閆 偉，孟祥榮，李 軍

（1.山東濟(jì)寧運河發(fā)電有限公司，山東 濟(jì)寧 272057；2.山東電力研究院，山東 濟(jì)南 250002）

0 前言

制粉系統(tǒng)的選型在電廠建設(shè)中至關(guān)重要，選型的好壞關(guān)乎機組的控制、燃燒穩(wěn)定和檢修維護(hù)，主要有中儲式制粉系統(tǒng)、中速直吹式制粉系統(tǒng)和雙進(jìn)雙出直吹式制粉系統(tǒng)。目前，在發(fā)電企業(yè)中雙進(jìn)雙出直吹式制粉系統(tǒng)成為國內(nèi)新建機組的重要選擇之一，在國內(nèi)應(yīng)用已有百家以上。

雙進(jìn)雙出制粉系統(tǒng)從原理上具有明顯的優(yōu)點，主要表現(xiàn)在：

（1）負(fù)荷響應(yīng)速度快。能在系統(tǒng)供電調(diào)峰時的寬負(fù)荷范圍內(nèi)快速度響應(yīng)，對鍋爐負(fù)荷變化響應(yīng)可通過改變一次風(fēng)量進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整時僅遲緩15 s，非常適合機組調(diào)峰使用。

（2）制粉儲存容量大。當(dāng)供煤環(huán)節(jié)發(fā)生故障時，磨煤機筒體內(nèi)煤粉的儲存量可在15 min內(nèi)持續(xù)滿足鍋爐燃燒供粉的需求。

（3）制粉系統(tǒng)運行期間煤粉細(xì)度穩(wěn)定，能使鍋爐燃燒穩(wěn)定。當(dāng)?shù)拓?fù)荷運行時煤粉細(xì)度顯著提高，鍋爐燃燒更加穩(wěn)定。

（4）煤種適用性廣、不受異物影響，檢修維護(hù)費很低等優(yōu)點。

但是，目前對該系統(tǒng)工藝、設(shè)備、裝置等掌握和了解不夠深入，運行也不理想。在實際運行中運河電廠300 MW機組配用的雙進(jìn)雙出直吹磨很難看到上述優(yōu)點。相反的是在這幾個方面發(fā)現(xiàn)如下問題：負(fù)荷響應(yīng)速度慢，最小遲緩時間30 s，最大遲緩時間在120 s以上；煤粉儲存容量小，甚至造成鍋爐負(fù)荷提升困難；運行中有時煤粉顆粒粗，燃燒不穩(wěn)定等。

雙進(jìn)雙出直吹式系統(tǒng)的負(fù)荷升降過程是依靠調(diào)節(jié)“容量風(fēng)”大小實現(xiàn)的。要達(dá)到理想的控制效果，必須做到磨煤機供煤粉量與鍋爐負(fù)荷必須一致，“容量風(fēng)”包含磨煤機筒體里一次風(fēng)、旁路風(fēng)、密封風(fēng)和風(fēng)中懸浮的煤粉?！叭萘匡L(fēng)”中最重要的參數(shù)是懸浮煤粉中可供燃燒煤粉的比例。而料位的穩(wěn)定是保證該參數(shù)的重要保證。

綜上所述，料位的測量與控制是決定雙進(jìn)雙出制粉系統(tǒng)性能好壞的關(guān)鍵所在。

1 壓差料位檢測基礎(chǔ)原理及檢測方法

華能運河電廠所用的YCCH旋轉(zhuǎn)容器智力化壓差測厚系統(tǒng)的基礎(chǔ)原理是取合適的壓力、穩(wěn)定流量的氣流，用兩根管路輸送到被測量介質(zhì)的參考點和測量點，將兩點之間的壓差（△P）測量出后，除以質(zhì)介的比壓就間接計算出被測量介質(zhì)的厚度。

△P/介質(zhì)比壓=被測量介質(zhì)的厚度

用壓差厚度測量法可測量無法直接接觸的流動狀態(tài)物料的厚度。

圖1 旋轉(zhuǎn)容器壓差測厚系統(tǒng)示意圖

雙進(jìn)雙出磨煤機的煤粉在密封及高速旋轉(zhuǎn)的筒體內(nèi)，用此種方法測量煤粉的厚度在響應(yīng)速度和準(zhǔn)確度優(yōu)于以前采用噪聲電耳測量方法。

圖1是料位測量系統(tǒng)的示意圖。共由三部分組成：由調(diào)節(jié)儀、調(diào)節(jié)閥、緩沖罐、孔板、壓差變送器組成一個衡壓PID調(diào)節(jié)系統(tǒng)；由孔板、輸送管路、上探針P1、下探針P2組成衡流氣源輸出環(huán)節(jié)；由壓差高度示管代替壓差變送器的測量、顯示環(huán)節(jié)。檢測原理是：P1點以前饋控制的方式將磨煤機筒體里變化的壓力傳輸?shù)娇装迳隙?，使閉環(huán)PID控制的緩沖罐內(nèi)壓力成為跟隨式動態(tài)衡壓源。在大變徑孔板限流下使微流量氣流成為衡流源。將微流量氣流送到探針 P1、P2端。

△P是上探針和下探針之間的壓差，就是在運行中顯示的200～1 000 Pa值。這個壓差值可分為兩個分量，一個分量是在筒體里懸浮氣流中的煤粉，另一個分量是堆積在下探針口以上的沉積煤粉厚度。這兩個量之和就是磨煤機“料位”。

