(jì)量接近開關(guān)信號(hào)誤發(fā)和系統(tǒng)通訊中斷。我們必須敷設(shè)新的通訊電纜并增強(qiáng)電纜防護(hù)措施來改變這種情況。
　　
　　四、實(shí)施對(duì)策
　　
　　4.1犁煤器接近開關(guān)統(tǒng)一安裝定位
　　
　　首先，小組成員參考系統(tǒng)資料，經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)制定出計(jì)量接近開關(guān)調(diào)整方案，并嚴(yán)格按照方案將所有接近開關(guān)與犁煤器的距離調(diào)整為1.5－2.5mm。使接近開關(guān)既不會(huì)因犁煤器起落而碰壞，也不會(huì)因距離太遠(yuǎn)而感應(yīng)不到信號(hào)。另外我們又對(duì)運(yùn)行人員進(jìn)行適當(dāng)培訓(xùn)，讓運(yùn)行人員在上煤時(shí)犁煤器抬起、落下均到位，避免了計(jì)量接近開關(guān)感應(yīng)誤差，這樣計(jì)量接近開關(guān)就能準(zhǔn)確地反應(yīng)犁煤器的狀態(tài)，保證了計(jì)數(shù)時(shí)間t1、t2的準(zhǔn)確性，根據(jù)公式也就確保了系統(tǒng)能夠穩(wěn)定地完成分爐計(jì)量。
　　
　　4.2改變系統(tǒng)通訊傳輸
　　
　　原分爐計(jì)量系統(tǒng)皮帶秤MT-2101型積算器與系統(tǒng)主機(jī)之間距離B約800米，傳輸?shù)哪M量信號(hào)衰減情況嚴(yán)重，雖然增加了遠(yuǎn)傳驅(qū)動(dòng)器還是時(shí)常出現(xiàn)通訊中斷現(xiàn)象。現(xiàn)在我們將分爐計(jì)量系統(tǒng)的系統(tǒng)主機(jī)和皮帶秤MT-2101型積算器放在一起，如下圖：　　
　　它們之間的通訊距離B縮短為2米，通訊信號(hào)無任何衰減，而且改造后系統(tǒng)通訊速度大大提高了。而就地前置機(jī)接收的是計(jì)量接近開關(guān)發(fā)出的開關(guān)量信號(hào)，通過前置機(jī)將其轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，然后再傳輸至系統(tǒng)主機(jī)，這樣雖然增加了通訊距離A，但通訊信號(hào)依然非常穩(wěn)定，改造后系統(tǒng)通訊的穩(wěn)定性有了保證。
　　
　　4.3電纜防護(hù)措施
　　
　　*，燃料輸煤系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備相當(dāng)多，電磁干擾相當(dāng)強(qiáng)，而分爐計(jì)量系統(tǒng)傳輸?shù)挠质悄M量信號(hào)，電纜接頭接不好或屏蔽不好都極易受影響。前置機(jī)與計(jì)量接近開關(guān)之間、前置機(jī)與計(jì)量主機(jī)之間重新敷設(shè)屏蔽電纜，大大提高了電纜抗電磁*力，保證了信號(hào)的準(zhǔn)確性和儀表的穩(wěn)定性。
　　
　　由于信號(hào)通訊電纜極易受電磁干擾，所以我們?cè)诜e算器與傳感器之間重新敷設(shè)屏蔽電纜，電纜盡量走電纜橋架，對(duì)裸露的電纜加焊保護(hù)套管，信號(hào)線加裝金屬軟管，改造后電纜抗電磁*力大大提高了，積算器顯示再未出現(xiàn)異常波動(dòng)。
　　
　　五、結(jié)束語
　　
　　針對(duì)燃煤分爐計(jì)量系統(tǒng)可靠性分析，我們制定了相應(yīng)的對(duì)策，2002年9月已經(jīng)實(shí)施完畢，通過幾個(gè)月的運(yùn)行觀察和校驗(yàn)記錄，以前存在的問題已經(jīng)得以解決，燃煤分爐計(jì)量系統(tǒng)一直運(yùn)行穩(wěn)定，燃煤分爐計(jì)量的可靠性得到了有力的保證。但是分爐計(jì)量系統(tǒng)的精度，首先取決于皮帶秤的精度，皮帶秤的準(zhǔn)確性必須保證。因此我們制定了完善的校驗(yàn)規(guī)程，另外專門為校驗(yàn)工作配備了秒表，嚴(yán)格控制校驗(yàn)時(shí)間，在實(shí)際工作中，每月對(duì)皮帶秤進(jìn)行實(shí)際煤量校驗(yàn)2次，這樣就確保了燃煤分爐計(jì)量系統(tǒng)有足夠的精度與穩(wěn)定性。