劉學(xué)勇， 王迪凱， 王志芳

(華能太倉電廠， 江蘇太倉 215424)

CS2024型給煤機(jī)[1]具有電子稱量及自動調(diào)速功能，在火電廠運(yùn)用中能根據(jù)鍋爐燃燒控制系統(tǒng)指令自動調(diào)節(jié)給煤量將煤塊精確輸送到磨煤機(jī)，滿足鍋爐負(fù)荷要求。

根據(jù)燃料標(biāo)桿電廠要求，必須保證鍋爐入爐煤計(jì)量準(zhǔn)確[2-4]，這就要求每3個月對給煤機(jī)進(jìn)行定度，主要是重新測量給煤機(jī)皮帶毛重、速比和稱重系數(shù)。定度結(jié)果是與上一次定度數(shù)值相比較，多次定度后如果偏差在±0.5%[5]內(nèi)，則認(rèn)為定度合格。

在給煤機(jī)定度時，只有保證給煤機(jī)的機(jī)械因素和測量因素在符合要求的狀態(tài),才有可能保證定度結(jié)果準(zhǔn)確、可靠。給煤機(jī)長周期運(yùn)行后,給煤機(jī)皮帶等機(jī)械因素和轉(zhuǎn)速探頭等測量因素會發(fā)生變化，給煤機(jī)精度是否仍符合精度要求需要其他校驗(yàn)方法進(jìn)行復(fù)檢[6]。

1　稱重原理

CS2024型給煤機(jī)是電子稱重式機(jī)械裝置，機(jī)械部件的調(diào)整非常重要，尤其是稱重平臺(見圖1)。

圖1　給煤機(jī)稱重系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

皮帶置于3根托輥之上，物料在皮帶上通過2根支撐托輥時稱重傳感器通過高靈敏度的位移變化來稱量物料，皮帶上有煤和無煤的位移變化量只有0.12 mm[7]左右，這就要求皮帶上的煤經(jīng)過稱重區(qū)時全部施加在稱重傳感器上，還要求稱重傳感器不受外力干擾。因此，稱重系統(tǒng)穩(wěn)定性和精確性是保證計(jì)量精度的關(guān)鍵。

2　計(jì)量誤差原因分析

產(chǎn)生給煤機(jī)計(jì)量誤差的原因多種多樣，主要有外部因素、機(jī)械因素和測量因素三大原因[8-9]，其中機(jī)械因素對給煤機(jī)計(jì)量精度影響最大。

2.1 外部因素

2.1.1 環(huán)境影響

給煤機(jī)機(jī)體內(nèi)溫度、濕度較大，環(huán)境惡劣，各機(jī)械部件容易生銹，引起轉(zhuǎn)動部件卡澀；雨天煤潮濕引起粘帶等現(xiàn)象均會引起測量不準(zhǔn)。日常運(yùn)行時要調(diào)整合適的給煤機(jī)密封風(fēng)壓，保持給煤機(jī)機(jī)體內(nèi)溫度適宜、空氣干燥。

2.1.2 振動影響

環(huán)境振動對稱重傳感器影響較大，會引起測量出現(xiàn)波動，給煤機(jī)在基建安裝時一般都要求做好防振措施。

2.1.3 人為影響

在給煤機(jī)調(diào)整機(jī)械部件或者給煤機(jī)更換CPU卡件后未進(jìn)行標(biāo)定，對計(jì)量精度將產(chǎn)生較大影響。

2.2 機(jī)械因素

2.2.1 皮帶

給煤機(jī)計(jì)量精度與皮帶對中情況、張緊度等有直接關(guān)系[10]。張緊度大會引起彈簧變形，影響皮帶壽命和稱重傳感器測量；張緊度小造成皮帶打滑，皮帶速度與電動機(jī)速度之比不再是常數(shù)，皮帶速度晃動；皮帶張緊適中，才能保證與托輥緊密接觸、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。皮帶不對中，易使皮帶跑偏受損開裂，同時也無法平穩(wěn)通過稱重跨區(qū)(兩支撐輥間)。

