贴片式计量系统在火电厂原煤仓的应用

发布时间：2016-06-16 作者：www.cechina.cn

　　一、 背景描述
　　在电厂输煤流程中，煤块经过磨煤机的研磨后变成了超细的粉料，扬尘大，有较强的吸附性会吸附在料位 计表面，传统的料位测量方式如雷达、导波雷达、3D 成 像无法准确获取物位信息。700T 的料仓往往只能利用 2/3 的空间，而且还会有缺料和爆仓的危险，目前全国 范围也在积极推进燃煤智能管控，分斗分仓进行计量。 鉴于此，美国 KM 公司的这种全新的贴片式技术是一种间接测量法，这种方法不是直接检测物位的高度，而是通过检测料仓支腿的形变来反应物料的状态，完全不用考虑仓内的粉尘浓度、挂料、堆积角、塌方等。

图 1  项目实景

　　二、 技术分析
　　实施项目的料仓属于典型的钢制料仓，容量 700T 左右。由于支撑腿为碳钢材质，在加载和卸载物料时支 撑腿会发生弹性形变，这些形变量和加载的重量成正比。只要检测出这些微小的形变，就可以了解到料仓里面 的物料重量。
　　专用工具通过螺栓将 Kistler-Morse品牌的 Microcell 贴片式传感器紧密固定在料仓支腿上，支腿形变的同时会带动贴片式传感器一起形变，通过传感器内部的超高灵敏度应变片"感知"支腿的形变，将形变量转换为电信号，经过运算最终得到料仓重量值。

　　图 2：钢材受力形变示意

　　本方案采用 8 片 Microcell 型贴片式料位计，在每一个料仓支腿的贴一片传感器，使用接线盒将数据汇总 到 KM 专用的控制器内，由控制器将传感器输出的微弱信号放大处理为数字信号，并输出一路 4～20mA 信号提供给上位机系统。

　　图 3：现场设备的组成

　　图 4：贴片式传感器安装示意

　　三、 精度分析
　　经过实地测量，工字钢尺寸为"300×335（腹 板）×30（厚度）"来粗略计算压强。8 个支撑腿 的横截面积为（300＋300＋335）×30×8＝ 224400。在 700T 时候的压强为：700,000/224400=3.12kg/mm2
　　按照精度计算表可得：在 3.12kg/mm2 的压强 下的精度大约在+/-1.5％（+/-10.5T）左右。在这种情况下是非常适合贴片式系统的工作的。
　　注：这个精度取决于料仓支腿的形式和尺寸规格，不同的料仓会有不同的精度表现。请提供料仓支腿 准确的技术参数，便于更准确了解产品的精度情况

　　图 5：贴片式重量料位计精度表

　　四、 项目实施
　　贴片式传感器安装极为方便，只需要开 3 个 3.4mm 的小孔，不破坏支撑结构。安装一个传感器最快仅需
　　15 分钟，安装过程中不需要停产，也不需要清空料仓。

　　图 6：贴片式安装示意

　　图 7：贴片式传感器现场安装效果

　　图 8：贴片式显示控制器安装效果

　　Microcell 贴片式传感器安装过程比较简单，不需要登高作业，不需要大型设备，仅需 2 个人，一些随手小工具就可以完成安装任务。
　　五、 使用效果
　　从客户处了解到，原煤仓每小时消耗大约 50T 的煤，消耗量比较均匀，那么从贴片式读取的重量值变化也应该是均匀的。由于贴片式系统已经接入客户的 DCS 系统中，我们从 DCS 系统持续观察数据，这个数据应该也是变化均匀的。从图 9 中可见，系统上料和用料的时候，重量值变化极为均匀，没有跳变、丢失数据的现象。

　　图 9：贴片式实际使用效果（从客户 DCS 处读取）

　　仔细观察这个曲线图（图 10），我们截取一部分数据来观察：从凌晨 2：14 分到 4：14 分 2 个小时时间内，贴片式显示的重量值据减少了 100T，这个和之前了解到的每小时消耗 50T 煤非常吻合。可见贴片式重量料位计非常适合原煤仓的应用

　　图 10：贴片式数据分析

　　六、 结论
　　对于火电厂而言，美国 KM(Kistler-Morse)的贴片式计量系统的综合精度高，安装方便，维护便捷，在安 装过程不影响现场的正常进出料，施工成本极低，可以方便应用于新建项目及设备改造。作为物位测量，特别是恶劣环境下的固体物位测量是一种非常好的选择！