摘要：针对卸船机卸料时存在流量不均匀、效率低下和自动化程度不高的缺点，以及在煤流随时可能坍塌压停皮带的隐患，提出了恒煤流自动控制系统。该控制系统通过实时监测卸船机出口煤流量，与设定值比对自动控制振动给料机的输出频率来调节出口煤流量大小。通过研究及运行结果表明，该方式提高了卸煤安全性和稳定性，增加了卸煤效率。
关键词：输煤皮带；控制系统；恒煤流；流量测量
1 前言
当前火力发电厂市场环境、社会环境、经营环境都不是很乐观，燃煤资源紧张，节能减排压力大，如何深挖现有设备的潜力，提高设备稳定效益、提高机组运行的经济效益，是摆在每个电厂面前的一个重大课题。浙能乐清发电有限责任公司卸煤码头装有三台1250t/h抓斗桥式卸船机，船上的燃煤经过抓斗落入料斗内，经料斗下部的振动给料器，然后通过物料输送切换装置分别送到码头平行的二条高架皮带上。改造之前卸船机出口流量的大小只能通过司机俯视目测估算，精确测量需要到3号皮带的电子秤，而煤流从卸船机到3号皮带电子秤需要9分钟，若出现煤量突然增加时，司机无法及时控制振动给料机的输出频率，极易导致煤压停皮带，影响效率和经济性。
2 方案设计
2.1控制流程设计
若要对卸船机出口流量进行精准控制，必须先对其流量的大小进行精准测量。目前测量皮带上料流流量大小的主流的方法有三种，第一种是采用超声波测距技术，测量皮带上煤的高度，以此换算成煤的体积，进而转换成煤流量大小；第二种是采用激光多点测量技术，测算煤流界面的大小，通过积分换算成体积，进而转换成煤流量大小；第三种是在皮带下方安装称重装置，将经过皮带上的物料，通过称重秤架下的称重传感器进行检测重量。显而易见第三种方式精度最高，通过试验发现，卸船机在不同位置静态下，称重传感器测量的重量大小符合实际重量，且较为稳定。
在司机操作界面上增加流量给定输入窗口，将流量当前值与设定值进行比较，若设定值大于当前流量，则增加振动给料机变频器的输出频率；若设定值小于当前流量，则减小振动给料机的输出频率。控制流程示意图见下图。
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2.2 控制方式设计
本方案是通过改变振动给料机变频器的输出频率来调节卸船机出口流量的大小，因此需要探究流量大小与输出频率的关系。通过大量试验，发现煤流大小与输出频率呈现如下关系。
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当振动给料机的输出频率小于55时，流量小于380t/h，卸煤效率低下，在自动控制中因避免，因此将振动给料器的输出频率调节区间设为55%-100%。
考虑到变频器的输出调节反映到出口煤流量的变化有一定的时差，且过短的变频时间间隔对变频器的使用寿命有较大的影响，结合流量大小与输出频率的关系图，我们对控制逻辑作如下调节规则：
1）出口流量与给定流量之差在±50t/h之内视为达到给定流量。
2）达不到给定流量超过15s开始调节振动给料机的输出频率。
3）振动给料机的调节幅度为5%。
3 方案实施
3.1流量检测装置安装
在卸船机出口托辊上安装有流量监测装置。其工作原理是当物料通过电子秤上的称量段时,物料重量通过称重托辊传到称重架上，称重架把重力直接作用到称重传感器上，称重传感器输出电压信号由模/数转换器转变为数字信号；流量的另一个测量值是皮带速度，它由速度传感器CAI进行检测并发出脉冲信号,经频/数转换器变为数字信号，仪表则把代表重量和速度的信号进行加工处理,即得到物料的流量，流量经过积分运算后得到物料的累积量。电子秤仪表的流量是用4 mA～20 mA模拟信号表示。秤架的安装位置应与落料口保持5米左右的距离，防止煤流下落时的冲击力对计量的准确性造成影响。
同一条皮带上的煤流，可能来自1至3台卸船机，因此卸船机出口皮带处的流量不一定是当前卸船机的出口流量。因此我们在卸船机出口处前后托辊各安装了一组流量监测装置，将前流量减去后流量就是卸船机当前的出口处的实际流量。
3.2 软件程序编写
画面上增加每台卸船机流量给定的输入框，将输入的给定值赋值给变量SpeedDecReq，同时设定变频器调节幅度定值SpeedStep=5，在振动给料器功能块内增加如下程序段：
RS1( Set := StartRequest and DriveReady and ControlOn,
R1 := StopRequest or not RunEnable or Not ControlOn,
Q1 => OnOrder );
RS2( Set := StartRequest and DriveReady and ControlOn,
R1 := StopRequest or not RunEnable or Not ControlOn,
Q1 => StartOrder);
R_Trig3( Clk := SpeedIncReq,
Q => SpeedIncReqPulse );
R_Trig4( Clk := SpeedDecReq,
Q => SpeedDecReqPulse );
StoredSpeed:=SEL( g := R_Trig3.Q,
in0 := storedSpeed,
in1 := storedSpeed + SpeedStep);
StoredSpeed:=SEL( g := R_Trig4.Q,
in0 := storedSpeed,
in1 := storedSpeed - SpeedStep);
StoredSpeed:=Limit( MinSpeed,storedSpeed,MaxSpeed);
if not Fault and not DriveFault and StartOrder then
SpeedRef:=storedSpeed;
else
SpeedRef:=0;
end_if;
通过上述程序段，实现煤流量的反馈控制。
4 注意事项
计量的准确性对自动控制的精准稳定有非常大的影响，因此需要定期校准。我们所采用的校准方式有两种，一种是零位校准，即空皮带时皮带跑三圈计算空皮带的皮重，以此为零点，一般要求每艘船开卸前校准一次；另一种是砝码校准，即每台秤左右各挂50公斤砝码，皮带跑三圈计算砝码的重量，一般要求15天校准一次。每次卸煤需要检查物料门的状态，要求物料门必须打开至最大位置，流量大小与输出频率的关系才能符合试验值，自动控制效率达到最高。
5 经济及社会效益
卸船机恒煤流自动控制系统需要投入的硬件设备少，仅在原程序中增加该功能块且不影响原作业流程及保护逻辑，具有很强的推广性。卸船机恒煤流自动控制系统减少了卸煤的时间，提高了工作效率。据统计，增加卸船机恒煤流自动控制系统后，平均每个月的跳机次数从54次降低到7次，保证了卸煤的安全和稳定性。
卸船机恒煤流自动控制系统增加了卸船机的流量检测和卸煤量累计功能，对燃煤的管理和卸煤情况的掌控有促进提升作用。
实现卸船机恒煤流自动控制后，平均每天的卸煤时间可减少30分钟，节省电耗约1500kWh，每年可节省电耗182500kWh，按每度电0.4153元算，折合人民币26.5万元。
6 总结
现场试验证明，与卸船机恒煤流自动控制系统可以有效地减少皮带机卸煤过程中过载跳机次数，降低不必要的电能损耗、提高生产控制效率。顺煤流启动在电厂、码头等多皮带控制场具有良好的应用前景，适合推广。
参考文献
[1]曹峰.火力发电厂门式斗轮机煤流量自动控制系统[J].安徽电力，2013（3）.
[2]倪君，张祥飞.堆取料机自动控制规范化探讨[J].水泥技术，2008（4）.
论文作者:阮光
论文发表刊物:《电力设备》2018年第21期
论文发表时间:2018/12/12
标签：流量论文; 皮带论文; 称重论文; 大小论文; 频率论文; 物料论文; 测量论文; 《电力设备》2018年第21期论文;