给煤机称重原理与问题分析处理

概述

大和衡器公司生产的带式称重给煤机可以用在重量控制和体积控制两种系统中，在重量控制系统中测量的是煤的重量，在体积控制系统中，测量的是煤的体积，大和衡器公司提供的给煤机采用重量控制系统，这种系统能适应任何的体积密度变化，对设定值的变化进行高性能的响应，实际的供煤速度由单位传输带上煤的瞬时重量乘以传输带供煤长度得到。

1 称重原理

用传送皮带传送的给煤质量都可以用下面方程（1）表示

其中，Q:在0～t1时间内传送的质量，kg；q:瞬时给煤速度，kg/min；W: 单位长度上给煤质量(装料密度)，kg/m；v: 皮带速度，m/min。

皮带进给距离[l]和皮带进给速度[v]的关系式是：l=vt,如果t=0时l=0则在t1时刻皮带的进给距离为l1=vt1。因此，上面的方程（1）可以转换成下面方程（2）形式：

方程（2）关系式表示图1中A、B、C所包围的面积就是皮带传输的质量。

注：W=f(l):任意进给量[l]处的装煤密度，Wdl：微元进给量（dl）传输的质量。

从上面所述可以清楚地看到，测量传输质量时，必须先测定瞬时装煤密度和此时刻皮带的微元进给距离，然后将测量值作为输入信号输入到具有乘法和积分功能的计算设备中，给煤机可以主要分为四个部分，即装煤检测器、皮带进给量检测器、综合控制器和驱动单元。

装煤检测器、皮带进给量检测器和驱动单元都作为给煤机的部件安装，装煤检测单元由承辊和两个负载传感器组成，两个负载传感器测量精密测重台上的质量（重力），并将信号传给综合控制器，每一个传感器的信号都和以往的数据、另一个传感器的信号进行比较，由此检验信号的有效性，如果信号有效，将信号乘以校正系数即得到单位长度皮带上的实际质量。

如果负载传感器测得的信号无效，控制过程自动转向体积运行模式，并发出测重系统出现故障的警报，在体积运行模式下，综合控制器根据实际测量的煤的密度采用相应的储存数据，提供该模式下的最佳控制方法。

皮带进给测量单元是一个装于驱动单元上的脉冲发生器，用以测量皮带的进给长度，并将测量的值传给综合控制器。

驱动单元接收驱动电动机控制器处综合控制器产生的信号，控制驱动电动机的转速使煤以恒定的速度供到磨煤机中，驱动电动机通过减速器和主动滚筒驱动皮带。

综合控制器对从检测系统传来的装煤信号和皮带进给长度信号进行计算，皮带进给速度通过电机测定，电机信号传递给综合控制器后，乘以一个校正系数得到皮带每秒进给的距离。来自负载传感器的信号（单位长度的质量）和来自电动机的信号（每秒钟皮带位移）相乘得到每秒钟的物料传递量，然后得到的这个值同需要量信号进行比较，如果有差异，综合控制器对电动机的控制进行调整。

为了显示供煤速度、提供给煤重量纪录，综合控制器还对实际传输数据进行时间上的积分运算，数据保存在综合控制器的不易失存储器中。

2 操作面板

CFC-300控制器操作面板分为左侧面板和右侧面板。

图2 左侧面板

2.1 左侧面板

2.1.1 状态显示

OP（称重），当执行称重功能时显示，CLB（标定），当开始调整时显示，F（给煤速度警报），当给煤速度超过警报值时显示，L（装料速度警报），当装料速度超过警报值时显示，S（皮带速度警报），当皮带速度超过警报值时显示，D（偏差警报），当偏差超过警报值时显示，SET（设定值警报），当设定值超过警报值时显示，DEV（偏差表），用7级显示偏差表。△：闪烁(亮1秒，息2秒)，严重过量，闪烁（亮1秒，息1秒），过量，□：亮，处于正常控制状态。△：闪烁（亮1秒，息1秒），严重不足，闪烁（亮1秒，息1秒），不足。