為保證計(jì)量精度，皮帶調(diào)試應(yīng)做好以下幾點(diǎn)：

(1) 皮帶柔韌，兩邊周長一致，且需平直。

(2) 皮帶對中不跑偏。

(3) 皮帶V形導(dǎo)向突起在三輥導(dǎo)向槽內(nèi)。

(4) 皮帶張緊調(diào)整到標(biāo)準(zhǔn)位置，防止打滑。

(5) 張緊輪和驅(qū)動輪不能松動。

2.2.2 托輥

給煤機(jī)稱重平臺由中間稱重輥與兩側(cè)支撐輥組成。加定度塊模擬皮帶有煤，用直尺校平，調(diào)整3根托輥水平直線誤差在±0.05 mm內(nèi)，保證給煤機(jī)運(yùn)行時稱重傳感器所稱質(zhì)量為皮帶上煤的質(zhì)量(見圖2)。從圖2可以看出：當(dāng)中間稱重托輥高于或低于兩邊托輥時，皮帶張力對稱重系統(tǒng)產(chǎn)生相反的作用，對實(shí)際測量產(chǎn)生的影響見表1。

圖2　3根托輥接觸點(diǎn)相對變化示意圖

表1　托輥不在同一水平對誤差的影響 %

為了稱重準(zhǔn)確，3根托輥調(diào)試要求做到：

(1) 3根托輥水平誤差在±0.05 mm內(nèi)。

(2) 3根托輥光滑無凸起。

(3) 3根托輥都要貼著皮帶，跟著皮帶轉(zhuǎn)。

(4) 3根托輥無卡澀，不松動。

2.3 測量因素

2.3.1 稱重傳感器

稱重傳感器建議配對使用[11]，日常維護(hù)時需觀察兩側(cè)傳感器數(shù)值是否差太多，在加定度塊的后數(shù)值是否差太多，一般兩側(cè)偏差不應(yīng)大于200 mm，否則易導(dǎo)致容積式運(yùn)行。

稱重傳感器調(diào)試要點(diǎn)：

(1) 稱重傳感器要自然垂直。

(2) 拉桿就位螺母保持一定的可轉(zhuǎn)動性，不能擰太緊。

(3) 稱重塊(掛碼)質(zhì)量與程序設(shè)定值一致(34.7 kg)。

(4) 定度前保持稱重塊干燥、清潔。

2.3.2 測速探頭

給煤率穩(wěn)定與電動機(jī)轉(zhuǎn)速直接相關(guān)，就地啟動給煤機(jī)，將給煤機(jī)分別在100 r/min、1 000 r/min和1 450 r/min定速運(yùn)行，檢查測量值誤差應(yīng)在±5 r/min[12]。

指令(A1板)與反饋(A2、A3板)信號對給煤機(jī)的精度影響同樣很大，在給煤機(jī)維護(hù)時，可以利用分布式控制系統(tǒng)(DCS)進(jìn)行A1、A2、A3板的線性標(biāo)定：DCS發(fā)指令信號，就地CPU進(jìn)行接受存儲完成A1板校驗(yàn)；DCS接受反饋的4 mA、20 mA信號，就地根據(jù)DCS側(cè)的電流值調(diào)整頻率值，直至精度誤差滿足±0.04 mA。

3　定度工作

給煤機(jī)定度其實(shí)就是重新測量毛重和速比，用已知稱重塊來重新標(biāo)定稱重傳感器AD碼計(jì)算出稱重系數(shù)。

給煤機(jī)皮帶運(yùn)轉(zhuǎn)兩周所稱質(zhì)量得到給煤機(jī)的毛重。當(dāng)空帶運(yùn)行時，給煤機(jī)總稱重質(zhì)量減去毛重即得到零位值；當(dāng)給煤機(jī)運(yùn)行時，總稱重質(zhì)量自動減去毛重，得到實(shí)際給煤量。

在測量毛重的同時，也對皮帶速度進(jìn)行測量。反復(fù)測量皮帶上某一個記號通過兩個固定點(diǎn)的時間，來評定重復(fù)性能及補(bǔ)償由于皮帶厚度不均勻而產(chǎn)生的變化，通過這個數(shù)據(jù)，就能算出皮帶速度與電動機(jī)速度之間的比值，給煤機(jī)運(yùn)行時皮帶沒有滑動，所以皮帶速度與電動機(jī)轉(zhuǎn)速之比是一個常數(shù)，這個轉(zhuǎn)速比存放在存儲器29單元中用來計(jì)算電動機(jī)在某一轉(zhuǎn)速下的皮帶速度。

