双进双出磨煤机料位监测系统常见问题分析和提高自动稳定性的初步探讨

2018-02-18徐坤

机电信息 2018年3期

徐坤

（华电淄博热电有限公司，山东淄博255054）

0 引言

在机组运行中，磨煤机料位是运行人员对机组制粉系统进行控制的重要参数之一。给煤机自动的良好与否直接关系到磨煤机出力是否能够达到燃烧要求。磨煤机内粉位过低，会导致分离器出口风速过高，磨煤机出力明显不足，导致电耗基本不变的情况下，磨煤机出粉过少、过细，进而影响燃烧效率。粉位过高时，磨煤机出力将随之降低，直至堵磨。由于煤比例过高，煤与煤之间的接触过多，研磨效率降低，出粉过粗，磨煤机分离器回粉量会增加，另外进入炉膛内的大颗粒煤粉比例增加，会导致不完全燃烧损失增加。由此可见，磨煤机料位在机组制粉系统中有着重要的意义。

1 磨煤机料位监测系统工作原理及现状

1.1 磨煤机料位监测系统工作原理

料位监测系统是使用槽罐慢速度喷气原理的物位测量系统，在测量系统中，流量控制器控制测量空气以一定的速度（差压）流动。管线压差取决于被测对象的比重w和喷气点与自由大气之间的距离h（ΔP=wh）。

在磨煤机内，两个探头（一个在上面，一个在下面）不断接受慢速喷气，在这种情况下，两根管线之间得出的差压信号，就能代表上下两个探头之间的煤粉粉位。磨煤机两侧料位信号传送至DCS后经过PID计算分别控制相应磨的给煤机转速，从而实现磨煤机料位控制，通过给煤机转速正作用对磨煤机料位进行影响，同时，磨煤机料位作为负反馈参与PID调节。

根据厂家设计，控制箱内PLC每15 min进行一次吹扫，防止煤粉堵塞取样管路造成测量失灵。吹扫前3 s，输出“正在吹扫”开关量至DCS闭锁料位信号，避免吹扫时料位信号波动，导致设备误动作。

1.2 磨煤机料位系统工作现状

2016年度，磨煤机料位监测系统主要出现的异常及次数统计如下：（1）未到吹扫时间进行吹扫，三次；（2）料位指示偏低，十次；（3）料位突降并保持，两次；（4）料位指示波动大，两次。

料位监测系统失灵最直接的影响就是磨煤机料位自动退出，对制粉系统安全运行十分不利。

2 料位监测系统异常情况分析及处理

2.1 故障现象1：未到吹扫时间进行吹扫

在两次吹扫周期中，电磁阀动作进行了一起全过程吹扫，持续时间约3 min，较正常吹扫时间长，并且PLC未发出“正在吹扫”指令，导致不正确的料位信号参与自动，使给煤机误动作，自动失灵。

此现象为PLC误动作导致，就地检查电磁阀、气源管路工作正常，对PLC复位后，恢复正常，此后该现象又再发生过两次。

处理方法：对该磨煤机料位监测系统PLC进行更换，彻底消除隐患。

2.2 故障现象2：料位指示偏低

当一次吹扫过程结束后，料位一直维持在较低值，存在明显误差，但是由于变化幅度较小，不容易被运行人员发现。在料位设定值和监测值偏差积累时间较长后容易出现“满罐”，磨煤机“跑粉”。

就地观察磨煤机料位自动吹扫系统，周期及动作时间均正常，但负压侧吹扫进行的接点无法断开，导致负压侧管路持续串入吹扫压缩空气，造成粉位指示偏低。

处理方法：对PLC进行复位后缺陷无法消除，需改变DO节点。将负压侧吹扫电磁阀输出控制线与正压侧吹扫电磁阀控制线并在一起，屏蔽原输出接点，使正负压管路同时吹扫，消除PLC负压侧接点动作异常的影响。