2.1.2 给煤速度显示

6位数7段显示，显示当前的供煤速度，可以通过内部设定选择重量单位。

2.1.3 消息显示

10位数，5*7点字符显示，显示当前的称量状态，设定内容，监视器显示内容和出错内容，如表1。

表1

2.1.4 监视器显示：12位数，7段显示（最大）。

正常情况下，显示积分值，当出现错误时，错误代码和信息一起显示，数字键（1-8）用于监视器显示，当按下这些键时，显示相关项目的数据。正常情况下，监视器显示积分值，当显示的不是积分值时，如果在10分钟内没有数字输入，自动显示积分值。 [p]

2.1.5状态显示：15-位数X 3-阶段 7-段显示（最大），显示下面的状态，代表符号是（L、S、C、P）。

表2

水平计量：显示“□”旁边的数字表示10种水平，当10水平控制输出显示时，输出20mA(或者10V)，水平计右侧的数字显示控制输出的百分数“%”或者是速度输入的“输入频率”。

2.1.6 功能转换键

2.2 右侧面板

图3 右侧面板

2.2.1 状态显示

RUN(运行)[绿色]，运行期间显示，VOLUMETRIC[黄色]，体积运行情况下显示，ALARM（警报）[橙色]，出现警报情况时显示，TRIP（故障）[红色]，出现故障时显示。

2.2.2 功能转换键

3 负载传感器的连接

3.1 称重传感器连接器（TB3，TB4）

3.2 连接方法

所用的传感器是一个6线类型传感器（遥测方法），用6芯电缆（中间连接线）连接到负载传感器。

图4 传感器接线 [p] 4 应用情况

目前菏泽电厂的三台仪表在日本维修，时间长达8个月之久，至尽未返回，在备品仓库有一台仪表面板没显示，无法拿到现场使用，最近有一台出现了SET键不起作用的问题，这块仪表是被日本专家在现场临时换件修好的仪表，目前又出现了同类问题，近一个多月，#4机组的A1、C1、B2、C2给煤机各有一个传感器故障，称重电压70mV，故障率集中在一个月内，实属罕见；目前没有一块好的备品仪表，如果CFC-300仪表再有一块故障，会给维护工作带来极大被动，针对以上问题，需尽快拿出解决办法，确保机组的安全和负荷；同时，经上级领导批准，暂时解除CFC-300仪表内堵煤信号停给煤机的条件，但保留CFC-300仪表感测到堵煤信号后发送到集控室DCS系统报警的条件，通过DCS完成停给煤机的功能。

4.1 原因分析

针对#4机组自4月份小修以来至今，给煤机先后多次出现称重传感器损坏现象，2005年6月17日与上海大和公司人员进行了讨论分析。

菏泽电厂汇报了近期来的传感器损坏情况，目前已发现A1、B1、C1、C2共计4只称重传感器损坏，损坏后信号输出的故障情况有两种，一是输出信号超过最大输出范围（0～20mV），最大到了70mV，二是输出信号呆死，输出在正常范围内，但是信号不跟随煤量变化。

上海大和公司钟工对称重传感器损坏原因分析有三点，1）高温会导致传感器损坏，探头的正常工作温度为60℃，高于60℃影响测量精度，探头工作的极限温度为70℃，超过70℃探头就会损坏，因此怀疑给煤机内有时有高温现象的发生，是造成这次探头损坏的原因。2）探头受到酸碱性气体腐蚀，导致内部测量元件金属电阻应变片损坏，但是从拆下的一只探头看，探头的波纹管保护外壳及焊接密封部分未发现有破损现象，认为可以排除该原因。3）称重传感器过载，出厂前传感器的标定重量是50Kg，承受极限重量为75Kg，从电厂的皮带载煤量来看不会超过50Kg，因此过载损坏的可能性也没有。

以上分析仅是推测性分析，准确的原因分析需把探头发回到公司进行解体检查、测试分析。

分析小组成员的原因分析包括：1）给煤机内温度有时可能超过了探头的极限温度70℃，造成内部测量金属片的损坏。这一原因需要增加给煤机内部温度测点进行监视分析，然后再决定具体的防范措施。2）探头内部金属测量应变片疲劳，应变特性发生变化。3）也不能排除测量应变片被腐蚀的可能，需厂家解体检查后确定。

