1、给煤机落煤管断煤预警装置研究 国家能源（山东）工程技术有限公司0 01 1项目背景现状现状1:1:燃煤电厂给煤机经常断煤。当原煤仓内出现蓬煤、落煤管内无煤时，磨煤机内的热风将进入给煤机，沿给煤机、落煤管上行进入原煤仓，风温过高极易导致给煤机内的皮带、检测仪表等损坏，严重时会发生原煤仓着火事故。1项目背景现现状状二二：现有的给煤机断煤检测装置只有在发现给煤机皮带断煤时才报警，因报警不及时，造成设备检修率增高。从表一可看出，六个月断煤合计120次，返热风损害设备高达51次,损坏设备比率高达42.5%，其中因返热风致使设备停运检修，平均检修率为18.33%。次数 月份给煤机断煤统计（次数）给煤机返热2、风损害设备统计（次数）比率（损害设备次数/断煤次数）停运设备检修（台次）设备检修率（设备检修台次/断煤次数）719842.11%421.05%8261246.15%519.23%9231043.48%417.39%1217741.18%317.65%1231043.48%417.39%212433.33%216.67%合计1205142.50%2218.33%表一：某公司#2机组2018年7、8、9夏季多雨月份及2018年12月份和2019年1、2月份冬季冻煤时间段内给煤机断煤次数及故障统计表。制表人：XX 制表日期：2019-03-16 1项目背景现现状状三三：目前各燃煤电厂尚未有安全可靠的3、落煤管断煤早期预警手段。1项目背景有必要研究，有必要研究，“一种新型给煤机断煤提前预警装置一种新型给煤机断煤提前预警装置一种新型给煤机断煤提前预警装置一种新型给煤机断煤提前预警装置”。在断煤发生初期即可判断处理，以提高制粉系统运行在断煤发生初期即可判断处理，以提高制粉系统运行安全性安全性。0 02 2项目原理与目标 项目原理：项目原理：根据“射频信号在介质中传播时会随着介质密度与厚度的增加产生信号强度衰减”这一特性，选用特定频率和强度的射频信号检测落煤管内煤量。2预期目标：预期目标：安装在给煤机上部易堵煤位置，做到断煤初期即可监视到并报警，断煤预警时间比现有给煤机断煤预警提前3分钟以上，有足够4、时间进行断煤处理，避免返热风造成的设备损坏。项目原理与目标0 03 3对策方案的实施03 对策方案的实施 实施项目实施项目 实施情况实施情况 实施人员实施人员 时时 间间 地点地点选择射频信号频率和强度进行可行性验证试验不同频率、不同强度的无线电波，在不同煤种、不同落煤量情况下，测试无线电波信号经过落煤管后衰减的程度，寻找各种工况下无线电波信号衰减程度与落煤管道内原煤断流、或断续落煤之间的规律。XX XX2019.03.152019.03.25 实验室实施效果验证选用特定频率、强度的射频信号（频率：*、强度范围：-*dBm至-*dBm）进行断煤检测可行实施一：选择射频信号频率和强度进行可行性验5、证03 对策方案的实施 实施项目实施项目 实施情况实施情况 实施人员实施人员 时时 间间 地点地点制作制作1 1：1 1落煤落煤管实物模型管实物模型按照电厂600MW机组落煤管原尺寸制作长1350mm，直径50mm,壁厚10mm的无缝钢管。XX 2019年03月26日-4月5日制作车间实施效果制作了符合要求，能模拟电厂落煤管的模型。实施二：制作1：1落煤管实物模型03 对策方案的实施实施项目实施项目 实施情况实施情况实施实施人员人员时时 间间地地点点设计制作射频设计制作射频信号发射和接信号发射和接收装置，安装收装置，安装在落煤管实物在落煤管实物模型的对称两模型的对称两侧。侧。1、设计制作射频信6、号发生和接收装置。2、将其安装在落煤管实物模型上。XXXX2019年04月6日-5月31日实验室实施效果1、成功设计断煤检测装置的初级产品。2、试验装置按要求完成。实施三：设计制作射频信号发射和接收装置，安装在落煤管实物模型的对称两侧。图一 断煤检测装置示意图 03 对策方案的实施 实施项目实施项目 实施情况实施情况 实施人员实施人员 时时 间间 地点地点断煤检测模拟断煤检测模拟试验试验在落煤管实物模型中加入原煤，模拟煤流从最大到断流各种工况下射频信号传播时的衰减程度。XX XX2019年6月01日-18日制作车间实施效果获得射频信号强度随被测物厚度、稀疏进行相对变化的特性和关系曲线。实施四：7、断煤检测模拟试验03 对策方案的实施实施四：断煤检测模拟试验试验过程及数据试验过程及数据1）将落煤管放倒，分别向管内添加满管、四分之三管、二分之一管、四分之一管原煤，记录空管及上述煤量下射频信号强度数据。信号记录曲线如下图图图1 煤量满管信号强度煤量满管信号强度 图图2 煤量四分之三管信号强度煤量四分之三管信号强度 图图3 煤量二分之一管信号强度煤量二分之一管信号强度 图图4 煤量四分之一管信号强度煤量四分之一管信号强度 图图5 煤量空管信号强度煤量空管信号强度03 对策方案的实施实施四：断煤检测模拟试验2、试验结果整理分析、试验结果整理分析 根据试验记录数据，进一步得到下表:序序号号煤量煤量8、厚度厚度(%)(%)接收端射频信接收端射频信号强度平均值号强度平均值（dBmdBm）衰减后射频信衰减后射频信号强度单位标号强度单位标幺值（幺值（%)%)1 1100100-48-481001002 27575-42.5-42.580803 35050-24-2416164 42525-22-228 85 50 0-20-200 0图二图二 煤量厚度与射频信号强度衰减对应关系曲线煤量厚度与射频信号强度衰减对应关系曲线表二表二 煤层厚度与射频信号强度测试记录表煤层厚度与射频信号强度测试记录表由图1至图6以及表一可知，煤量在落煤管中由满管变为75%时,射频信号强度变化较小，但从75%变至50%时，射9、频信号强度迅速增强。