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技術(shù)文章

科氏力秤煤粉計量系統(tǒng)在水泥生產(chǎn)線的應用

閱讀:1320          發(fā)布時間:2013-4-28

    科氏力秤煤粉計量系統(tǒng)在水泥生產(chǎn)線的應用

科里奧利秤(簡稱科氏力秤)煤粉計量系統(tǒng)的研制與應用,打破了我國新型干法水泥生產(chǎn)線煤粉計量與控制長期被國外產(chǎn)品壟斷的局面,對水泥生產(chǎn)計量與控制裝備的國產(chǎn)化起到了積極的引導作用。筆者就該系統(tǒng)基本工作原理及其應用與維護做簡單介紹。

    1 科氏力秤原理

    科氏力秤是以物體在均勻轉(zhuǎn)動參照系中作相對運動為條件、應用科里奧利(Coriolis)力學原理來計量粉體物料的質(zhì)量流量。

    科氏力秤流量計內(nèi)設置1個測量盤,其徑向均勻布置一定數(shù)量的測量葉片,測量盤在電動機主軸的驅(qū)動下作勻速旋轉(zhuǎn)(圖1)。

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圖1 科氏力秤煤粉計量結(jié)構(gòu)原理

    物料落到測量盤中心,經(jīng)過分料錐改變流向后,被葉片捕獲,在離心力的作用下沿徑向向外緣運動。物料在運動過程中,其徑向摩擦力Fr、反向離心力Fx不對驅(qū)動軸產(chǎn)生反作用力矩,而沿切線方向的科里奧利力Fc則會對測量盤葉片產(chǎn)生力矩M,通過測量該力矩,即可獲得物料的質(zhì)量流量,其計算公式為:

 

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    式中:

    M———測量盤受到的力矩;

    Q——物料流量;

    ω——角速度;

    R——測量盤半徑。

    2 系統(tǒng)構(gòu)成

    煤粉計量系統(tǒng)由WD穩(wěn)流給料機、KL(M)科氏力秤流量計、NL氣力螺旋輸送泵及控制裝置組成,其系統(tǒng)構(gòu)成見圖2。

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圖2 科氏力秤煤粉計量系統(tǒng)構(gòu)成

    其中,WD水平回轉(zhuǎn)式穩(wěn)流給料機由減壓倉、均壓倉和轉(zhuǎn)子腔組成。減壓倉內(nèi)設有減壓裝置,以消除煤粉倉倉壓影響,為均壓倉均壓提供條件。均壓倉內(nèi)設有攪拌器,使物料充分活化,避免物料起拱、黏壁,消除物料死區(qū)。轉(zhuǎn)子腔內(nèi)設有水平回轉(zhuǎn)分格輪,每轉(zhuǎn)一周輸送相同容積的物料,根據(jù)給料量由PLC自動調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子速度,在穩(wěn)定料流的同時,實現(xiàn)對流量計的定量給料。

    KL(M)科氏力秤流量計主要由驅(qū)動電動機、力矩傳感器和測量盤組成,經(jīng)過計量的物料進入氣力螺旋輸送泵后,被送入輸煤管道中;該泵同時具有鎖風作用。

 

    控制裝置負責整個系統(tǒng)的信號采集、狀態(tài)判斷、誤差校正、運行處理、數(shù)據(jù)顯示、系統(tǒng)調(diào)節(jié)和系統(tǒng)通訊等。其控制原理框圖見圖3。

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    我公司2500t/d生產(chǎn)線中,采用的KXT(M)-Ⅱ型科氏力秤煤粉計量系統(tǒng),主要由WD-Ⅱ給料機、KL(M)-Ⅱ流量計和NL20V螺旋氣力輸送泵組成。計量范圍為1~10t/h,輸送能力可達25m3/h。

 

 

    3 控制系統(tǒng)主要參數(shù)代碼描述

    科氏力秤煤粉計量系統(tǒng)控制單元人機對話觸摸屏操作,界面友好、人性化。了解熟悉各窗口提供的參數(shù)代碼含義,對該秤的應用和維護有著重要的指導意義。由于設備生產(chǎn)廠家沒有在相關(guān)資料中提供參數(shù)代碼表,因此必須通過咨詢和溝通去了解和熟知它們。設定窗口、監(jiān)視窗口和參數(shù)窗口主要參數(shù)代碼描述見表1。

