(广东国华粤电台山发电有限公司 广东台山 529228)
摘要：针对传统电动三通挡板在实际应用中存在的不能带载切换、容易积煤卡涩、运行方式受限等问题，本文提出了新型电动三通切换装置的设计方案并进行了实施应用，有效地解决了原有结构存在的不足，在提高系统运行效率的同时也丰富了输煤系统运行方式，更适应煤种多样化形势下的输煤系统。
关键词：输煤系统，电动三通挡板，带载切换，新型。
1 引言
电动三通挡板是输煤系统分流与切换的必要设备，三通管是连接相邻两条带式输送机的“纽带”，其主要作用一是方便输送通道的切换，增加输送线路的可选择性，二是确保运行中的输送通道发生故障时，可以使另一通道迅速投入使用，从而满足设备连续运行的需要[1]。
广东沿海某电厂一期 5×600MW 机组设计燃用煤种为神华煤，共用一套输煤系统，供煤带式输送机带宽 1.8 米，带速 2.5 米/秒，供煤带式输送机额定出力为 1600 吨/小时，煤流在 C9A/B 带式输送机通过电动三通挡板切换分别输送至原煤仓带式输送机 C10A/C11A 带式输送机或 C10B/C11B 带式输送机，但 C10A/B 带式输送机仅能给 1～2 号机组供煤，C11A/B 带式输送机仅能给 3～5 号机组供煤，正常情况下 A/B 两路供煤设备一运一备。
由于神华煤单一燃烧容易造成锅炉结焦，需要掺烧其它煤种以防止该现象发生。又因未设计煤场混配煤设备，为了在输煤系统对原煤进行混配，唯有依靠两台斗轮堆取料机同时取煤，按照比例控制好相应的取煤出力，同时落入一条带式输送机上，利用各落煤筒进行混配。这样造成斗轮堆取料机和供煤系统运行效率降低，系统运行时间延长，同时容易发生大煤量导致堵煤的现象。由于机组耗煤量大、一个原煤仓加满存煤仅为 400 多吨，加上加仓煤种较多，因此供煤期间需要频繁交叉加仓，也即在供煤加仓过程中需要频繁切换 C9 下 C10/C11 电动三通挡板以保障各机组煤位，防止出现烧空仓现象。
由于该电厂输煤系统落煤筒原三通挡板因设计上的功能缺陷，不能带载切换，导致在供煤过程中需要频繁停煤，待带式输送机无煤流时才能切换三通挡板，使得供煤效率大幅下降，运行时间延长，从而造成输煤系统能耗增加、设备磨损加剧、维修时间减少，对设备可靠性和维修造成不良影响。另外通过煤场取料设备取煤至带式输送机上混配煤，需要人为地控制取料设备的正常运行出力，不利于系统的经济运行。如果通过电动三通挡板可以将煤场取料设备额定出力取料的物料进行分流，则可以减少煤场取料设备限制出力运行的情况发生，能极大提高输煤系统运行方式的多样性和经济性，为解决上述问题，迫切需要对现行的电动三通挡板进行技术改进。
迄今为止，未在相关电力生产类文献中有解决三通挡板带载切换以及实现分流输送问题的论述，因此本研究对受此困扰的国内外同行们有积极的借鉴意义，也为输煤系统的设计优化提供更多的可能。
2 电动三通挡板现状分析
目前燃煤火力发电厂输煤系统安装的电动三通挡板如下左图，它具有裤衩状的外形，图中所示的点 D 就是挡板 d 的转轴，斜通管外廓 a、b 分别与通道 A、B 内壁相连接，并且圈的下缘可以与挡板表面形成密封。其工作原理是：电动三通挡板配有电动推杆缸驱动的转换挡板，电动推杆选取的力矩为翻板设计力矩的 2 倍以上，并设位置检测开关。翻板绕着靠固定在进料口下方的轴转动，图示位置物料经进料口流入，部分物料冲击落在翻板上，当在翻板在初始位置 b 时，物料经进料口流入出料口 A；当电动推杆运动到最大行程时，翻板到了终止位置 a，进料口的物料流入出料口 B。下右图为电动三通挡板打向中间侧，无法同时向两侧通道分流落煤。
