雙進雙出磨煤機料位監(jiān)測系統(tǒng)常見問題分析和提高自動穩(wěn)定性的初步探討

徐 坤

（華電淄博熱電有限公司，山東淄博255054）

0 引言

在機組運行中，磨煤機料位是運行人員對機組制粉系統(tǒng)進行控制的重要參數(shù)之一。給煤機自動的良好與否直接關(guān)系到磨煤機出力是否能夠達到燃燒要求。磨煤機內(nèi)粉位過低，會導致分離器出口風速過高，磨煤機出力明顯不足，導致電耗基本不變的情況下，磨煤機出粉過少、過細，進而影響燃燒效率。粉位過高時，磨煤機出力將隨之降低，直至堵磨。由于煤比例過高，煤與煤之間的接觸過多，研磨效率降低，出粉過粗，磨煤機分離器回粉量會增加，另外進入爐膛內(nèi)的大顆粒煤粉比例增加，會導致不完全燃燒損失增加。由此可見，磨煤機料位在機組制粉系統(tǒng)中有著重要的意義。

1 磨煤機料位監(jiān)測系統(tǒng)工作原理及現(xiàn)狀

1.1 磨煤機料位監(jiān)測系統(tǒng)工作原理

料位監(jiān)測系統(tǒng)是使用槽罐慢速度噴氣原理的物位測量系統(tǒng)，在測量系統(tǒng)中，流量控制器控制測量空氣以一定的速度（差壓）流動。管線壓差取決于被測對象的比重w和噴氣點與自由大氣之間的距離h（ΔP=wh）。

在磨煤機內(nèi)，兩個探頭（一個在上面，一個在下面）不斷接受慢速噴氣，在這種情況下，兩根管線之間得出的差壓信號，就能代表上下兩個探頭之間的煤粉粉位。磨煤機兩側(cè)料位信號傳送至DCS后經(jīng)過PID計算分別控制相應(yīng)磨的給煤機轉(zhuǎn)速，從而實現(xiàn)磨煤機料位控制，通過給煤機轉(zhuǎn)速正作用對磨煤機料位進行影響，同時，磨煤機料位作為負反饋參與PID調(diào)節(jié)。

根據(jù)廠家設(shè)計，控制箱內(nèi)PLC每15 min進行一次吹掃，防止煤粉堵塞取樣管路造成測量失靈。吹掃前3 s，輸出“正在吹掃”開關(guān)量至DCS閉鎖料位信號，避免吹掃時料位信號波動，導致設(shè)備誤動作。

1.2 磨煤機料位系統(tǒng)工作現(xiàn)狀

2016年度，磨煤機料位監(jiān)測系統(tǒng)主要出現(xiàn)的異常及次數(shù)統(tǒng)計如下：（1）未到吹掃時間進行吹掃，三次；（2）料位指示偏低，十次；（3）料位突降并保持，兩次；（4）料位指示波動大，兩次。

料位監(jiān)測系統(tǒng)失靈最直接的影響就是磨煤機料位自動退出，對制粉系統(tǒng)安全運行十分不利。

2 料位監(jiān)測系統(tǒng)異常情況分析及處理

2.1 故障現(xiàn)象1：未到吹掃時間進行吹掃

在兩次吹掃周期中，電磁閥動作進行了一起全過程吹掃，持續(xù)時間約3 min，較正常吹掃時間長，并且PLC未發(fā)出“正在吹掃”指令，導致不正確的料位信號參與自動，使給煤機誤動作，自動失靈。

此現(xiàn)象為PLC誤動作導致，就地檢查電磁閥、氣源管路工作正常，對PLC復(fù)位后，恢復(fù)正常，此后該現(xiàn)象又再發(fā)生過兩次。

處理方法：對該磨煤機料位監(jiān)測系統(tǒng)PLC進行更換，徹底消除隱患。

2.2 故障現(xiàn)象2：料位指示偏低

當一次吹掃過程結(jié)束后，料位一直維持在較低值，存在明顯誤差，但是由于變化幅度較小，不容易被運行人員發(fā)現(xiàn)。在料位設(shè)定值和監(jiān)測值偏差積累時間較長后容易出現(xiàn)“滿罐”，磨煤機“跑粉”。

就地觀察磨煤機料位自動吹掃系統(tǒng)，周期及動作時間均正常，但負壓側(cè)吹掃進行的接點無法斷開，導致負壓側(cè)管路持續(xù)串入吹掃壓縮空氣，造成粉位指示偏低。

處理方法：對PLC進行復(fù)位后缺陷無法消除，需改變DO節(jié)點。將負壓側(cè)吹掃電磁閥輸出控制線與正壓側(cè)吹掃電磁閥控制線并在一起，屏蔽原輸出接點，使正負壓管路同時吹掃，消除PLC負壓側(cè)接點動作異常的影響。

2.3 故障現(xiàn)象3：料位突降并保持

該現(xiàn)象多次出現(xiàn)在磨煤機啟動初期，料位剛剛建立，兩側(cè)料位同時突然上升后下降至最低值并保持，在保持期間，PLC仍然輸出吹掃信號，并且吹掃電磁閥動作。在經(jīng)過三個周期的吹掃后，料位突然恢復(fù)監(jiān)視，并且由于之前料位偏低，給煤機轉(zhuǎn)速升高，導致磨煤機內(nèi)實際料位較高?；謴?fù)監(jiān)視后，在PID的作用下，給煤機轉(zhuǎn)速下降，料位逐漸恢復(fù)。