下一步采取的措施有：1）利用机组低负荷机会，轮换更换已损坏的探头，把更换下的坏探头寄回厂家两只进行解体检查、测试、分析原因，并要求厂家把测试、分析报告发给菏泽电厂，同时检修要对已坏的探头进行解体检查，了解掌握内部的结构和原理。2）菏泽电厂检查、准备增加给煤机内部温度测量系统，如果目前在装电缆备用芯和备用元件能够满足要求，先完成一台磨煤机的改造，如不具备条件，要做好停机后改造的准备，一有停机的机会马上进行。3）锅炉专业坚持一周对#3、#4机组的给煤机温度进行外部测量，并记录数据进行比较。4）发电部在磨煤机启停时，要对给煤机温度加强检查、测试，并记录测试数据。增加后的给煤机温度监视，在DCS画面上的报警值定为50℃。

4.2 增加给煤机内部温度测量系统

4.2.1 具体施工方案

1）线路图及端子接线图，如图5、图6所示。

图5 线路图

图6 端子接线图4.2.2 技术要求

1）由于给煤机至给煤机控制柜信号电缆无备用芯，需重新敷设，在新增#3、#4炉给煤机温度元件相应位置12米地面处开孔，通过蛇皮管及电缆穿管将信号电缆引入#3、#4炉12米地面下的电缆桥架，至给煤机控制柜；电缆使用4芯耐高温屏蔽电缆。

2）给煤机控制柜转接至集控室控制柜部分，信号电缆使用目前在装电缆备用芯，每一温度元件需要备用芯3根，转接处要坚固、可靠，最好采用焊接。

3）因目前在装电缆备用芯，集控室所在控制柜端子板不能实现温度信号测量，需将电缆备用芯转接至PNL008B控制柜（3PNL008B G8剩余备用通道8路，4PNL008B G8剩余备用通道8路），电缆使用4芯屏蔽电缆，转接处要坚固、可靠，最好采用焊接。

4）温度元件保护套管插深为180ｍｍ，因元件安装位置周围环境为易燃物，安装温度元件保护套管时不得使用电、气焊，全部采用丝扣连接。

4.2.3 增加给煤机内部温度测量系统所需材料如表6。

注：由于备用通道信号所设类型与所增温度信号类型不同，需更改通道跳线设置，对卡件进行重新复位后，备用通道方可使用；复位卡件会造成其它通道信号出现故障，机组正常运行期间，不具备条件增加给煤机内部温度测量系统。

4.3 故障消除

上海大和衡器有限公司钟华、徐磊赴菏泽电厂进行给煤机现场检查维护，具体内容如下：

1）关于备件仪表CFC-300黑屏问题，经检查备件仪表CFC-300（编号EH373-00912T）面板没有任何显示，为电源板EV-566（PS5027）故障所致，经更换该电源基板，故障解决。

2）关于#3机组A1给煤机SET键失灵问题，经检查为CFC-300仪表键盘插座接触不良引起，经机组低负荷时停给煤机维护，故障消除，键盘工作正常。

3）关于#4机组A1、B2、C1、C2给煤机传感器故障问题，经检查#4机组A1、B2、C1、C2四台给煤机各有一个传感器发生故障，故障现象分别为零点正漂移，输出无变化等，经现场初步分析为高温所致（温度大于70℃）。

结束语

上海大和公司建议恢复原有密封风方案，配置温度传感器对给煤机本体进行测温，如温度高于60℃，则启动降温措施，如增加压差、增大密封风压等，上海大和公司将故障传感器带回公司，进一步分析故障原因。

关于三台CFC-300备件仪表维修周期过长，上海大和公司将采取必要措施以缩短维修周期，提高服务质量，避免今后再出现此类现象，三台维修CFC-300争取尽快寄回菏泽电厂；关于堵煤停机功能，建议不要解除此功能。

参考文献
［1］给煤系统运行和维护手册［Z］.上海：上海大和衡器有限公司，2000.
［2］山崎，松尾.CFC-300控制器出错代码［Z］.2002.上海：上海大和有限公司，1-31.
［3］原口，松尾.CFC-300控制器说明书［Z］.1999.日本：大和制横株式会社，1-159.(end)