從上述公式中可以看出，P1、P2的準(zhǔn)確測量是料位測量的關(guān)鍵，二者均受到衡流氣源和取樣管本身的影響。

要想準(zhǔn)確測量料位，首先要保證測量用的微流量氣流必須不受磨機筒體內(nèi)壓力變化的影響，是在壓力變化下的衡流源。本系統(tǒng)實現(xiàn)這一指標(biāo)是依靠PID系統(tǒng)調(diào)節(jié)孔扳兩端壓差不變。其中決定性的元件是調(diào)節(jié)儀和調(diào)節(jié)閥。

其次壓力取樣管的堵塞、泄露等也是料位測量的關(guān)鍵因素，也是其他差壓式料位測量裝置的常見問題。

2 常見問題分析

華能濟(jì)寧運河發(fā)電有限公司兩臺300 MW火力發(fā)電機組配置的雙進(jìn)雙出鋼球磨煤機壓差料位檢測裝置是從法國進(jìn)口的阿爾斯通公司產(chǎn)品。運行4年來磨內(nèi)煤位始終檢測不準(zhǔn)確，不能滿足煤位測量與自動控制的要求。

經(jīng)過實際運行的觀察以及分析，歸結(jié)原因主要為以下幾點。

（1）系統(tǒng)安裝設(shè)計不合理。主要表現(xiàn)在：壓差料位檢測輸入氣源管通徑選用太細(xì)，管路通過較多活接連接，增加了漏點的可能；密封箱入口處未安裝閥門，無法設(shè)定上、下料位檢測點，不方便日常管路查漏工作。

（2）衡流源控制器的各種參數(shù)設(shè)定不合理，無法保證氣源的穩(wěn)定。主要表現(xiàn)在：調(diào)節(jié)儀設(shè)定控制值不正常，始終運行在高位報警值，己將彈簧拉斷、內(nèi)部閥體損壞；由于參數(shù)設(shè)定錯誤，調(diào)節(jié)閥長時間不合理振蕩。

（3）運行中取樣管路磨損和損壞嚴(yán)重，致使P1、P2不能正常反應(yīng)磨煤機滾筒內(nèi)的壓力。表現(xiàn)在：瓶頸的存在使測量探針口經(jīng)常堵塞；檢測管路斷開泄漏；保護(hù)套、探針被砸掉；長期運行可能造成中空軸和檢測管路磨壞。如圖2所示為檢修時發(fā)現(xiàn)中空軸內(nèi)表皮和檢測管路磨損情況嚴(yán)重。

圖2 中空軸內(nèi)表皮和檢測管路磨損圖

3 處理措施以及修后效果

3.1 優(yōu)化外部測量管路

將原安裝時的細(xì)管路改為2×Φ22×3的雙管路。為減少漏點，將管路活接連接改為焊接連接。重新定制了外部測量管路與內(nèi)部測量管路之間的軟管，使其密封性更好并易于檢修。

為方便管路查漏，加裝了上下探針控制閥門。

在氣源側(cè)加裝過濾器，減少氣源中含油和水對裝置運行的影響。

3.2 修復(fù)內(nèi)部測量管路

抽出磨煤機絞籠，發(fā)現(xiàn)中空軸內(nèi)層表皮及測量管路已磨爛，只能重新敷設(shè)測量管并更換耐磨內(nèi)層表皮。

罐體內(nèi)探針保護(hù)套已全部脫落，易造成氣壓不穩(wěn)定及管路堵塞。重新更換了探針保護(hù)套，焊接時盡量提高焊接質(zhì)量。鑒于當(dāng)前煤質(zhì)較差，磨損量大，磨煤機中空軸內(nèi)層及探針保護(hù)套的檢查應(yīng)作為電廠日常檢修工作的重點。

3.3 衡流源優(yōu)化控制

更換壞掉的調(diào)節(jié)閥；調(diào)整PID參數(shù)，使恒壓源壓力基本為1.8 kPa，滿足測量要求。

根據(jù)制定的方案停機檢修后重新啟動，比較修前與修后磨煤機的料位曲線圖，可以明顯看出：修前無論煤量、容量風(fēng)如何變化，磨煤機料位均不變化；修后磨煤機料位已能很好跟蹤煤量、容量風(fēng)的變化。料位控制效果明顯提高。

圖3 修前磨煤機料位曲線

圖4 修后磨煤機料位曲線

4 結(jié)語

磨煤機內(nèi)料位通過趨勢曲線觀察其穩(wěn)定在一個高度上進(jìn)行微小振蕩。其中微小振蕩波形就是磨煤機筒體在臨界轉(zhuǎn)數(shù)（16～18 r/min）旋轉(zhuǎn)，筒體里鋼球處于周爾復(fù)始的拋落和瀉落狀態(tài)，使磨煤筒體內(nèi)壓力產(chǎn)生不斷微小變化。當(dāng)壓差料位檢測裝置的前饋系統(tǒng)和PID系統(tǒng)運行正常時，在趨勢曲線中微小幅值變化的同步響應(yīng)波形是料位壓差測厚系統(tǒng)響應(yīng)速度快，測量值準(zhǔn)確的重要標(biāo)志。大修后整套料位系統(tǒng)運行良好，為機組優(yōu)化控制、安全運行打下堅實基礎(chǔ)。

本文以雙進(jìn)雙出直吹制粉系統(tǒng)的磨煤機料位作為研究課題，從系統(tǒng)原理、故障產(chǎn)生原因及改造方案制定等方面進(jìn)行了分析，對壓差料位檢測裝置運行維護(hù)、故障判斷與處理具有一定的指導(dǎo)意義。