引起該現(xiàn)象的原因主要有三點：

第一，正壓側(cè)管路堵塞。在吹掃一次完成后，大量的粉積累到正壓側(cè)管路，導致管路堵塞。

第二，正壓側(cè)管路存在漏點。長時間運行后，系統(tǒng)中可能存在漏點，導致差壓偏低；在多次吹掃后，煤粉在漏點處累計，使差壓暫時恢復(fù)；待煤粉無法堵塞漏點時，差壓再次失靈。

第三，磨煤機內(nèi)部粉位建立不穩(wěn)定。該現(xiàn)象多次出現(xiàn)在磨煤機剛剛啟動不久，粉位建立完成較早時期，該時期磨煤機內(nèi)部粉位建立不穩(wěn)定，當較大壓力的吹掃空氣進入到磨煤機內(nèi)部時，會引起較松散部位坍塌，導致料位偏低。

處理方法：除正常自動吹掃外，對傳壓管路進行人工吹掃并持續(xù)較長時間；同時檢查傳壓管路及活節(jié)部位，消除管路漏點；加大對磨煤機啟動后的粉位人工監(jiān)測，出現(xiàn)異常及時進行人工調(diào)節(jié)。

2.4 故障現(xiàn)象4：料位測量值波動大

該故障現(xiàn)象也多數(shù)出現(xiàn)在料位建立初期，或者給煤機剛剛投入時。這段時期磨煤機內(nèi)料位建立不穩(wěn)定，容易受到容量風、冷熱一次風及吹掃壓縮空氣的影響。

處理方法：工作人員對傳壓管路多次吹掃后，料位指示基本準確。

3 對料位自動控制系統(tǒng)的優(yōu)化

為保證機組磨煤機料位監(jiān)視準確，給煤機自動投入效果良好，在分析以上問題的基礎(chǔ)上，對料位自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)采取以下優(yōu)化措施：

3.1 優(yōu)化DCS組態(tài)，降低異常料位影響

3.1.1 增加同磨甲、乙側(cè)料位偏差大報警

目前的組態(tài)邏輯中，對同磨甲、乙側(cè)料位信號取平均后與設(shè)定值進行偏差運算，然后用于PID調(diào)節(jié)輸入量。在計入PID運算前只有一品質(zhì)判斷模塊，當任意料位信號壞點時（輸入信號丟失或超限），給煤機控制指令切手動。當發(fā)生某一料位信號異常但并未超限時（輸入信號在上下限之間為好點），異常的料位信號參與給煤機控制自動并且運行人員不易發(fā)現(xiàn)。擾動的加入和輸入量測量不準確大大增加了自動超調(diào)的可能性，對機組安全運行不利。

在吹掃信號屏蔽后的料位信號處增加甲、乙料位輸入偏差大報警，可以有效幫助運行人員觀察到料位監(jiān)測異常，及時對自動進行調(diào)整。

3.1.2 對給煤機指令輸出增加限幅

目前的組態(tài)邏輯中，給煤機指令限幅參數(shù)為10/20 ms，即1 s中可以增加指令30%。按照目前使用的沈陽STOCK給煤機設(shè)定全功率出力為60 t/h，當料位異常引起給煤機（兩臺）轉(zhuǎn)速波動時，加入磨煤機的超調(diào)煤量相當大，對燃燒器入口風速、磨煤機電流及各磨煤機風量調(diào)節(jié)影響波動較大。

適當增加給煤機指令限幅，可降低料位波動對給煤機指令的影響，避免指令變化過快，造成煤量波動。

3.2 料位監(jiān)測系統(tǒng)硬件優(yōu)化

目前系統(tǒng)內(nèi)連續(xù)吹掃空氣根據(jù)廠家要求，緩沖罐內(nèi)壓力維持在0.08 MPa，即80 kPa，系統(tǒng)與緩沖罐差壓維持在2.5 kPa。在此工況下，檢測差壓料位為較準確值。現(xiàn)系統(tǒng)通過就地WP-90C數(shù)顯表PID運算，輸出4～20 mA至調(diào)節(jié)進氣閥控制，可靠性較低。當數(shù)顯表故障時，系統(tǒng)內(nèi)無法滿足監(jiān)測壓力，可能導致監(jiān)測失靈。

將系統(tǒng)與緩沖罐差壓信號引至DCS，通過DCS輸出閥門開度信號，可替代數(shù)顯表計算作用，大大提高系統(tǒng)可靠性。通過機組檢修機會，已對#5機組B磨煤機差壓料位進行改造，運行良好。

4 結(jié)語

本文針對目前雙進雙出磨煤機料位自動監(jiān)測和控制系統(tǒng)出現(xiàn)的問題進行了分析和總結(jié)。通過查找末端因素，制定優(yōu)化措施并加以實施，取得了較好的效果，有效提高了機組制粉系統(tǒng)安全可靠性，具有一定的推廣意義。

[1]肖玉生，王志海.雙進雙出磨煤機料位測量準確性探討[J].山東電力技術(shù)，2013（1）：68-72.

[2]曲星宇.雙進雙出磨煤機料位智能檢測與控制[D].沈陽：沈陽工業(yè)大學，2010.