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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：1239 發(fā)布時(shí)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(jiǎn)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(guó)新型干法水泥生產(chǎn)線煤粉計(jì)量與控制長(zhǎng)期被國(guó)外產(chǎn)品壟斷的局面,，對(duì)水泥生產(chǎn)計(jì)量與控制裝備的國(guó)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(jiǎn)單介紹,。
1 科氏力秤原理
科氏力秤是以物體在均勻轉(zhuǎn)動(dòng)參照系中作相對(duì)運(yùn)動(dòng)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(gè)測(cè)量盤,，其徑向均勻布置一定數(shù)量的測(cè)量葉片，測(cè)量盤在電動(dòng)機(jī)主軸的驅(qū)動(dòng)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(cè)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(dòng),。物料在運(yùn)動(dòng)過程中，其徑向摩擦力Fr,、反向離心力Fx不對(duì)驅(qū)動(dòng)軸產(chǎn)生反作用力矩,，而沿切線方向的科里奧利力Fc則會(huì)對(duì)測(cè)量盤葉片產(chǎn)生力矩M，通過測(cè)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(cè)量盤受到的力矩；
Q——物料流量,；
ω——角速度,；
R——測(cè)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(cāng)、均壓倉(cāng)和轉(zhuǎn)子腔組成,。減壓倉(cāng)內(nèi)設(shè)有減壓裝置,，以消除煤粉倉(cāng)倉(cāng)壓影響，為均壓倉(cāng)均壓提供條件,。均壓倉(cāng)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(dòng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子速度，在穩(wěn)定料流的同時(shí),，實(shí)現(xiàn)對(duì)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(dòng)電動(dòng)機(jī)、力矩傳感器和測(cè)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(shí)具有鎖風(fēng)作用,。
控制裝置負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的信號(hào)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(duì)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(duì)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(shí)裝置呈正壓狀態(tài),，停止時(shí)呈負(fù)壓狀態(tài)科氏力秤調(diào)試期間，瞬時(shí)流量波動(dòng)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(shí),，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(shí)與2個(gè)煤粉倉(cāng)相連接，懷疑是風(fēng)量分配的問題,。將煤粉倉(cāng)的2個(gè)收塵管道閥門*關(guān)閉,，再啟動(dòng)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(shí)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(jiǎn)單,、技術(shù)含量低,，又是由廠方人員調(diào)試的，發(fā)生故障時(shí)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(shí)，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(shí)流量突然出現(xiàn)大幅度波動(dòng),，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(shí)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(jiǎn)單檢查轉(zhuǎn)子腔后判斷可能是傳感器出了問題，并測(cè)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(hào)變送器輸入與輸出數(shù)據(jù)及與力矩檢測(cè)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(cè)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(shí)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(shí)間。利用這段時(shí)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(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器轉(zhuǎn)軸,，測(cè)量輸出數(shù)據(jù)基本正常,，與流量計(jì)電動(dòng)機(jī)連接，采用系統(tǒng)設(shè)定速度（23Hz）運(yùn)行,，測(cè)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(gè)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(dòng)流量計(jì)電動(dòng)機(jī)，監(jiān)測(cè)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(shí)流量有指示,，但實(shí)際無煤粉送出
在一次點(diǎn)火升溫時(shí)，設(shè)定窯頭煤粉流量0.8t/h,，瞬時(shí)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(chǎng)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(cè)數(shù)據(jù)為260,，與瞬時(shí)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(shí)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(gè)假的瞬時(shí)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(shí)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(shí)流量波動(dòng)異常,，送煤壓力不穩(wěn)定
2004年4月,，在一次對(duì)分解爐煤粉計(jì)量秤電動(dòng)機(jī)例行維護(hù)保養(yǎng)后，瞬時(shí)流量波動(dòng)異常,，送煤壓力不穩(wěn)定,，現(xiàn)場(chǎng)給料變頻器的速度變化頻繁。由于恰好在該段時(shí)間窯頭2臺(tái)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(duì)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(dòng)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(dòng)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(chǎng)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(chǎng)簡(jiǎn)單檢查后操作人員啟動(dòng)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(dòng)機(jī)的運(yùn)行信號(hào)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(hào)均直接來源于小型密封繼電器的動(dòng)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(hào)取自控制該電動(dòng)機(jī)的交流接觸器輔助觸頭，由于該接觸器不密封,，經(jīng)長(zhǎng)時(shí)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(hào),，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(rùn)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(zhǎng)期正常穩(wěn)定運(yùn)行的重要措施和手段,。
1）每次停窯時(shí),，均要檢查清除流量計(jì)測(cè)量盤和測(cè)量葉片上雜物和積垢（清理時(shí)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(rùn)滑情況,。注意觀察測(cè)量盤和測(cè)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(shí),，檢查保養(yǎng)流量計(jì)電動(dòng)機(jī)；
3）定期檢查螺旋氣力輸送泵出口擋料板動(dòng)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(shí)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(dòng)；
6）經(jīng)常檢查各氣動(dòng)元件和壓力表是否完好,，及時(shí)清除過濾器積液,；檢查流量計(jì)內(nèi)部傳動(dòng)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?jiǎn)卧傔M(jìn)氣管前加裝一臺(tái)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(duì)各潤(rùn)滑點(diǎn)及時(shí)補(bǔ)充潤(rùn)滑油,，按時(shí)更換減速器及螺旋泵軸承座潤(rùn)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。