CS2024型给煤机计量误差分析及校验方法

刘学勇， 王迪凯， 王志芳

(华能太仓电厂， 江苏太仓 215424)

CS2024型给煤机[1]具有电子称量及自动调速功能，在火电厂运用中能根据锅炉燃烧控制系统指令自动调节给煤量将煤块精确输送到磨煤机，满足锅炉负荷要求。

根据燃料标杆电厂要求，必须保证锅炉入炉煤计量准确[2-4]，这就要求每3个月对给煤机进行定度，主要是重新测量给煤机皮带毛重、速比和称重系数。定度结果是与上一次定度数值相比较，多次定度后如果偏差在±0.5%[5]内，则认为定度合格。

在给煤机定度时，只有保证给煤机的机械因素和测量因素在符合要求的状态,才有可能保证定度结果准确、可靠。给煤机长周期运行后,给煤机皮带等机械因素和转速探头等测量因素会发生变化，给煤机精度是否仍符合精度要求需要其他校验方法进行复检[6]。

1　称重原理

CS2024型给煤机是电子称重式机械装置，机械部件的调整非常重要，尤其是称重平台(见图1)。

图1　给煤机称重系统结构

皮带置于3根托辊之上，物料在皮带上通过2根支撑托辊时称重传感器通过高灵敏度的位移变化来称量物料，皮带上有煤和无煤的位移变化量只有0.12 mm[7]左右，这就要求皮带上的煤经过称重区时全部施加在称重传感器上，还要求称重传感器不受外力干扰。因此，称重系统稳定性和精确性是保证计量精度的关键。

2　计量误差原因分析

产生给煤机计量误差的原因多种多样，主要有外部因素、机械因素和测量因素三大原因[8-9]，其中机械因素对给煤机计量精度影响最大。

2.1 外部因素

2.1.1 环境影响

给煤机机体内温度、湿度较大，环境恶劣，各机械部件容易生锈，引起转动部件卡涩；雨天煤潮湿引起粘带等现象均会引起测量不准。日常运行时要调整合适的给煤机密封风压，保持给煤机机体内温度适宜、空气干燥。

2.1.2 振动影响

环境振动对称重传感器影响较大，会引起测量出现波动，给煤机在基建安装时一般都要求做好防振措施。

2.1.3 人为影响

在给煤机调整机械部件或者给煤机更换CPU卡件后未进行标定，对计量精度将产生较大影响。

2.2 机械因素

2.2.1 皮带

给煤机计量精度与皮带对中情况、张紧度等有直接关系[10]。张紧度大会引起弹簧变形，影响皮带寿命和称重传感器测量；张紧度小造成皮带打滑，皮带速度与电动机速度之比不再是常数，皮带速度晃动；皮带张紧适中，才能保证与托辊紧密接触、运转平稳。皮带不对中，易使皮带跑偏受损开裂，同时也无法平稳通过称重跨区(两支撑辊间)。

为保证计量精度，皮带调试应做好以下几点：

(1) 皮带柔韧，两边周长一致，且需平直。

(2) 皮带对中不跑偏。

(3) 皮带V形导向突起在三辊导向槽内。

(4) 皮带张紧调整到标准位置，防止打滑。

(5) 张紧轮和驱动轮不能松动。

2.2.2 托辊

给煤机称重平台由中间称重辊与两侧支撑辊组成。加定度块模拟皮带有煤，用直尺校平，调整3根托辊水平直线误差在±0.05 mm内，保证给煤机运行时称重传感器所称质量为皮带上煤的质量(见图2)。从图2可以看出：当中间称重托辊高于或低于两边托辊时，皮带张力对称重系统产生相反的作用，对实际测量产生的影响见表1。

