发电厂入炉煤与给煤机皮带秤煤量差异大问题分析

王 栋

（广东粤电大亚湾综合能源有限公司，广东惠州 516300）

0 引言

某发电厂共安装2 台入炉煤皮带秤及12 台给煤机皮带秤，其中入炉煤皮带秤为北京通尼科技有限公司生产的WE-520/14型电子皮带秤，给煤机分单元机组配置（1、2 号机组各6 台），为上海新拓电力设备有限公司生产的CS2024 型电子称重式给煤机。自机组投产以来，该厂对入炉煤皮带秤以及给煤机皮带秤均按照“重要设备”进行检修于维护，严格执行定期自检和第三方检定。最近一次审计期间，给煤机上煤量与入库量差异率为-0.27%，满足国家对计量器具精度的要求以及设备生产厂家设计准确度要求。但是，入炉煤皮带秤与给煤机皮带秤上煤量差异较大，最大时一年累计偏差达16.4 万吨。

1 工作原理

皮带秤一般由称量框架、称重传感器、测速传感器和显示仪表组成。给煤机皮带秤对于煤定量给料，给料过程为皮带连续给料。给煤机将来自原煤仓的煤进行输送，并通过称重桥架进行重量检测，同时由装在尾轮的测速传感器对皮带进行速度检测。被测量的重量信号和速度信号一同送入积算器进行微分处理，显示以吨每小时为单位的瞬时流量，并根据偏离量的大小输出相应的PID 控制信号，控制给煤机变频器改变电机转速来调整给料量，使其完成恒定给料。

入炉煤皮带秤和给煤机皮带秤称重原理相同，所测的瞬时煤量大小取决于两个参数，瞬时煤量等于皮带上煤量负荷值q（kg/m）与皮带速度值v（m/s）的乘积，即w=q×v。其中煤量负荷值由称重传感器测量，皮带速度由测速传感器测量。

2 原因分析

测量偏差主要受测量环境、生产过程中的实际运行情况以及校验方法等因素的影响。实际生产过程中，皮带转速测量精度高、扰动少，煤量测量的准确性主要受称重传感器工作状态影响。称重传感器通过检测支撑点与称重托辊之间的形变来实现煤量称重。因此，皮带上煤流分布是否均匀、皮带张力是否稳定以及皮带运行方式都会影响称重传感器的测量准确度和稳定性。

2.1 皮带秤上煤层分布的影响

实际运行过程中，给煤机皮带秤上煤层分布均匀，煤量测量准确性高于入炉煤皮带秤。通过称重传感器的工作原理可知，在设备运行过程中，如果皮带上载荷分布是均匀的，称重传感器的输出信号就是稳定、连续的，有利于提高测量的可靠性与准确性，反之亦然。

给煤机的作用是精确定量地向磨煤机输送燃料，为了保证煤量测量的可靠性，在产品的设计和生产阶段就采取了相应的技术措施。在重力作用下，储存在原煤仓中的燃煤经给煤机进料口下落至皮带表面。为保证煤流分布均匀，给煤机进料口除了安装导向挡板外，还有垂直于煤流方向的前挡板，使煤层断面厚度稳定在160～180 mm（图1）。

图1 给煤机进料口结构

电机运行电流可以表征皮带上载荷的变化情况，给煤机在运行过程中电机电流稳定（图2），说明给煤机皮带上煤流分布均匀，确保了给煤机煤量测量的准确性。

输煤皮带是利用驱动滚筒与皮带之间的摩擦力曳引输送带和物料运动，主要作用是运输燃料。输煤皮带上煤流均匀程度主要依靠人工控制斗轮机回转取煤量来实现。

该厂两台入炉煤皮带秤属于嵌装型皮带秤，分别安装于C6A、C6B 输煤皮带上。实际运行过程中，输煤皮带载荷分布以及电机电流波动情况远不如给煤机稳定（图3、图4），从而引入了计量误差，降低了入炉煤皮带秤测量准确性。

