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科氏力秤煤粉計(jì)量系統(tǒng)在水泥生產(chǎn)線的應(yīng)用
閱讀:1317 發(fā)布時間:2013-4-28科氏力秤煤粉計(jì)量系統(tǒng)在水泥生產(chǎn)線的應(yīng)用
科里奧利秤(簡稱科氏力秤)煤粉計(jì)量系統(tǒng)的研制與應(yīng)用,打破了我國新型干法水泥生產(chǎn)線煤粉計(jì)量與控制長期被國外產(chǎn)品壟斷的局面,對水泥生產(chǎn)計(jì)量與控制裝備的國產(chǎn)化起到了積極的引導(dǎo)作用。筆者就該系統(tǒng)基本工作原理及其應(yīng)用與維護(hù)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(yùn)動為條件、應(yīng)用科里奧利(Coriolis)力學(xué)原理來計(jì)量粉體物料的質(zhì)量流量。
科氏力秤流量計(jì)內(nèi)設(shè)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(jī)主軸的驅(qū)動下作勻速旋轉(zhuǎn)(圖1)。
圖1 科氏力秤煤粉計(jì)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(yùn)動。物料在運(yùn)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(jì)算公式為:
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(jì)量系統(tǒng)由WD穩(wěn)流給料機(jī)、KL(M)科氏力秤流量計(jì)、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。
圖2 科氏力秤煤粉計(jì)量系統(tǒng)構(gòu)成
其中,WD水平回轉(zhuǎn)式穩(wěn)流給料機(jī)由減壓倉、均壓倉和轉(zhuǎn)子腔組成。減壓倉內(nèi)設(shè)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(shè)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(shè)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(shí)現(xiàn)對流量計(jì)的定量給料。
KL(M)科氏力秤流量計(jì)主要由驅(qū)動電動機(jī)、力矩傳感器和測量盤組成,經(jīng)過計(jì)量的物料進(jìn)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(fēng)作用。
控制裝置負(fù)責(zé)整個系統(tǒng)的信號采集、狀態(tài)判斷、誤差校正、運(yùn)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。
我公司2500t/d生產(chǎn)線中,采用的KXT(M)-Ⅱ型科氏力秤煤粉計(jì)量系統(tǒng),主要由WD-Ⅱ給料機(jī)、KL(M)-Ⅱ流量計(jì)和NL20V螺旋氣力輸送泵組成。計(jì)量范圍為1~10t/h,輸送能力可達(dá)25m3/h。
3 控制系統(tǒng)主要參數(shù)代碼描述
科氏力秤煤粉計(jì)量系統(tǒng)控制單元人機(jī)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(yīng)用和維護(hù)有著重要的指導(dǎo)意義。由于設(shè)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(shè)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。
4 應(yīng)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(fù)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(fù)壓狀態(tài)。檢查各閥門位置均正常,管道沒有堵塞,且收塵風(fēng)機(jī)也在運(yùn)轉(zhuǎn)。由于該收塵管道同時與2個煤粉倉相連接,懷疑是風(fēng)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(fēng)機(jī)反轉(zhuǎn),處理后科氏力秤運(yùn)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(diǎn):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(rèn)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(fù)壓,實(shí)際是收塵風(fēng)管的“拔風(fēng)”作用。
4.2 煤粉實(shí)際流量與顯示值嚴(yán)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(shè)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(hù)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)。
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(dá)到zui大值,M0為2500是因?yàn)榫S護(hù)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(shí)性,但這樣的設(shè)定也導(dǎo)致了Wh1不能正確反映此時的報(bào)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(diǎn):
①傳感器“應(yīng)力”機(jī)構(gòu)發(fā)生偏差;②計(jì)量秤轉(zhuǎn)子“堵轉(zhuǎn)”。
徹查計(jì)量秤轉(zhuǎn)子是否有“堵轉(zhuǎn)”現(xiàn)象,必須拆掉進(jìn)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(jì)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(jì)電動機(jī)連接,采用系統(tǒng)設(shè)定速度(23Hz)運(yùn)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(jìn)料管道,發(fā)現(xiàn)一個用于固定“U”形螺旋輸送機(jī)蓋板的鐵夾子卡在秤體進(jìn)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(shè)計(jì)的合理性,該鐵夾子無法卡實(shí)轉(zhuǎn)子,從而使傳感器沒有受到損害。
取出鐵夾子,將進(jìn)料管道、傳感器等全部安裝就位,啟動流量計(jì)電動機(jī),監(jiān)測M0,逐步下降至450,切除該值后(除零點(diǎn))開機(jī),煤粉秤系統(tǒng)恢復(fù)正常工作。
4.3 瞬時流量有指示,但實(shí)際無煤粉送出
在一次點(diǎn)火升溫時,設(shè)定窯頭煤粉流量0.8t/h,瞬時流量顯示也達(dá)到了設(shè)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(jī)確實(shí)沒有運(yùn)轉(zhuǎn)。調(diào)出設(shè)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(hù)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(fù)M0數(shù)據(jù),導(dǎo)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(shè)定值為0),將M值改為10(調(diào)整M0為250,相當(dāng)于“去皮”,而預(yù)留10是保證M值不為負(fù)值),重新設(shè)定瞬時流量0.8t/h,給料機(jī)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(jì)量秤電動機(jī)例行維護(hù)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(fēng)機(jī)剛進(jìn)行了變頻調(diào)速改造,維護(hù)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(jìn)行重新布置,在原橋架布置的基礎(chǔ)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(shè)備生產(chǎn)廠家的提醒,并仔細(xì)查閱資料,分析認(rèn)為是流量計(jì)電動機(jī)保養(yǎng)后將極性接反,導(dǎo)致力矩傳感器反轉(zhuǎn),從而產(chǎn)生計(jì)量的波動和送煤壓力的不穩(wěn)定。調(diào)整方向后計(jì)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(yàn)及現(xiàn)場實(shí)際應(yīng)用表明,在某一固定旋轉(zhuǎn)方向下,傳感器的性能達(dá)到*,并由制造廠通過反復(fù)標(biāo)定試驗(yàn),在傳感器上標(biāo)明。
4.5 系統(tǒng)頻繁跳停
系統(tǒng)在正常運(yùn)行過程中突然跳停,因運(yùn)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(jī)的運(yùn)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(yùn)行信號取自控制該電動機(jī)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(yùn)行信號,解決了此問題。
5 日常維護(hù)
科氏力秤煤粉計(jì)量系統(tǒng)綜合了煤粉給料、計(jì)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(hù)保養(yǎng)工作是保障科氏力秤煤粉計(jì)量系統(tǒng)長期正常穩(wěn)定運(yùn)行的重要措施和手段。
1)每次停窯時,均要檢查清除流量計(jì)測量盤和測量葉片上雜物和積垢(清理時應(yīng)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(jì)電動機(jī);
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(fēng)管是否暢通,及時清理風(fēng)管彎處的積灰,保證系統(tǒng)處于負(fù)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(jì)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(jìn)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(fù)擔(dān),保證供氣質(zhì)量;
7)按照隨機(jī)資料的要求,對各潤滑點(diǎn)及時補(bǔ)充潤滑油,按時更換減速器及螺旋泵軸承座潤滑機(jī)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(yīng)保證裝置通風(fēng)散熱良好。