该电动三通挡板在实际使用过程中暴露出以下问题：
2.1 技术方面
1）不能带负荷切换，只能在停止输送物料后才能切换。该电动三通挡板在切换过程中随着角度的变化，会阻碍物料的正常通流，如果带载切换将会造成因通流不畅出现溢煤现象或电动三通挡板卡涩过载跳闸。在使用过程中，即使是空载切换三通挡板，仍经常出现由于卡煤粒造成挡板切换过程中过载跳闸，设备可靠性较低。
2）不能实现分流功能。当该电动三通挡板打向中间位置时，阻碍物料的正常通流，无法同时向两侧通道分流落煤，即该电动三通挡板不能实现分流功能，只能供应一路，切换至另外一路输送通道加仓时需排空带式输送机上的煤，限制了运行方式，增大了运行风险。
3）该种三通挡板使用过程中容易出现没有完全到位或中间拐角处有缝隙（有到位信号），造成漏煤至另一路落煤筒煤满，未及时将落煤筒内漏煤拉出就切换三通挡板导致电动推杆损坏；三通挡板在长期使用过程中受落煤冲刷造成边缘磨损，挡板到位信号出现后还存在一定的缝隙，长期运行后煤粉容易积聚导致三通挡板切换时出现过载跳闸。[2]
4) 因结构和形状设计上的影响容易造成堵煤现象。斜通管和三通挡板的倾角过小，致使煤粉不易下滑，容易堵塞，斜通管的四角是死角，容易挂煤，长期结团减小了输送管道的有效空间，产生瓶颈卡口，煤量一大就容易造成堵塞。[3]
2.2 能耗方面：
1）以前言中广东沿海某电厂为例，由于 C9A/B 带式输送机下 C10/C11A/B 带式输送机电动三通挡板不具有分流功能且不能带负荷切换，那么当 C10 /C11A/B 带式输送机相互换线运行时必须先排空煤后才能将电动挡板三通切换到另外一路，整路上煤系统排空一次煤最少需要 15 分钟，正常供煤时，一个运行班最少需切换两次，燃料运行实行三班倒，合计每天切换六次,即燃料系统每天将多运行至少 1.5 个小时,从斗轮堆取料机至原煤仓带式输送机单路供煤系统带式输送机电机及辅助设备的空载运行功率约为 2450kw，也即每天多耗用厂用电 3675kWh，一年约 134 万 kWh。
2）由于设备运行时间较长，加剧了设备老化、磨损；对设备寿命等方面的影响和损耗则难以准确计算,同时也增加了运行人员及检修人员的劳动量。
3 改进方案
通过上述现状分析，改进方案重点围绕解决三个问题：①有煤时可带载切换三通挡板，不需排空带式输送机上的煤，直接切换运行方式；②有煤时可带载分流，下级两路带式输送机可同时上煤，可以用来混配煤；③消除原结构和形状上容易挂煤、积煤的因素。
由于是在现有系统上进行改造，因此根据现有落煤筒三通挡板的安装尺寸，量身订做具有分流功能的三工位桶式分煤器,其安装尺寸，结构尺寸不变。该三工位桶式分煤器在设计时考虑在切换的任一位置时都应正常通流，不会出现堵塞现象，其结构如下图。