图3 皮带秤运行过程中煤流分布情况

图4 输煤皮带运行过程中电机电流波动

2.2 皮带秤皮带张力变化的影响

在实际运行过程中对皮带秤进行动态计量。皮带上物料的重量是通过皮带将力传递给称体的，因此皮带在运行时所产生的各种变化（如皮带跑偏、皮带跳动、皮带张力变化等），都会对皮带秤的计量准确性带来影响，其中皮带张力变化难以消除且影响较大。

入炉煤皮带秤为嵌装型皮带秤，通过表1 中技术参数对比，给煤机头尾滚筒中心距与皮带长度均远远小于入炉煤皮带，并且入炉煤皮带采用垂直重锤张紧，工作中张紧力变化大，不能及时自动调节，导致在实际运行过程中入炉煤皮带秤受皮带张力变化影响大，降低煤量测量的准确性。

表1 给煤机与入炉煤皮带技术参数对比

2.3 在非额定出力工况运行的影响

输煤皮带张紧装置是按照设备在额定出力情况下进行整定的，当输煤皮带实际出力较小时，由于皮带跳动、张紧装置调节滞后，会导致皮带秤测量偏大。

该厂1 号、2 号机组分别配置6 台给煤机，均采用变频器控制电机转速，能够根据机组负荷变化情况灵活调整给煤机运行方式以及出力大小，从而保证了给煤机皮带秤测量准确性。

但火力发电厂生产过程具有连续性，受运行条件限制，输煤皮带驱动电机为工频电机，无法调节电机转速，输煤皮带会出现低于额定出力运行的情况。结合本次审计期间数据样本，2018 年入炉煤皮带秤与给煤机皮带秤上煤量差异最大，为16.4 万吨，其中6 月、10 月、12 月，入炉煤皮带低于额定出力的运行时间占总运行时间比例较大，2018 年11 月占比较小。由图5 可知，入炉煤皮带长时间小出力运行会影响入炉煤皮带秤测量准确性。

图5 皮带秤测量偏差与皮带小出力运行时间的关系

2.4 环境影响

入炉煤皮带头尾滚筒中心距为218.5 m，在输送燃煤的过程中会产生大量的煤粉扬尘。2 台入炉煤皮带秤采用杠杆式称重桥架（图6）。在设备实际运行过程中，秤架的铰座、耳轴受粉尘影响，易出现卡涩的情况，在应力作用下，称重传感器持续形变，从而导致测量值出现正偏差。

图6 入炉煤皮带秤机械结构

在输煤皮带持续运行过程中，煤块散落，溢煤会堆积在皮带两侧的秤架上，也会导致称重传感器持续形变，造成测量值偏大。给煤机头尾滚筒中心距仅为2.4 m，由称重传感器悬挂的称重托辊两侧是2 根支撑辊，没有独立的称架。因此，在实际运行过程中，给煤机皮带秤受粉尘及溢煤影响较小。

2.5 校验方法及管理因素的影响

给煤机皮带秤与入炉煤皮带秤都属于在线动态计量衡器，其校验、检定方法多采用静态（模拟载荷）校验或检定。在进行皮带秤校验前，维护人员会对称架、铰座、耳轴进行检查和处理，校验过程采用称重校准块或链码校验，实际无煤流通过，整个过程在一个相对理想的状态下进行。实际动态运行中，入炉煤皮带秤产生的综合误差因素较多，导致动态计量数据的误差远比静态误差要大。

3 总结

入炉煤皮带秤是安装在煤场与机组之间的计量设备。入炉煤皮带秤与给煤机皮带秤之间相隔原煤仓，在运行中实时对比皮带秤之前数据差异存在难度，因此造成入炉煤皮带秤计量精度超差时难以及时发现，以致偏差逐渐累积。针对上述情况制定整改措施，定期对给煤机皮带秤和入炉煤皮带秤计量数据进行对比分析，同时在进行皮带秤检定时，相互校对皮带秤误差数据，确保皮带秤上煤量能真实反映现场生产运营情况。