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    4 應用中出現(xiàn)的問題及處理措施

    4.1 工作時裝置呈正壓狀態(tài),停止時呈負壓狀態(tài)科氏力秤調(diào)試期間,瞬時流量波動較大,并發(fā)現(xiàn)裝置呈正壓狀態(tài),煤粉從各縫隙噴出,而停止給料時,裝置又呈負壓狀態(tài)。檢查各閥門位置均正常,管道沒有堵塞,且收塵風機也在運轉(zhuǎn)。由于該收塵管道同時與2個煤粉倉相連接,懷疑是風量分配的問題。將煤粉倉的2個收塵管道閥門*關(guān)閉,再啟動煤粉秤,還是呈正壓狀態(tài)。后檢查除塵器,發(fā)現(xiàn)安裝問題造成風機反轉(zhuǎn),處理后科氏力秤運行正常,并可通過收塵管道上的閥門調(diào)節(jié)其壓力。

    分析此故障沒有在*時間查出的原因,主要有兩點:一是該布袋除塵器結(jié)構(gòu)簡單、技術(shù)含量低,又是由廠方人員調(diào)試的,發(fā)生故障時大家均主觀認為除塵器系統(tǒng)沒有問題;二是感覺上的偏差影響了判斷,即科氏力秤停止工作時,用手在觀察孔感到的負壓,實際是收塵風管的“拔風”作用。

    4.2 煤粉實際流量與顯示值嚴重不符

    2003年11月,尾煤秤瞬時流量突然出現(xiàn)大幅度波動,范圍在4.6~6.3t/h間,送煤壓力11~20kPa,已無法維持正常生產(chǎn)。在此期間,由于分解爐的溫度一直偏低,操作人員就將流量設定值逐步升高,直至上限為止,盡管瞬時流量顯示值也跟著升高,分解爐溫度仍然偏低。維護人員打開秤體觀察門,簡單檢查轉(zhuǎn)子腔后判斷可能是傳感器出了問題,并測量記錄了有關(guān)參數(shù)(見表2)。

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    從表2可以看出,采樣周期T值正常,信號變送器輸入與輸出數(shù)據(jù)及與力矩檢測值(M0+M,zui大值4095)相吻合,可以基本判斷變送器和PLC系統(tǒng)工作正常。M0+M已達到zui大值,M0為2500是因為維護人員在M值始終偏高的情況下,試圖通過切除不正常的初始值來保證檢測值的真實性,但這樣的設定也導致了Wh1不能正確反映此時的報警狀態(tài)信息。從V1-V2的阻值看,該傳感器的內(nèi)部線圈是完好的(廠家提供的V1-V2阻值數(shù)據(jù)為120~150Ω)。綜合分析故障,可能存在的原因主要有兩點:

    ①傳感器“應力”機構(gòu)發(fā)生偏差;②計量秤轉(zhuǎn)子“堵轉(zhuǎn)”。

    徹查計量秤轉(zhuǎn)子是否有“堵轉(zhuǎn)”現(xiàn)象,必須拆掉進料管和打開轉(zhuǎn)子腔,這需要一定的時間。利用這段時間,將該傳感器小心拆下,在不連接計量轉(zhuǎn)子情況下,手動轉(zhuǎn)動傳感器轉(zhuǎn)軸,測量輸出數(shù)據(jù)基本正常,與流量計電動機連接,采用系統(tǒng)設定速度(23Hz)運行,測量傳感器輸出數(shù)據(jù)也正常,由此可以判斷,該傳感器*,確是“堵轉(zhuǎn)”造成的影響。

    拆開進料管道,發(fā)現(xiàn)一個用于固定“U”形螺旋輸送機蓋板的鐵夾子卡在秤體進料口和轉(zhuǎn)子分料錐之間,而此部位正好是觀察孔的盲區(qū),通過觀察孔也無法手摸到此處。因分料錐設計的合理性,該鐵夾子無法卡實轉(zhuǎn)子,從而使傳感器沒有受到損害。

    取出鐵夾子,將進料管道、傳感器等全部安裝就位,啟動流量計電動機,監(jiān)測M0,逐步下降至450,切除該值后(除零點)開機,煤粉秤系統(tǒng)恢復正常工作。

    4.3 瞬時流量有指示,但實際無煤粉送出

    在一次點火升溫時,設定窯頭煤粉流量0.8t/h,瞬時流量顯示也達到了設定值,但從窯頭監(jiān)控視頻上看不到有煤粉噴出,送煤壓力也明顯偏低。經(jīng)現(xiàn)場檢查,給料機確實沒有運轉(zhuǎn)。調(diào)出設定窗口查看參數(shù),發(fā)現(xiàn)M值檢測數(shù)據(jù)為260,與瞬時流量0.8t/h顯示值相符,但M0卻為0。原來是電氣維護人員利用停窯時間檢查煤粉秤的初始力矩M值,忘記了恢復M0數(shù)據(jù),導致始終有一個假的瞬時流量顯示值。通知中控室停止給料(設定值為0),將M值改為10(調(diào)整M0為250,相當于“去皮”,而預留10是保證M值不為負值),重新設定瞬時流量0.8t/h,給料機開始給料,燃燒器噴出煤粉,送煤壓力正常。