图2　3根托辊接触点相对变化示意图

表1　托辊不在同一水平对误差的影响 %

为了称重准确，3根托辊调试要求做到：

(1) 3根托辊水平误差在±0.05 mm内。

(2) 3根托辊光滑无凸起。

(3) 3根托辊都要贴着皮带，跟着皮带转。

(4) 3根托辊无卡涩，不松动。

2.3 测量因素

2.3.1 称重传感器

称重传感器建议配对使用[11]，日常维护时需观察两侧传感器数值是否差太多，在加定度块的后数值是否差太多，一般两侧偏差不应大于200 mm，否则易导致容积式运行。

称重传感器调试要点：

(1) 称重传感器要自然垂直。

(2) 拉杆就位螺母保持一定的可转动性，不能拧太紧。

(3) 称重块(挂码)质量与程序设定值一致(34.7 kg)。

(4) 定度前保持称重块干燥、清洁。

2.3.2 测速探头

给煤率稳定与电动机转速直接相关，就地启动给煤机，将给煤机分别在100 r/min、1 000 r/min和1 450 r/min定速运行，检查测量值误差应在±5 r/min[12]。

指令(A1板)与反馈(A2、A3板)信号对给煤机的精度影响同样很大，在给煤机维护时，可以利用分布式控制系统(DCS)进行A1、A2、A3板的线性标定：DCS发指令信号，就地CPU进行接受存储完成A1板校验；DCS接受反馈的4 mA、20 mA信号，就地根据DCS侧的电流值调整频率值，直至精度误差满足±0.04 mA。

3　定度工作

给煤机定度其实就是重新测量毛重和速比，用已知称重块来重新标定称重传感器AD码计算出称重系数。

给煤机皮带运转两周所称质量得到给煤机的毛重。当空带运行时，给煤机总称重质量减去毛重即得到零位值；当给煤机运行时，总称重质量自动减去毛重，得到实际给煤量。

在测量毛重的同时，也对皮带速度进行测量。反复测量皮带上某一个记号通过两个固定点的时间，来评定重复性能及补偿由于皮带厚度不均匀而产生的变化，通过这个数据，就能算出皮带速度与电动机速度之间的比值，给煤机运行时皮带没有滑动，所以皮带速度与电动机转速之比是一个常数，这个转速比存放在存储器29单元中用来计算电动机在某一转速下的皮带速度。

毛重测出后，称重跨系数也就得到了，定度过程中将两个定度块(34.7 kg×2)装在称重辊上，皮带运转两周测量出输出平均值，定度块质量除以这个输出值得到称重跨系数存放在23单元中。

给煤机定度的几个关键点[13]：

(1) 不存在上文所述引起误差的原因。

(2) 为了得到准确的运行周期，拆除原有反光纸，新反光纸建议贴4张，并且间距大于1 m。

(3) 定度结果三项参数误差应在±0.2%，否则进行重新定度。

4　精度校验

4.1 校验前准备

给煤机总煤量清零，给煤机空带，远方启动给煤机，查看给煤量总煤量显示应该在0附近波动，如果煤量只朝一个方向累积，说明皮带自重偏差将会影响复检精度，此时应重新检查给煤机称重系统及其他可能因素，解决引起皮带自重误差的原因后重新定度。

4.2 实物校验

实物标定是一段时间内将给煤机输送的煤全部铲出进行质量称量，为保证标定精度，标定时间一般较长，人手要充足，工作量巨大，所以在电厂一般不会采用实物校验。

4.3 实码校验

实码校验[14]采用能够仿真实际煤量的砝码，砝码总质量200 kg，每个砝码5 kg，精度0.01%，共计40个。修改给煤机设定参数，01单元设为100 r/min，25单元设为07(将给煤率放大100倍)，远方启动给煤机，皮带转速稳定后从入口处依次放入砝码，砝码放在皮带中心位置且互相紧贴，当所有砝码走完后，200 kg砝码累积误差不能超过±1 kg。如果超差，应重新定度给煤机。

实码校验的实质就是把煤替换成标准砝码，过程仍然较繁琐，费时费力，且砝码如果没有放在皮带正中心，易引起两侧称重传感器称重误差，所以实码校验具有一定的局限性，一般在给煤机大修后进行一次实码校验。

