CS2024型电子称重式给煤机给煤率异常分析及处理方法介绍

1、CS2024型电子称重式给煤机给煤率异常分析及处理方法介绍肖榕辉（广东珠海金湾发电有限公司，珠海 519050）摘要：在热力发电厂中，燃料控制系统是机组控制中的重要一环，与机组安全、稳定、经济的运行密切相关。而给煤机作为燃烧控制系统中最重要的辅机，运行过程中出现给煤率异常，会给机组一个较大的扰动，直接恶化燃烧控制系统的性能，限制机组出力，影响机组运行的安全性及经济性。广东珠海金湾发电有限公司#3、4机组给煤机采用的是上海新拓电力有限公司生产的CS2024型电子称重式给煤机，本文针对本厂近年维护过程中该给煤机经常出现给煤率异常的现象，进行分析及处理介绍，对使用同类型设备的兄弟单位具有借鉴意义。关

2、键词：CS2024型称重式给煤机；给煤率异常；处理；防范措施The Analysis of the Abnormal Feeding Rate of the CS2024 Electronic Weighing Type Coal Feeder and Its SolutionsXiao Ronghui, Guan Feiran, YuKang(Guangdong Zhuhai Jinwan Power Company Limited, ZhuHai, 519000)Abstract: In the thermal power station, the fuel control system

3、is crucial to the whole unit control system, it has close connections with the safety, stability, economy of the unit operation. The coal feeder, as one of the most important assisting devices in the fuel control system, once shows abnormal feeding rate during operation, would deliver a big disturba

4、nce to the unit, and exacerbate the performance of the fuel control system, which would lead to the restriction of the unit output, damage to the safety and economy of the unit. The unit 3/4 of the Guangdong Zhuhai Jinwan Power Company Limited has adopted CS2024 electronic weighing type coal feeder,

5、 which is produced by ShangHai XinTuo Power Company Limited. According to the abnormal phenomena occurred during the maintenance of the coal feeder in recent years, this paper summarizes and analyzes the maintenance processes, thus it can provide vital experiences to the plants which possess similar

6、 devices.Keyword: CS2024 Electronic Weighing Type Coal Feeder, abnormal feeding rate, process, preventive actions.1 概述上海新拓电力设备有限公司生产的耐压式CS2024-HP型号给煤机该型号给煤机具有微机控制电子称量及自动调速装置功能在运行过程中能根据锅炉燃烧控制系统指令自动调节给煤量，满足锅炉负荷的要求。其基本结构如图1.1所示：1-张紧辊；2-张紧机构；3-挡煤板；4-称重辊；5-称重传感器；6-断煤信号装置；7-清扫机构减速箱；8-皮带输送减速箱；9-称重标定机构；10-张

7、力辊。图1.1 CS2024型给煤机机械结构简图给煤机控制器包含三个硬件包：电源板，CPU板，电动机速度控制器。另外有附加输入输出组件，可通过各种组合来满足不同的数字量或模拟量控制要求。该称重式给煤机控制的物理量是燃料的流量（即给煤率，单位是吨/每小时）。为实现这一功能，CS2024型给煤机通过称重传感器测量单位皮带长度上煤的重量，同时通过测速发电机测量并换算出皮带的转动速度，二者的乘积得出实际给煤率，与要求给煤率进行比较，然后调节皮带电机的速度，使给煤率控制在指令值上。图1.2 给煤机控制原理简图2 给煤机控制原理图2 给煤机给煤响应原理框图从上图可以看出，在给煤机CPU微机板中，首先接收称

8、重传感器输入一与测得的重量成正比的信号，这个信号由微处理器板上分辨为1/4000（12位）或0.025的A/D转换器转换成一个二进制数字信号。这个数字与存储在永久存储器(ROM)中的参数进行比较，如果这个数字信号是在可以接受的范围之内，它就被存储在暂时存储器(RAM)中。接着对从另一个称重传感器来的信号进行同样处理。这两个信号将进行互相比较以进一步证实它们的正确性。如果比较后发现该两个信号是不正确的，给煤机转到容积式操作运行，这时控制器就采用存储在内存中的由先前的平均值而定的假定传感器输出信号进行操作，如果比较后发现该两个信号是正确的，两个传感器的信号相加后减去毛重，其结果与一个定度因数相乘（