    4.4 瞬時流量波動異常,送煤壓力不穩(wěn)定

    2004年4月,在一次對分解爐煤粉計量秤電動機例行維護保養(yǎng)后,瞬時流量波動異常,送煤壓力不穩(wěn)定,現(xiàn)場給料變頻器的速度變化頻繁。由于恰好在該段時間窯頭2臺一次風機剛進行了變頻調(diào)速改造,維護人員首先懷疑是變頻器干擾所致,遂對傳感器等有關(guān)重要電纜線路進行重新布置,在原橋架布置的基礎上加穿鋼管,以確保屏蔽可靠,但采取措施后仍沒有效果。經(jīng)設備生產(chǎn)廠家的提醒,并仔細查閱資料,分析認為是流量計電動機保養(yǎng)后將極性接反,導致力矩傳感器反轉(zhuǎn),從而產(chǎn)生計量的波動和送煤壓力的不穩(wěn)定。調(diào)整方向后計量秤工作正常。

    該力矩傳感器為科氏力秤特殊研制,與其它轉(zhuǎn)矩、力矩傳感器有所區(qū)別。工業(yè)試驗及現(xiàn)場實際應用表明,在某一固定旋轉(zhuǎn)方向下,傳感器的性能達到*,并由制造廠通過反復標定試驗,在傳感器上標明。

    4.5 系統(tǒng)頻繁跳停

    系統(tǒng)在正常運行過程中突然跳停,因運行電流穩(wěn)定無異常,現(xiàn)場簡單檢查后操作人員啟動系統(tǒng),系統(tǒng)工作正常。但不久后,系統(tǒng)再次跳停。經(jīng)觀察發(fā)現(xiàn),是由于螺旋泵電動機的運行信號突然消失而引起的系統(tǒng)跳停。

    分析系統(tǒng)控制裝置原理圖,其它開關(guān)信號均直接來源于小型密封繼電器的動合觸頭或通過其放大、轉(zhuǎn)換,并送給裝置控制單元和DCS系統(tǒng),只有螺旋泵的運行信號取自控制該電動機的交流接觸器輔助觸頭,由于該接觸器不密封,經(jīng)長時間的粉塵污染,觸頭接觸不良,引起系統(tǒng)頻繁跳停。于是,在該接觸器的線圈上并聯(lián)一只小型密封繼電器,取其一組常開觸頭作為螺旋泵的運行信號,解決了此問題。

    5 日常維護

    科氏力秤煤粉計量系統(tǒng)綜合了煤粉給料、計量和輸送等功能,保障措施包括潤滑、氣密封、氣吹掃和收塵等,做好日常維護保養(yǎng)工作是保障科氏力秤煤粉計量系統(tǒng)長期正常穩(wěn)定運行的重要措施和手段。

    1)每次停窯時,均要檢查清除流量計測量盤和測量葉片上雜物和積垢(清理時應使傳感器免受外力的沖擊),清除傳感器室積聚的煤粉,檢查傳感器上下聯(lián)接法蘭的松緊及軸承的潤滑情況。注意觀察測量盤和測量葉片上雜物清除前后M值的變化情況,并做好記錄;

    2)停窯檢修時,檢查保養(yǎng)流量計電動機; 

 

    3)定期檢查螺旋氣力輸送泵出口擋料板動作是否靈活,有無脫落現(xiàn)象;

    4)每班檢查收塵風管是否暢通,及時清理風管彎處的積灰,保證系統(tǒng)處于負壓工作狀態(tài);

    5)定期敲擊輸煤管道,特別是拐彎處,防止管道及管道彎處積灰,引起送煤壓力波動;

    6)經(jīng)常檢查各氣動元件和壓力表是否完好,及時清除過濾器積液;檢查流量計內(nèi)部傳動軸密封氣壓是否在0.05~0.075MPa之間,其它氣路壓力是否在0.1~0.17MPa之間,以確保密封和清灰效果。有條件的,可在系統(tǒng)氣壓單元總進氣管前加裝一臺0.5m3/min油水分離器,以減輕各氣路過濾器的工作負擔,保證供氣質(zhì)量;

    7)按照隨機資料的要求,對各潤滑點及時補充潤滑油,按時更換減速器及螺旋泵軸承座潤滑機油;

    8)定期噴吹清理系統(tǒng)控制裝置灰塵,特別是變頻器內(nèi)部的灰塵,應保證裝置通風散熱良好。

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