一、背景描述
在電廠輸煤流程中,煤塊經過磨煤機的研磨后變成了超細的粉料,揚塵大,有較強的吸附性會吸附在料位計表面,傳統的料位測量方式如雷達、導波雷達、3D成像無法準確獲取物位信息。700T的料倉往往只能利用2/3的空間,而且還會有缺料和爆倉的危險,目前全國范圍也在積極推進燃煤智能管控,分斗分倉進行計量。鑒于此,美國KM公司的這種全新的貼片式技術是一種間接測量法,這種方法不是直接檢測物位的高度,而是通過檢測料倉支腿的形變來反應物料的狀態,*不用考慮倉內的粉塵濃度、掛料、堆積角、塌方等。
圖 1 項目實景
二、技術分析
實施項目的料倉屬于典型的鋼制料倉,容量700T左右。由于支撐腿為碳鋼材質,在加載和卸載物料時支撐腿會發生彈性形變,這些形變量和加載的重量成正比。只要檢測出這些微小的形變,就可以了解到料倉里面的物料重量。
工具通過螺栓將Kistler-Morse®品牌的Microcell貼片式傳感器緊密固定在料倉支腿上,支腿形變的同時會帶動貼片式傳感器一起形變,通過傳感器內部的超高靈敏度應變片“感知”支腿的形變,將形變量轉換為電信號,經過運算zui終得到料倉重量值。
本方案采用8片Microcell型貼片式料位計,在每一個料倉支腿的貼一片傳感器,使用接線盒將數據匯總到KM的控制器內,由控制器將傳感器輸出的微弱信號放大處理為數字信號,并輸出一路4~20mA信號提供給上位機系統。
三、精度分析
經過實地測量,工字鋼尺寸為“300×335(腹板)×30(厚度)”來粗略計算壓強。8個支撐腿的橫截面積為(300+300+335)×30×8=224400。在700T時候的壓強為:700,000/224400=3.12kg/mm2
按照精度計算表可得:在3.12kg/mm2的壓強下的精度大約在+/-1.5%(+/-10.5T)左右。在這種情況下是非常適合貼片式系統的工作的。
注:這個精度取決于料倉支腿的形式和尺寸規格,不同的料倉會有不同的精度表現。請提供料倉支腿準確的技術參數,便于更準確了解產品的精度情況
圖 5:貼片式重量料位計精度表
四、項目實施
貼片式傳感器安裝極為方便,只需要開3個3.4mm的小孔,不破壞支撐結構。安裝一個傳感器zui快僅需15分鐘,安裝過程中不需要停產,也不需要清空料倉。
Microcell貼片式傳感器安裝過程比較簡單,不需要登高作業,不需要大型設備,僅需2個人,一些隨手小工具就可以完成安裝任務。
五、使用效果
從客戶處了解到,原煤倉每小時消耗大約50T的煤,消耗量比較均勻,那么從貼片式讀取的重量值變化也應該是均勻的。由于貼片式系統已經接入客戶的DCS系統中,我們從DCS系統持續觀察數據,這個數據應該也是變化均勻的。從圖9中可見,系統上料和用料的時候,重量值變化極為均勻,沒有跳變、丟失數據的現象。
仔細觀察這個曲線圖(圖10),我們截取一部分數據來觀察:從凌晨2:14分到4:14分2個小時時間內,貼片式顯示的重量值據減少了100T,這個和之前了解到的每小時消耗50T煤非常吻合。可見貼片式重量料位計非常適合原煤倉的應用
六、結論
對于火電廠而言,美國KM(Kistler-Morse®)的貼片式計量系統的綜合精度高,安裝方便,維護便捷,在安裝過程不影響現場的正常進出料,施工成本極低,可以方便應用于新建項目及設備改造。作為物位測量,特別是惡劣環境下的固體物位測量是一種非常好的選擇!