毛重測出后，稱重跨系數(shù)也就得到了，定度過程中將兩個定度塊(34.7 kg×2)裝在稱重輥上，皮帶運(yùn)轉(zhuǎn)兩周測量出輸出平均值，定度塊質(zhì)量除以這個輸出值得到稱重跨系數(shù)存放在23單元中。

給煤機(jī)定度的幾個關(guān)鍵點(diǎn)[13]：

(1) 不存在上文所述引起誤差的原因。

(2) 為了得到準(zhǔn)確的運(yùn)行周期，拆除原有反光紙，新反光紙建議貼4張，并且間距大于1 m。

(3) 定度結(jié)果三項(xiàng)參數(shù)誤差應(yīng)在±0.2%，否則進(jìn)行重新定度。

4　精度校驗(yàn)

4.1 校驗(yàn)前準(zhǔn)備

給煤機(jī)總煤量清零，給煤機(jī)空帶，遠(yuǎn)方啟動給煤機(jī)，查看給煤量總煤量顯示應(yīng)該在0附近波動，如果煤量只朝一個方向累積，說明皮帶自重偏差將會影響復(fù)檢精度，此時應(yīng)重新檢查給煤機(jī)稱重系統(tǒng)及其他可能因素，解決引起皮帶自重誤差的原因后重新定度。

4.2 實(shí)物校驗(yàn)

實(shí)物標(biāo)定是一段時間內(nèi)將給煤機(jī)輸送的煤全部鏟出進(jìn)行質(zhì)量稱量，為保證標(biāo)定精度，標(biāo)定時間一般較長，人手要充足，工作量巨大，所以在電廠一般不會采用實(shí)物校驗(yàn)。

4.3 實(shí)碼校驗(yàn)

實(shí)碼校驗(yàn)[14]采用能夠仿真實(shí)際煤量的砝碼，砝碼總質(zhì)量200 kg，每個砝碼5 kg，精度0.01%，共計(jì)40個。修改給煤機(jī)設(shè)定參數(shù)，01單元設(shè)為100 r/min，25單元設(shè)為07(將給煤率放大100倍)，遠(yuǎn)方啟動給煤機(jī)，皮帶轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后從入口處依次放入砝碼，砝碼放在皮帶中心位置且互相緊貼，當(dāng)所有砝碼走完后，200 kg砝碼累積誤差不能超過±1 kg。如果超差，應(yīng)重新定度給煤機(jī)。

實(shí)碼校驗(yàn)的實(shí)質(zhì)就是把煤替換成標(biāo)準(zhǔn)砝碼，過程仍然較繁瑣，費(fèi)時費(fèi)力，且砝碼如果沒有放在皮帶正中心，易引起兩側(cè)稱重傳感器稱重誤差，所以實(shí)碼校驗(yàn)具有一定的局限性，一般在給煤機(jī)大修后進(jìn)行一次實(shí)碼校驗(yàn)。

4.4 掛碼校驗(yàn)

掛碼校驗(yàn)[15]法利用掛在給煤機(jī)殼體上的稱重塊進(jìn)行校驗(yàn)，不用搬運(yùn)砝碼，沒有質(zhì)量限制，校驗(yàn)時間更長，校驗(yàn)精度更高，更加接近給煤機(jī)實(shí)際工作狀態(tài)。

4.4.1 校驗(yàn)原理

在定度時除了測量皮重、速比和質(zhì)量系數(shù)外，還測量皮帶走2圈的時間(第1張反光紙走到第9張反光紙時間，反光紙必須貼4張)，從而可得到皮帶在1 000 r/min時，走10圈所需時間T10，此值定度好后存放在16單元中，用于掛碼校驗(yàn)時延遲停機(jī)。還可以知道放上兩側(cè)稱重塊相當(dāng)于在兩支撐托輥間D(91.44 cm)皮帶上放上了G=34.7 kg(稱重塊質(zhì)量)×2=69.4 kg煤的質(zhì)量。

定度得到的速比是給煤機(jī)皮帶速度除以電動機(jī)轉(zhuǎn)速的值，所以皮帶速度V皮(cm/s)：

V皮=速比(29單元)×電動機(jī)轉(zhuǎn)速×10-6

(1)

10圈皮帶總長度L10(cm)：

L10=V皮×T10

(2)

根據(jù)給煤機(jī)稱重原理，得到皮帶走10圈輸送煤的理論質(zhì)量G10(kg)：

(3)

