實(shí)物檢測(cè)裝置在電廠中的應(yīng)用

吳超峰

（華電滕州新源熱電有限公司，山東 棗莊277500）

0 引言

20世紀(jì)末，皮帶秤的檢定和使用中檢驗(yàn)多采用物料試驗(yàn)的形式進(jìn)行，其中一個(gè)重要的控制衡器就是實(shí)物檢測(cè)裝置。大型電廠均采用實(shí)物檢測(cè)裝置進(jìn)行皮帶秤的檢定和使用中檢驗(yàn)。2002年12月，國(guó)家電力公司相關(guān)部門(mén)下發(fā)通知要求下屬分公司、設(shè)計(jì)院積極采用循環(huán)鏈碼后，實(shí)物檢測(cè)裝置的應(yīng)用數(shù)量越來(lái)越少。十多年的使用經(jīng)驗(yàn)證明，循環(huán)鏈碼和實(shí)際使用中的精度差距較大，不能滿足現(xiàn)場(chǎng)使用要求，循環(huán)鏈碼并不能代替實(shí)物檢測(cè)裝置。

1 華電滕州新源熱電有限公司皮帶秤改造實(shí)物校驗(yàn)裝置

華電滕州新源熱電有限公司采用循環(huán)鏈碼校驗(yàn)皮帶秤。通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，由于皮帶張力、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫度、運(yùn)行磨損等因素影響，循環(huán)鏈碼校驗(yàn)皮帶秤誤差較大，不能滿足計(jì)量要求。故進(jìn)行實(shí)物校驗(yàn)裝置改造。將實(shí)物檢測(cè)裝置位置選在5#皮帶棧橋下，不妨礙現(xiàn)場(chǎng)規(guī)劃的地方，距皮帶秤的水平距離大約20m。在5#皮帶棧橋下建實(shí)物檢測(cè)裝置樓，稱(chēng)量斗和稱(chēng)重顯示器安裝在室內(nèi)，以避免風(fēng)等因素的影響。整個(gè)樓采用鋼筋、混凝土結(jié)構(gòu)，相對(duì)于鋼架結(jié)構(gòu)維護(hù)工作量少。最下層為貨車(chē)通道，供貨車(chē)將校驗(yàn)后的物料拉走。工作流程為物料經(jīng)過(guò)皮帶秤后，通過(guò)犁煤器將物料刮入落煤斗中，經(jīng)進(jìn)料通道（溜管）落入承載料倉(cāng)，實(shí)物檢測(cè)裝置通過(guò)稱(chēng)重顯示器將物料重量顯示出來(lái)，根據(jù)該顯示值修正皮帶秤的量程系數(shù)，最后使用貨車(chē)將校驗(yàn)后的物料拉走，運(yùn)回煤場(chǎng)。

1.1 主要技術(shù)指標(biāo)

（1）最大秤量：20t。

（2）顯示分度值d：1kg。

（3）檢定分度值e：5kg。

（4）準(zhǔn)確度等級(jí)：中準(zhǔn)確度級(jí) 。

1.2 主要結(jié)構(gòu)

該實(shí)物檢測(cè)裝置主要由稱(chēng)量系統(tǒng)、承載料倉(cāng)、進(jìn)料系統(tǒng)、自校系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成。

1.2.1 稱(chēng)量系統(tǒng)

稱(chēng)量系統(tǒng)由高精度稱(chēng)重傳感器、傳感器接線盒和稱(chēng)重顯示器組成。傳感器將重量信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，通過(guò)接線盒傳輸至稱(chēng)重顯示器，稱(chēng)重顯示器進(jìn)行A/D 轉(zhuǎn)換并顯示。

（1）稱(chēng)重傳感器4只。稱(chēng)重傳感器是將重量轉(zhuǎn)換成電量的一次轉(zhuǎn)換元件，其性能好壞直接影響到計(jì)量精度及產(chǎn)品的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。該實(shí)物檢測(cè)裝置采用金鐘公司的BM－LS－10A 橋式稱(chēng)重傳感器。BM－LS系列稱(chēng)重傳感器是金鐘公司引進(jìn)日本久保田公司全套設(shè)備及技術(shù)生產(chǎn)的傳感器產(chǎn)品，選用大冶鋼鐵公司生產(chǎn)的合金鋼材料，成分一致性好；采用美國(guó)辛辛那提公司和日本OKK 公司購(gòu)置的數(shù)控機(jī)床加工，各部分尺寸一致性高；使用微機(jī)控制的熱處理窯爐，工藝控制數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，內(nèi)部組織一致性高；利用日本著名溫箱制造企業(yè)島川公司生產(chǎn)的零點(diǎn)溫度槽和帶溫度槽的測(cè)力機(jī)檢測(cè)，進(jìn)行雙重補(bǔ)償（零點(diǎn)及靈敏度溫度補(bǔ)償），溫度性能的一致性很高。其疲勞壽命通過(guò)山東大學(xué)（原山東工業(yè)大學(xué)）測(cè)試中心150萬(wàn)次的試驗(yàn)后，仍能保持原技術(shù)指標(biāo)水平。橋式稱(chēng)重傳感器采用鋼球傳力結(jié)構(gòu)，具有良好的自動(dòng)恢復(fù)力矩，抗沖擊及抗側(cè)向力性能良好。安裝調(diào)試方便，不需固定力矩緊固，互換性好，防護(hù)等級(jí)為IP68。