9、该因数是在给煤机定度时得出的），从而得到每单位皮带长度上的物料重量。这个结果存储在RAM中。电动机速度是通过在一段时间中测量与电动机轴相连的交流测速机所发生的输出脉冲频率来决定的。这种以晶体振荡为参考频率的微处理器测试的精度是0.025。这个模拟量信号被转换成数字量信号（二进制数）并且与另一个定度因数相乘（该因数是在定度时获得的）从而得到一个代表皮带每秒速度的数字。最后这个皮带速度与物料重量相乘后得出给煤率。然后这个结果与给煤率设定值比较后得出误差信号对速度控制器进行控制。而在外部给煤率设定及反馈控制回路中，DCS首先根据锅炉BD指令与实际燃料测量值PID控制器得出每台给煤机的给煤率给定值，给

10、定信号经过控制器、卡件量纲的传递变换，并经过分频把信号从A1指令板送入微机板CPU处理器中。CPU经过内部控制，最后把给煤率通过A3反馈卡送至DCS，这样就实现了给煤机给煤率外部和内部之间个闭环控制。CPU中给煤机率的计算公式：从上面公式可以看出，给煤率运算中，需要测量的两个量分别为称重传感器测量值和测速传感器测量值。而其他三个系数：重量系数、皮重因子、速比因子都是定度所得。这几个量的准确度对给煤率运算的精度影响较大。3 给煤机给煤率异常分析3.1给煤机给煤率异常分析流程图，如下图3.1：图3.1 给煤机给煤率异常分析流程图3.2历次给煤率异常主要故障原因分析及防范（1）机械故障导致给煤率异常

11、 a、皮带跑偏 b、传动、称重系统变形 c、有异物阻碍如图3.2，2010年6月2号，3D给煤机出现煤量波动，波动幅度达到5T/H65T/H，但波动时间仅持续几分钟，分析判断为大块异物通过皮带导致。图3.2 大块异物致给煤率异常历史趋势图经验教训及防范措施：当给煤机出现短时煤量波动，可先保持观察，如果很快就恢复正常，则基本可判断是因为为大块异物通过皮带导致。同时为保证机械称重和传动装置正常，要求机械专业每次进行给煤机定检时着重做好如下工作：观察给煤机运行后调整皮带的张紧要合适，观察皮带是否跑偏，皮带无破损。（皮带张紧度合适参考：在空载时，皮带张紧辊筒的滚轮中心在指示器的中下限区域时为最佳状态。

12、加载时，皮带会变紧，中心会上移）观察3根称重托辊都要转动自然，无跳动，表面光洁。观察张力辊筒（皮带下方）、称重辊有无松动、松脱现象，如有则拧开轴承端盖紧固处理。检查张力辊筒两端的摆臂是否存在卡涩现象，如有则需要除灰除锈，进行松动处理。检查称重支撑连杆要平直，关节轴承要活络。（除灰除锈，喷松锈剂）。（2）称重重量信号处理回路异常导致给煤率异常2010年9月10日上午，4B磨煤量21T/H，磨电流由38A上升至57A，磨吹扫时内部有较大摩擦声。机械专业点检员开票停磨检查：磨煤机内部没发现异常，稍微调大了磨辊间隙。然后押票试运，发现情况依然没改变，磨煤机电流依旧偏大。因此怀疑给煤量异常偏大，联系我们

13、热控专业对给煤机称重控制系统进行检查。打开给煤机人孔门，检查给煤机内部机械传动机构没发现异常，切至LOCAL转动，皮带空载时，但是给煤机面板上有23T/H煤量显示，初步怀疑称重系统有故障。给煤机切至OFF模式，在空载状态下按SHIFT SELF TEST 9，观察左右侧称重传感器测量值为36651/6510（该数值为皮带重量AD转换码，正常值应为600多），加载时数值为1368/1309（正常值应为2000多）。由数值看发现异常：数值与正常数据偏差较大；传感器数值36651/6510不对称，差别太大；加载时的数值反而变小。观察皮带，发现数值小的这边传感器侧皮带很松，于是怀疑皮带张紧度不对称造成

14、称重虚称，让机务调整张紧度，调至两边一致时，观察参数SELF TEST 9问题依然存在。在微机板上把两个称重传感器插头对换，发现现象一样，仔细观察分析，发现显示数值365101/6651不对称（显示屏上下两行数值）是由于下行显示屏显示位数最多为4位数，则实际上数值是对称的，只是下行的最高位没显示出来（此时下行数值应为36651），表明称重系统测量或处理回路有问题。通过对称重系统回路流程图分析，造成上述异常可能的原因主要有以下几个方面：称重传感器故障；CPU板中AD码转换器故障或运算程序出错；电源板故障导致电子元件供电电压不稳定。 根据分析，首先把微机板上两个称重传感器插头拔下，按照图3.3测量