2.3 故障现象3：料位突降并保持

该现象多次出现在磨煤机启动初期，料位刚刚建立，两侧料位同时突然上升后下降至最低值并保持，在保持期间，PLC仍然输出吹扫信号，并且吹扫电磁阀动作。在经过三个周期的吹扫后，料位突然恢复监视，并且由于之前料位偏低，给煤机转速升高，导致磨煤机内实际料位较高。恢复监视后，在PID的作用下，给煤机转速下降，料位逐渐恢复。

引起该现象的原因主要有三点：

第一，正压侧管路堵塞。在吹扫一次完成后，大量的粉积累到正压侧管路，导致管路堵塞。

第二，正压侧管路存在漏点。长时间运行后，系统中可能存在漏点，导致差压偏低；在多次吹扫后，煤粉在漏点处累计，使差压暂时恢复；待煤粉无法堵塞漏点时，差压再次失灵。

第三，磨煤机内部粉位建立不稳定。该现象多次出现在磨煤机刚刚启动不久，粉位建立完成较早时期，该时期磨煤机内部粉位建立不稳定，当较大压力的吹扫空气进入到磨煤机内部时，会引起较松散部位坍塌，导致料位偏低。

处理方法：除正常自动吹扫外，对传压管路进行人工吹扫并持续较长时间；同时检查传压管路及活节部位，消除管路漏点；加大对磨煤机启动后的粉位人工监测，出现异常及时进行人工调节。

2.4 故障现象4：料位测量值波动大

该故障现象也多数出现在料位建立初期，或者给煤机刚刚投入时。这段时期磨煤机内料位建立不稳定，容易受到容量风、冷热一次风及吹扫压缩空气的影响。

处理方法：工作人员对传压管路多次吹扫后，料位指示基本准确。

3 对料位自动控制系统的优化

为保证机组磨煤机料位监视准确，给煤机自动投入效果良好，在分析以上问题的基础上，对料位自动调节系统采取以下优化措施：

3.1 优化DCS组态，降低异常料位影响

3.1.1 增加同磨甲、乙侧料位偏差大报警

目前的组态逻辑中，对同磨甲、乙侧料位信号取平均后与设定值进行偏差运算，然后用于PID调节输入量。在计入PID运算前只有一品质判断模块，当任意料位信号坏点时（输入信号丢失或超限），给煤机控制指令切手动。当发生某一料位信号异常但并未超限时（输入信号在上下限之间为好点），异常的料位信号参与给煤机控制自动并且运行人员不易发现。扰动的加入和输入量测量不准确大大增加了自动超调的可能性，对机组安全运行不利。

在吹扫信号屏蔽后的料位信号处增加甲、乙料位输入偏差大报警，可以有效帮助运行人员观察到料位监测异常，及时对自动进行调整。

3.1.2 对给煤机指令输出增加限幅

目前的组态逻辑中，给煤机指令限幅参数为10/20 ms，即1 s中可以增加指令30%。按照目前使用的沈阳STOCK给煤机设定全功率出力为60 t/h，当料位异常引起给煤机（两台）转速波动时，加入磨煤机的超调煤量相当大，对燃烧器入口风速、磨煤机电流及各磨煤机风量调节影响波动较大。

适当增加给煤机指令限幅，可降低料位波动对给煤机指令的影响，避免指令变化过快，造成煤量波动。

3.2 料位监测系统硬件优化

目前系统内连续吹扫空气根据厂家要求，缓冲罐内压力维持在0.08 MPa，即80 kPa，系统与缓冲罐差压维持在2.5 kPa。在此工况下，检测差压料位为较准确值。现系统通过就地WP-90C数显表PID运算，输出4～20 mA至调节进气阀控制，可靠性较低。当数显表故障时，系统内无法满足监测压力，可能导致监测失灵。

将系统与缓冲罐差压信号引至DCS，通过DCS输出阀门开度信号，可替代数显表计算作用，大大提高系统可靠性。通过机组检修机会，已对#5机组B磨煤机差压料位进行改造，运行良好。