高铬铸钢是一种合金用量少、机械性能好、工艺稳定、耐磨性高的耐磨材料。它与国内使用的高锰钢衬板和进口的高铬铸铁衬板相比，不但耐磨性好，而且成本低、性价比高。[4] 为防止煤流冲刷面磨损严重，煤流能接触到的面都安装上“高铬铸钢”耐磨衬板，特别是三通三位中间，即裤叉中间采用各 300 的“高铬铸钢”耐磨衬板衍接。因此，该三工位桶式分煤器转动主轴采用 45#钢材料，直径 100mm 以上，并做调质处理 HB=260-286；本体材料为 Q235-A，厚 8mm 钢板；内桶及导料漏斗 Q235-A，厚 10mm 钢板，并加高铬铸钢耐磨衬板，厚度 15mm 衬板，折角处也要加高铬铸钢耐磨衬板。轴承选用加强型推力轴承，轴承品牌为 SKF，所有转动机构必须加装进口骨架油封和 M10 平头黄油嘴，黄油嘴采用 M10*1 标准油嘴。
为使该三工位桶式分煤器能够满足带载切换 1600t/h 左右煤流，还需配制上精密滚珠螺母丝杆电动推杆及支座，电机功率为 3KW，带制动刹车，推力 3000kg，防护套为不锈钢伸缩密封套。另外，为了方便日常检查，安装 2 个不锈钢嵌入式检查门，检查门配不锈钢锁紧器。
该三工位桶式分煤器限位开关内行程选用齿轮式一个，外行程为德国施迈赛。通过精密滚珠螺母丝杆电动推杆驱动三工位桶式分煤器里的分煤桶，使分煤桶处于所需要的三种工作状态来实现带载切换及分流方式，靠机械限位固定工作位置，可通过 PLC 远程操作，自动化程度高。其中中间位的限位位置应根据实际运行调整试验来确定。
除此之外，还应对输煤程控控制逻辑进行完善。改造前由于三通挡板不允许带载切换，因此在流程内系统设备运行过程中，如果出现三通挡板到位信号消失将联跳上级设备，以防止出现堵煤现象；另 C9 头部三通只能选择原煤仓带式输送机 C10 或 C11 一路运行。改造之后，需要针对此三工位桶式分煤器带来的运行方式可选性修改原三通挡板控制逻辑：允许 C9 三通同时选择 A/B 通（即 C9 带式输送机可以同时下原煤仓带式输送机 C10 和 C11），在同时选择两路带式输送机时，如两路原煤仓带式输送机有运行信号反馈，则三通挡板信号消失不作为联跳条件，但在切换过程中如超过一定时间无三通到位信号反馈则报“三通卡死”故障停止运行，避免导致电动推杆损坏，这样就可以实现带载切换过程中的联锁保护，也能够满足分流运行方式的需要。
4 运行试验情况
改造后经过连续长期运行，该设备运行稳定，没有出现因为卡涩、积煤等原因出现电机过载、落煤筒堵煤现象，供煤效率由原来的 1076 吨/小时上升至 1141 吨/小时，在年供煤量 800 万吨时可节约厂用电约 148 万 KWh，大幅提升了输煤系统运行经济性，改造投入成本在两年内即可收回。
在没有煤场配煤设备和筒仓配煤设备情况下，可以利用三工位桶式分煤器的分流功能，同时运行两路供煤系统设备在三工位桶式分煤器的下级带式输送机上实现配煤，为输煤系统的运行方式提供了更丰富的安全选择。
5 结论
通过上述改造并经过长期运行检验，三工位桶式分煤器有效地解决了输煤系统电动三通挡板原有结构存在的不足，在提高系统运行效率的同时也丰富了输煤系统运行方式，更适应煤种多样化形势下的输煤系统，在需要带载切换或分流的三通落煤筒处可以设计加装此种三工位桶式分煤器。
参考文献:
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作者简介：
[1]梁发盛（1979-），男，广东河源人，工程师，学士，从事输煤系统技术管理工作。
论文作者:梁发盛
论文发表刊物:《电力设备》2017年第35期
论文发表时间:2018/5/10
标签：挡板论文; 系统论文; 带式输送机论文; 设备论文; 推杆论文; 物料论文; 过程中论文; 《电力设备》2017年第35期论文;