4.4 挂码校验

挂码校验[15]法利用挂在给煤机壳体上的称重块进行校验，不用搬运砝码，没有质量限制，校验时间更长，校验精度更高，更加接近给煤机实际工作状态。

4.4.1 校验原理

在定度时除了测量皮重、速比和质量系数外，还测量皮带走2圈的时间(第1张反光纸走到第9张反光纸时间，反光纸必须贴4张)，从而可得到皮带在1 000 r/min时，走10圈所需时间T10，此值定度好后存放在16单元中，用于挂码校验时延迟停机。还可以知道放上两侧称重块相当于在两支撑托辊间D(91.44 cm)皮带上放上了G=34.7 kg(称重块质量)×2=69.4 kg煤的质量。

定度得到的速比是给煤机皮带速度除以电动机转速的值，所以皮带速度V皮(cm/s)：

V皮=速比(29单元)×电动机转速×10-6

(1)

10圈皮带总长度L10(cm)：

L10=V皮×T10

(2)

根据给煤机称重原理，得到皮带走10圈输送煤的理论质量G10(kg)：

(3)

4.4.2 校验步骤

CS2024型给煤机CPU程序对外开放，维护人员能够修改内部参数，所以只要按下列步骤进行操作就能轻松实现挂码校验：

(1) 将皮带上煤走空。

(2) 参数设定为01单元1 000(1 000 r/min)；03单元05(定速模式)；24单元04(延时停机)；25单元 07(给煤率AD码放大100倍)。

(3) 挂上称重块。

(4) 按Remote键。

(5) 遥控启动。

(6) 待转速到达1 000 r/min时按Shift Total Reset将总煤量清零。

(7) 给煤机运行至设定时间后自动停止，该设定时间就是存储在参数16单元中给煤机定度走10圈的总时间T10。

4.4.3 校验实例分析

在机组检修期间，挑选1台已经定度完成的CS2024型给煤机做挂码校验，通过3次挂码校验，分别得到3组累计煤量G挂数据：3 831.37 kg、3 831.19 kg和3 831.26 kg。

根据式(3)，计算得出理论累计煤量G10为3 833.66 kg。查参数26单元中给煤机定度后的累计煤量G定为3 835.02 kg。

根据数据计算给煤机定度值G定与理论值G10间误差ΔG=0.04%，符合精度±0.25%的要求，说明定度后给煤机系统计量精度满足要求。

计算挂码校验时累计煤量G挂平均值与定度值G定间误差ΔG2=-0.10%。

计算挂码校验时累计煤量G挂平均值与理论值G10间误差ΔG3=-0.06%。

误差ΔG2与ΔG3均符合精度±0.25%的要求，说明挂码校验得到的累计煤量与理论值和上一次的定度值间偏差均在精度范围内，确认了给煤机称重系统精度仍在精度要求范围内，则可以判定本次给煤机标定工作无需再进行。

4.4.4 校验优点

实码校验需要逐一放置砝码，放置位置和时间都有要求，40个砝码带来的校验工作量很大，而挂码校验只需将称重块通过切换手柄放置在称重传感器上就可以进行校验，方便快捷。挂码校验法称重总质量达3 800 kg多，称重精度达0.01 kg，而实码校验称重总质量只有200 kg，精度只有0.05 kg，经过对比明显看出，挂码校验法准确度更高、更可靠。

挂码校验法为给煤机定期定度工作带来了新思路，在给煤机到期定度前，只要先进行挂码校验对当前给煤机精度进行复检，复检通过则可判定给煤机精度正常，无需再进行定度工作，节省人力、物力；若复检不通过，再进行常规的定度工作。

5　结语

笔者阐述了影响给煤机计量精度的主要原因，归纳总结了解决误差的方法，只有在给煤机机械因素、测量因素状态良好的情况下，才能保证给煤机定度结果准确可靠。当给煤机长时间运行后，给煤机计量精度可以通过其他方法进行复检，经过比较，挂码校验法不仅节约人力、物力，而且复检精度高、易操作，值得推广，对使用同类给煤机的其他电厂具有借鉴意义。

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