（2）稱(chēng)重顯示器。選用日本UNIPULSE 公司的F701C 稱(chēng)重顯示器。

1）顯示部分。

主顯示：全5位真空熒光顯示稱(chēng)量數(shù)據(jù)。

副顯示：18位真空熒光顯示。

2）模擬電路。

激勵(lì)電壓：DC10V±5%；輸出電流不超過(guò)120 mA，具有遠(yuǎn)距離補(bǔ)償功能。

非線性：不超過(guò)滿量程的0.01%。

零點(diǎn)漂移：不超過(guò)0.2μV/℃。

滿度漂移：不超過(guò)15ppm/℃。

最小分度：1/10 000（1/4刻度有效）；1/40 000（1/4刻度無(wú)效）。

1.2.2 承載料倉(cāng)

承重料倉(cāng)的主要作用是存儲(chǔ)物料并將物料的重量集中施加于傳感器，承載料倉(cāng)的有效容積根據(jù)物料密度選擇。料倉(cāng)底部有一雙開(kāi)的卸料門(mén)，分別由兩部電動(dòng)推桿拖動(dòng)，推桿伸縮帶動(dòng)滑桿觸頭，滑桿觸頭觸動(dòng)行程開(kāi)關(guān)，調(diào)整滑桿上觸頭的位置，可起到調(diào)整料門(mén)開(kāi)度大小的作用。在承載料倉(cāng)的外壁上裝有一定數(shù)量的砝碼提升機(jī)，通過(guò)控制系統(tǒng)可將砝碼提起或放下，以實(shí)現(xiàn)該裝置的自校。為避免發(fā)生堵煤現(xiàn)象，秤量斗側(cè)面與水平面的夾角不小于60°。在承載料倉(cāng)的外壁下部裝有料倉(cāng)振動(dòng)器兩個(gè)。

1.2.3 進(jìn)料系統(tǒng)

進(jìn)料系統(tǒng)包括進(jìn)料皮帶機(jī)、犁煤器和進(jìn)料通道（溜管），進(jìn)料皮帶機(jī)采用現(xiàn)有皮帶機(jī)，犁煤器采用單側(cè)犁煤器，兩條皮帶上的犁煤器均向棧橋走廊中間犁料，最后進(jìn)入承載料倉(cāng)內(nèi)。

1.2.4 自校系統(tǒng)

自校系統(tǒng)主要由電動(dòng)砝碼提升機(jī)和標(biāo)準(zhǔn)砝碼以及連接件組成。每個(gè)砝碼的質(zhì)量為1 000kg，標(biāo)準(zhǔn)砝碼的加、卸載采用現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)操作或由DCS發(fā)出指令，電動(dòng)砝碼提升機(jī)自動(dòng)完成。砝碼提升機(jī)分布于斗體周邊，能方便地對(duì)實(shí)物檢測(cè)裝置進(jìn)行自檢。砝碼提升機(jī)與稱(chēng)重斗上的安裝座連接，砝碼提升機(jī)下部依次連接U 型環(huán)、砝碼等，U 型環(huán)的長(zhǎng)度可在一定范圍內(nèi)自由調(diào)整，以便于現(xiàn)場(chǎng)安裝。

1.2.5 控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)包括控制柜、計(jì)算機(jī)以及所需電纜等。