4.4.2 校驗(yàn)步驟

CS2024型給煤機(jī)CPU程序?qū)ν忾_放，維護(hù)人員能夠修改內(nèi)部參數(shù)，所以只要按下列步驟進(jìn)行操作就能輕松實(shí)現(xiàn)掛碼校驗(yàn)：

(1) 將皮帶上煤走空。

(2) 參數(shù)設(shè)定為01單元1 000(1 000 r/min)；03單元05(定速模式)；24單元04(延時停機(jī))；25單元 07(給煤率AD碼放大100倍)。

(3) 掛上稱重塊。

(4) 按Remote鍵。

(5) 遙控啟動。

(6) 待轉(zhuǎn)速到達(dá)1 000 r/min時按Shift Total Reset將總煤量清零。

(7) 給煤機(jī)運(yùn)行至設(shè)定時間后自動停止，該設(shè)定時間就是存儲在參數(shù)16單元中給煤機(jī)定度走10圈的總時間T10。

4.4.3 校驗(yàn)實(shí)例分析

在機(jī)組檢修期間，挑選1臺已經(jīng)定度完成的CS2024型給煤機(jī)做掛碼校驗(yàn)，通過3次掛碼校驗(yàn)，分別得到3組累計(jì)煤量G掛數(shù)據(jù)：3 831.37 kg、3 831.19 kg和3 831.26 kg。

根據(jù)式(3)，計(jì)算得出理論累計(jì)煤量G10為3 833.66 kg。查參數(shù)26單元中給煤機(jī)定度后的累計(jì)煤量G定為3 835.02 kg。

根據(jù)數(shù)據(jù)計(jì)算給煤機(jī)定度值G定與理論值G10間誤差ΔG=0.04%，符合精度±0.25%的要求，說明定度后給煤機(jī)系統(tǒng)計(jì)量精度滿足要求。

計(jì)算掛碼校驗(yàn)時累計(jì)煤量G掛平均值與定度值G定間誤差ΔG2=-0.10%。

計(jì)算掛碼校驗(yàn)時累計(jì)煤量G掛平均值與理論值G10間誤差ΔG3=-0.06%。

誤差ΔG2與ΔG3均符合精度±0.25%的要求，說明掛碼校驗(yàn)得到的累計(jì)煤量與理論值和上一次的定度值間偏差均在精度范圍內(nèi)，確認(rèn)了給煤機(jī)稱重系統(tǒng)精度仍在精度要求范圍內(nèi)，則可以判定本次給煤機(jī)標(biāo)定工作無需再進(jìn)行。

4.4.4 校驗(yàn)優(yōu)點(diǎn)

實(shí)碼校驗(yàn)需要逐一放置砝碼，放置位置和時間都有要求，40個砝碼帶來的校驗(yàn)工作量很大，而掛碼校驗(yàn)只需將稱重塊通過切換手柄放置在稱重傳感器上就可以進(jìn)行校驗(yàn)，方便快捷。掛碼校驗(yàn)法稱重總質(zhì)量達(dá)3 800 kg多，稱重精度達(dá)0.01 kg，而實(shí)碼校驗(yàn)稱重總質(zhì)量只有200 kg，精度只有0.05 kg，經(jīng)過對比明顯看出，掛碼校驗(yàn)法準(zhǔn)確度更高、更可靠。

掛碼校驗(yàn)法為給煤機(jī)定期定度工作帶來了新思路，在給煤機(jī)到期定度前，只要先進(jìn)行掛碼校驗(yàn)對當(dāng)前給煤機(jī)精度進(jìn)行復(fù)檢，復(fù)檢通過則可判定給煤機(jī)精度正常，無需再進(jìn)行定度工作，節(jié)省人力、物力；若復(fù)檢不通過，再進(jìn)行常規(guī)的定度工作。

5　結(jié)語

筆者闡述了影響給煤機(jī)計(jì)量精度的主要原因，歸納總結(jié)了解決誤差的方法，只有在給煤機(jī)機(jī)械因素、測量因素狀態(tài)良好的情況下，才能保證給煤機(jī)定度結(jié)果準(zhǔn)確可靠。當(dāng)給煤機(jī)長時間運(yùn)行后，給煤機(jī)計(jì)量精度可以通過其他方法進(jìn)行復(fù)檢，經(jīng)過比較，掛碼校驗(yàn)法不僅節(jié)約人力、物力，而且復(fù)檢精度高、易操作，值得推廣，對使用同類給煤機(jī)的其他電廠具有借鑒意義。

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