15、方法，测得两个称重传感器12和34电阻值均为350欧姆左右，同时测量称重传感器10V电压正常。图3.3 称重传感器检测示意图综合数据，同时咨询厂家意见，一致认为传感器故障可能性很小，更何况两个都故障的可能性更小。因此怀疑微机板上的AD转换器故障。为此，更换新的CPU板，故障依然；更换新的电源板，故障依然，由此判断CPU板，电源板应该是正常。最后，把故障再次锁定在称重传感器上。把两个称重传感器更换后，故障消除。分析该次故障是#4号机组发电机故障抢修后首次启动时发生的，估计是停运时皮带上燃煤较多，同时太久没运行，煤仓中有剩煤，煤种较湿，水分慢慢下渗沉积在皮带上的燃煤上，导致皮带负荷过重，称重传感器

16、内部承重应变片形变过度，电阻应变计损坏，导致称重故障。经验教训及防范措施：称重传感器检测需要综合面板显示及电压、电阻测量数据判断：a、两边称重传感器读数接近（显示屏上下两行数据）；b、抬起和放下称重块时，两次显示值之差为1500左右（称重块的重量为34.70kg）；c、抬起和放下时，显示值较稳定；d、称重传感器端子12和34电阻值在350±3.5间，供电电压为10VDC。当给煤机需要长期停运或检修时，在有条件时最好让运行人员烧空或点空皮带上燃煤，避免皮带长期负荷过重，导致称重传感器应变片损坏。（3）电机测速信号异常导致给煤率异常 2009年5月19日，#4炉A给煤机给煤率不稳定，波动

17、较大。给煤机停运并把皮带点空后，当我们把给煤机切至LOCAL模式下，面板显示选择转速RPM显示时，发现转速显示不稳定，波动较大。为此，如图3.4，我们把测速传感器送至电源板上的端子145-146拆下，测量其电阻偏离330欧姆很大，达到1M，为此判断测速探头故障。拆下测速探头，发现其表面已布满铁锈，观察电机底盘接触处没有密封好，分析应是前几天下雨，从缝隙渗入导致探头生锈。更换后，速度测量稳定，给煤机给煤率恢复稳定。经验教训及防范措施：检查其他给煤机，把电机底盘螺丝均打紧，并用密封胶封堵后，近3年再也没发生此类事故。图3.4 测速传感器检测图（4）给煤机电气回路中继电器辅助触点异常导致给煤率波动2

18、010年夏季开始，给煤机会出现莫名其妙的给煤率波动甚至给煤机跳闸现象：给煤机运行时出现给煤量波动，且波动无规律，停运后根据给煤机给煤率异常分析流程图排查，机械装置及控制回路无发现异常。紧固各端子，重新启动，运行一段时间后给煤率波动现象再次发生，并且发生给煤机停机现象，但是给煤机和变频器均记录不到报警跳闸代码。打开就地控制柜时可以明显感觉到柜内温度较高，用手背感触电子元件，发现启动和正转中间继电器很烫，用万用表电阻档测量其辅助触点，发现FS触点6-16断开，正转继电器1ZJ的辅助触点B16-B17在持续测量的3分钟时间内会出现跳转现象，时闭合时断开。分析给煤机启动电气控制原理图，如下图3.5：图

19、3.5 给煤机启动部分电气控制原理图从图中可以看出，1ZJ的辅助触点B16-B17是常开触点，给煤机运行时得电闭合，把信号传递到变频器作为正转使能信号，如果该信号不稳定，将直接导致变频器运行异常，给煤率波动。FS继电器的辅助触点6-16为常开触点，在给煤机运行时闭合，给煤机电气回路自保持成功，当该触点在运行中断开，则直接导致启动回路断路，给煤机停机！查明原因，更换继电器后，故障消失。 经验教训及防范措施：该继电器是原厂配供，该型号为MK3P-1的继电器耐高温性能差，最高耐温值仅为55，由于控制柜内变频器散热量较大，尤其到了夏天季节，导致控制柜内温度很高，达到50多摄氏度，继电器性能开始明显变差