LN2000控制系統(tǒng)是一種新型的分散控制系統(tǒng)（DCS）產(chǎn)品，它繼承和發(fā)揚(yáng)了傳統(tǒng)DCS的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了控制功能分散，顯示、操作、記錄、管理集中。采用了多種先進(jìn)技術(shù)，如計(jì)算機(jī)技術(shù)、圖形顯示技術(shù)、數(shù)據(jù)通信技術(shù)、先進(jìn)控制技術(shù)等，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)合理、功能強(qiáng)大、控制軟件豐富，簡(jiǎn)潔的操作界面充分體現(xiàn)了現(xiàn)代意識(shí)，組態(tài)及維護(hù)工具得心應(yīng)手，通信系統(tǒng)開(kāi)放，集數(shù)據(jù)采集、過(guò)程控制、生產(chǎn)管理于一體，能滿足大、中、小不同規(guī)模生產(chǎn)過(guò)程的控制和管理需求，有著廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。

硬件設(shè)計(jì)采用低功耗器件，可靠性高。通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新，采用冗余、容錯(cuò)等技術(shù)，局部故障不會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)工作，確保了可靠性?？刂普静捎玫凸腃PU，無(wú)須風(fēng)扇換熱，極大地延長(zhǎng)了使用壽命，提高了工作穩(wěn)定性。智能I/O 模塊采用低功耗元器件，模塊化結(jié)構(gòu)封裝，減少了灰塵腐蝕，克服了插件式結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)。強(qiáng)電控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)各種應(yīng)急操作。

該系統(tǒng)不僅在計(jì)算機(jī)上可實(shí)現(xiàn)砝碼升降、料門(mén)開(kāi)關(guān)、遠(yuǎn)程犁煤器控制等功能，而且在控制柜上也可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)控制及應(yīng)急操作，方便現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試及系統(tǒng)維護(hù)。

2 實(shí)物檢測(cè)裝置選型、應(yīng)用中的問(wèn)題

根據(jù)JJG195—2002《連續(xù)累計(jì)自動(dòng)衡器（皮帶秤）檢定規(guī)程》，最小累計(jì)載荷∑min應(yīng)不小于下列各值的最大者：在最大流量下1h累計(jì)載荷的2%；在最大流量下皮帶轉(zhuǎn)動(dòng)一圈獲得的載荷。

對(duì)于較長(zhǎng)的輸送機(jī)，在最大流量下皮帶轉(zhuǎn)動(dòng)一圈獲得的載荷可能性比較大，如果按照該要求選擇實(shí)物檢測(cè)裝置的最大秤量可能不太現(xiàn)實(shí)。筆者認(rèn)為只要計(jì)量雙方認(rèn)可，可適當(dāng)減小試驗(yàn)用的物料量，但物料試驗(yàn)時(shí)皮帶一定要運(yùn)行整數(shù)圈，以消除皮帶厚度等因素的影響。在這種方式下，也可以采用多次物料試驗(yàn)取誤差平均值的方式，在一定程度上彌補(bǔ)物料量的不足。一般儀表中均有手動(dòng)輸入物料校驗(yàn)系數(shù)的功能。這種方式能以比較經(jīng)濟(jì)的方式滿足現(xiàn)場(chǎng)使用要求，雖然和按規(guī)程規(guī)定的物料量試驗(yàn)相比校驗(yàn)精度可能稍低一點(diǎn)，但相對(duì)皮帶張力、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫度、運(yùn)行磨損等因素影響，影響量非常小。采用該方式校驗(yàn)皮帶秤，系統(tǒng)精度一般高于采用循環(huán)鏈碼方式。

3 結(jié)語(yǔ)

十多年的實(shí)踐證明，循環(huán)鏈碼并不能代替實(shí)物檢測(cè)裝置，實(shí)物檢測(cè)裝置作為一種相對(duì)比較古老的校驗(yàn)設(shè)備，還沒(méi)有到退出歷史舞臺(tái)的時(shí)候。在過(guò)去的十多年中，循環(huán)鏈碼成為市場(chǎng)主流，有許多現(xiàn)場(chǎng)存在問(wèn)題，為解決歷史遺留問(wèn)題，本文提供了增加實(shí)物檢測(cè)裝置校驗(yàn)皮帶秤的一種方案，供需要現(xiàn)場(chǎng)改造的用戶參考。有許多用戶也想增加實(shí)物檢測(cè)裝置校驗(yàn)皮帶秤，但由于現(xiàn)場(chǎng)空間有限，只能作罷。希望在今后新、擴(kuò)建項(xiàng)目的設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)部門(mén)能根據(jù)實(shí)際情況采用實(shí)物檢測(cè)裝置檢驗(yàn)皮帶秤，從根本上解決皮帶秤的校驗(yàn)問(wèn)題。隨著輸煤計(jì)量要求的提高，實(shí)物檢測(cè)裝置越來(lái)越顯示出它的優(yōu)點(diǎn)，還會(huì)在計(jì)量的舞臺(tái)上繼續(xù)發(fā)展下去。