FMM50重锤式料位计的改造及应用

2015-03-16王央波

湖南电力 2015年1期

关键词：绕线重锤钢带

王央波

(湖南华银能源技术有限公司，湖南长沙 410007)

FMM50重锤式料位计的改造及应用

Retrofit and application of FMM50 electromechanical level system

王央波

(湖南华银能源技术有限公司，湖南长沙 410007)

介绍了某公司LCC示范装置干燥炉、热解炉料位计测量装置的组成、工作原理，分析该测量系统存在的问题，提出改进方法，通过改造后效果良好。

重锤式料位计；干燥炉；热解炉

某公司 LCC(Low Loal Clear，低阶煤净化)技术试验研发基地 (以下简称LCC示范装置)处理原煤量为1 000 t/日，生产的产品为低温半焦和低温煤焦油。该装置的干燥炉、热解炉料位是一个对系统安全稳定运行起着重要作用的参数。由于干燥炉、热解炉配套的辅助测量系统是从美国原装进口设备。目前设备上的料位计就是采用E＋H公司的FMM50型重锤式料位计。该型号的料位计主要是采取垂直安装的方式，重锤的最大重量为50 kg，但是从多次试验的数据来看，该电机匹配的最佳重锤重量应该为10 kg左右，电机才不至于发热，系统工作相对来说比较稳定。由于干燥炉、热解炉都是高温密闭设备，热解炉内的烟气温度达到了527℃左右。这2台旋转炉内部结构复杂、粉尘浓度高，煤在高温热解时会产生可燃气体，这种气体遇低温就会凝固形成煤焦油，时间久了煤焦油就会粘在料位计的钢带上，增加系统的阻力，重锤就有可能放不下，造成重锤在测量时探测不到真实的物位，表计上显示满料位 (100%)，使运行人员误认为系统满料，从而严重影响系统的稳定运行。另外由于钢带本身在长时间处于高温状态下也容易变形，而且煤焦油及高温烟气也容易对钢带造成腐蚀，影响设备寿命。系统改造前热解炉料位参数部分时段的DCS历史趋势如图1所示。

从图1可知，该料位计的工作性能很不稳定，完全不能满足LCC装置的安全稳定运行，所以有必要对其进行改造。

图1 改造前热解炉料位部分时段历史趋势图

1 重锤式料位计测量系统的组成及工作原理

重锤式料位计主要由重锤、钢带、微动装置、传感器、显示及控制装置等组成。其工作原理是:传感器放置容器的顶部，重锤由电机通过不锈钢带或钢丝绳牵引吊入在容器内，仪表控制传感器自动定时对料位进行探测，每次测量时重锤从容器顶起始位置开始下降，碰到料面立即返回到容器顶部等待下一次测量。仪表通过对重锤下降过程传感信号的处理可得到容器顶到料面的距离h1，容器高H是由用户预置的，也是一个固定的值，这样用容器高H减去h1便可得出料位高度h＝H－h1，仪表直接显示料位高度h。测量的周期可以在控制器中进行设置，时间从1～60 min不等，可以任意进行设置。该仪表同时可以输出4～20 mA电流信号，可以远传至DCS或PLC系统，便于运行人员进行远方集中监控。根据LCC装置的工艺生产流程需要，一般设置测量间隔周期为10 min，同时将故障报警干接点接入DCS系统，便于系统的监视。

2 系统存在的主要问题分析

改造前热解炉料位计的安装方式如图2所示，改造前系统存在的主要问题:

1)由于干燥炉、热解炉内的烟气温度高，而控制测量装置通过法兰盘直接安装固定在容器的顶部即烟道出口处，法兰处的温度比较高，容易损坏控制显示装置或电子元器件，且温度过高造成料位计的工作性能不稳定。

2)钢带长时间处于高温腐蚀的环境中，易造成钢带变形或腐蚀断裂，给系统的安全稳定带来很大威胁。一旦重锤因为钢带拉断掉入系统中，会造成系统堵料或运转设备卡死而停运。

3)在系统停运低温状态下，炉内的热解气会凝固形成煤焦油，煤焦油和粉尘的混合物会附着在钢带的出口处，从而增加系统的阻力，甚至会造成重锤放不下，系统错误显示满料位 (100%)。另外系统阻力过大的话，也容易造成电机过载而发热，甚至烧毁电机。

图2 改造前热解炉料位计示意图

3 改造方案

3.1 方案提出

通过对造成系统故障的原因进行分析，有针对性地对系统进行改造，改造后的安装方式如图3所示。

第1绕线盘3和第2绕线盘4通过轴承组件进行刚性连接并固定牢靠 (即2个绕线盘分别固定在同1根轴的两端，轴通过轴承座10固定在安装支架上，当轴转动时，2个绕线盘同速转动)，通过改变两端钢丝绳的缠绕方向可以改变设备内、外钢丝绳的走向。干燥炉内采用耐高温抗腐蚀、柔性好的料位计专用钢丝绳 (直径Φ8，材质为316L不锈钢)，用不锈钢D型卸扣和重锤相连，重锤部分及第2绕线盘安装在炉内。为防止烟气外漏，轴穿出烟道处采取耐高温的机械密封装置进行密封，其余部分全部安装在设备的外部。其中和传感器钢带相连的钢丝绳9采用韧性好的Φ4的钢丝绳，同样用D型卸扣和钢带相连。为了确保测量的可靠性，必须保证从外部钢带上D型卸扣处开始至第1绕线盘的钢丝绳的垂直距离大于料位计的空标值，这样就可以确保外部的D型卸扣不会缠绕在第1绕线盘上而影响装置的工作，一般前者的值比后者的值高出大约0.5 m左右。

图3 改造后热解炉料位计工作原理图

3.2 改造后重锤式料位计工作原理

当传感器接到来自控制显示仪的探测命令时，电机正转，经蜗轮蜗杆减速后将钢丝绳9下放，在重锤自身重力的作用下带动与之连接的钢丝绳8下放，重锤5由静态停留位置开始下降。当重锤降至料面时被料面托起而失重，钢丝绳8松弛，灵敏杠杆动作使得微动开关动作，控制显示仪得到该信号后立即发出电机反转命令，重锤5上升返回，直至钢丝绳9底部的机械装置碰到行程开关，电机停转，重锤5回到仓顶静态停留位置，这样就完成一次探测过程。在此过程中，控制显示仪表通过检测钢丝绳行走的长度，经过内部计算后在面板上显示此时物位的百分值。为了减少电机载荷，同时增加测量频率，通过反复试验，最终将重锤的重量调整为8 kg左右，测量周期间隔由10 min/次调整为5 min/次。为了提高系统的抗干扰能力，将控制显示仪的4～20 mA输出信号通过模拟信号隔离器隔离后再送入DCS系统。

3.3 安装过程中需要注意的问题

1)确保显示控制仪处于水平状态 (可通过水平仪测量)。

2)第1绕线盘3和钢丝绳9处于同一个垂直面上，这样可以降低系统的阻力。

3)2个绕线盘采用焊接的方式分别固定在轴的两端，确保转动时完全同步。

4)显示控制仪安装在便于维护的位置且固定牢靠。