20、，变得极不可靠，辅助触点动作出现异常，导致设备异常，因此，继电器急需换型。2010年下半年度，逐步把控制柜内独立的中间继电器FS启动继电器、1ZJ正转继电器、2ZJ反转继电器、3ZJ清扫电机继电器换型为耐高温性能更好的继电器MKS3P，耐高温值提高20，更换后，继电器运行稳定性提高，有效提高给煤机控制系统运行的稳定性。控制柜内变频器散热量较大导致柜内温度高，会影响柜内电子元件寿命，影响给煤机给煤率稳定性，因此，可以考虑把内置式变频器更换为外置式变频器。（5）给煤机变频器串行通讯故障导致给煤率异常2010年5月份至10月份，两台机组共发生了5次类似现象（见下表3.6）：给煤机给煤率大幅波动，然后

21、停机。打开就地控制柜发现变频器跳闸，其HIM连接器面板显示“HIM ID 1 Ver.1.07 ser.B Connectting”循环滚动，查看故障代码为“10”（串行故障）：SCANport适配器断开。更换新变频器后，给煤机重新启动，正常运行。表3.6 变频器故障检修记录表拆下故障变频器，送至外协修理，修理报告显示故障原因是：部分电子元件老化损坏，导致通讯故障，适配器连接失败。变频器为美国ROCKWELL公司，型号为AB 1336F。分析该型号变频器由于是当时给煤机出厂配供，设计为内置式，散热量较大，到了夏季，为了应对南方台风雨水季节，控制柜都是做密封处理，导致控制柜不能通风对流，柜内温度

22、很高，这严重影响柜内电子元器件的使用寿命。经验教训及防范措施： 只要不是刮台风下雨天气，打开就地控制柜通风，设法降低控制柜内温度。 增加控制柜排气孔，加装排气扇，变频器考虑换型。通过分析调研，使用的变频器存在以下问题：a、从投产到现在变频器已经使用了5年，变频器基本到达使用寿命，部分元器件开始老化，容易出现故障；b、该型号美国公司目前已趋于停产，且该型号原采购价格本来就比同类产品高出好几倍，近年来进口价格还在不断攀升（每台约在2.2万元以上），且供货周期长，海外供货周期一般都要在4个月以上。c、该变频器为柜内安装方式，散热方式不佳，特别是在夏季高温季节，导致控制柜柜内温度较高（接近50摄氏度）

23、，严重影响变频器本身及控制柜内其他元器件的使用寿命。经原供货厂家推荐及多方调研，ABB公司的ACS 510外置式低压传动变频器在较多电厂有实际应用，效果良好。该型号的变频器，其散热性好，运行稳定可靠，且价格相对较低，供货周期短，能有效节约备件维护成本。 为此，机组于2011年6月份变频器进行外挂式换型改造，改造效果如图3.7，改造后，控制柜工作环境明显变好，至今为止，变频器没发生过一次故障，大大提高了给煤机给煤率稳定性。 图3.7 变频器改造换型效果图（6）给煤机指令和反馈卡漂移导致给煤率异常 2012年6月12日，如下图3.8，B给煤机和C给煤机接受指令都是58.7%，但是B给煤机需要加偏置

24、-14.6，则输出指令和其他给煤机相差14.6%，给煤率反馈才一致，如果不加偏置，偏差很大。观察给煤率并未波动，怀疑是指令卡和反馈卡漂移导致。对该台给煤机进行校验，并着重对指令板A1和反馈板A3标定后，偏差消除，给煤率反馈正常。图3.8 给煤机指令反馈偏差大画面控制图经验教训及防范措施：严格遵守维护规程，定期校验及标定给煤机。（7）电源板、微机板故障导致给煤率异常 当发现给煤率异常时，可以根据3.1流程图进行初步排查，当检查给定/反馈信号、称重信号、测速信号均正常，变频器及电气启动回路也正常时，则引起异常的原因可能是电源板或微机板故障引起。 电源板将交流电压调制成电子控制所要求的负载稳压电压，

25、电源板的输入电压是交流110V，5060HZ。通过变压器变成一系列低电压，然后进行整流，滤波和稳压，这些电压及使用这些电压电子元件见下表3.9。序号电压电子元件15VDC微处理器、晶体管逻辑电路、TTL、显示和转换板210VDC称重传感器和放大器310VDC放大器4+15VDC定度探头515VDC光电离合器输入和定度探头表3.9 电源板电压等级及主要负载±15V电压是与逻辑电路和放大器电路的电源隔离的，此外在15V电源的滤波端引出非稳定电压24V供继电器线圈用，同时还有两路交流20V电压供隔离的给煤率转换板A3和速度指令转换板A2用，每块转换板上都有滤波器和稳压器。电源板上提供的电压是通过一个有6根导线的插头供给微机控制板（CPU板）的。因此，可以看出电源板如果出现故障，给各元器件