试验结论：煤层厚度与接收到的射频信号强度呈正相关，可以利用射频信号在落煤管内传播后的衰减率作为给煤机落煤管煤量减少的监测信号，用于断煤预警。03 对策方案的实施实施项目实施项目 实施情况实施情况实施人实施人员员时时 间间地点地点设计产品设计产品样机样机根据研究试验数据，设计产品样机，将射频信号检测装置得到的信号强度值转换为4-20mA标准直流信号。XXXX2019年06月18日-7月16日制作车间实施效果生产出产品样机，为下一步进行应用打下基础。实施五：根据研究试验数据，设计产品样机图四 产品内部图图三 产品外观03 对策方案的实施实施项实施项目目 实施情况实施情况实施实施10、人员人员时时 间间地地点点软件编软件编写及写及DCSDCS画画面建模面建模 断煤信号报警与联锁保护程序编写；在DCS上设定断煤信号强度显示和报警窗，并进行限值设定报警，进一步联动断煤振打装置XX 2019年07月17日-20日现场实施效果落煤管断煤检测装置报警设定与联锁保护，满足确保设备安全运行的需要。实施六：软件编写及DCS画面建模 图五 现场DCS画面断煤检测显示图03 对策方案的实施 实施项目实施项目 实施情况实施情况 实施人员实施人员 时时 间间 地点地点产品应用测试产品应用测试将试制的产品样机分别安装在各类型给煤机落煤管上试运行，记录运行数据，进行落煤管断煤在线试验。2019年07月11、20日9月30日现场实施效果新研发的落煤管断煤检测装置达到预期目标。实施七：产品样机在线试验03 对策方案的实施实施七：产品样机在线试验在聊城电厂在聊城电厂#2机组机组2F给煤机落煤管进行试验给煤机落煤管进行试验 新研发的落煤管断煤检测装置安装在给煤机落煤管入口闸板门下部。其中，信号接收装新研发的落煤管断煤检测装置安装在给煤机落煤管入口闸板门下部。其中，信号接收装置中设计嵌入式软件，将接收到的射频强度信号转换为置中设计嵌入式软件，将接收到的射频强度信号转换为4-20mA.DC信号送信号送DCS显示。显示。机组启动后，将给煤机上部的闸板门关闭，机组启动后，将给煤机上部的闸板门关闭，落煤管中的煤将12、迅速减少，记录给煤机落煤管中的煤将迅速减少，记录给煤机皮带上煤量变至零和射频信号强度检测到的煤量变至最少的变化曲线如图九所示。皮带上煤量变至零和射频信号强度检测到的煤量变至最少的变化曲线如图九所示。由图六看出，在闸板门刚关闭、落煤管内有煤时，射频强度信号显示约为76%；煤流迅速减小直到空管时，射频强度信号显示约为37%，此值对应管内无煤。而经过约经过约经过约经过约3 3分钟后，给煤分钟后，给煤分钟后，给煤分钟后，给煤机皮带称重传感器才检测到煤量变为零。机皮带称重传感器才检测到煤量变为零。机皮带称重传感器才检测到煤量变为零。机皮带称重传感器才检测到煤量变为零。因此，安装在落煤管上的射频信号检测装13、置能提前3分钟进行断煤预警。图六 给煤机断煤与信号强度曲线图中蓝色线蓝色线射频强射频强度信号度信号 黄色线给煤机实际煤量 橙色线给煤机煤量指令03 对策方案的实施（1 1）安装位置：）安装位置：给煤机落煤管闸板门下部。给煤机落煤管闸板门下部。（2 2）安装地点：）安装地点：费县公司费县公司#1#1炉；炉；蓬莱公司蓬莱公司#1#1炉；炉；菏泽公司菏泽公司#3#3炉炉。现场应用20192019年作为国家能源集团山东电力有限公司科技项目，年作为国家能源集团山东电力有限公司科技项目，在三个电厂进行了实施，当年在三个电厂进行了实施，当年通过了通过了验收。验收。0 04 4技术的先进性 1.断煤检测装置采14、用非接触式检测技术，目前国内外对于落煤管内是否断煤，尚未有可靠的检测手段，经查新，该技术填补了国内外空白。2.可实时检测落煤管内煤流变化情况。在断煤初期，即可检测到，发出报警并可联动其它装置。3.安装在易堵煤位置，实现了检测及时，判断准确，比现有给煤机断煤报警提前3分钟以上。4.该检测装置不与煤直接接触，可进行冗余设计，抗干扰、抗振动、即使在腐蚀性强，灰尘多等恶劣环境下，仍可准确测量，安全使用。技术的先进性44.1 创新点 技术的先进性44.2 先进性1.采用最新工业级无线信号发射/接收处理芯片及嵌入式分析软件：接收装置将接收到的无线信号强度直接转换成4-20mA输出。2.设计了完善的防护措施15、：1）电子元器件选择：耐温：-2075。2）内部供电：接收外供直流12V；带防反接装置。3）防护等级：IP65（防外物及灰尘侵入、防持续至少3分钟的低压喷水）。4）防震措施：电路板用绝缘胶灌注，接线采用自锁插头。5）冗余配置：双发射/接收单元；双路4-20mA信号输出。6）信号保护：装置故障，输出信号小于4mA,DCS显示非正常值。给煤机落煤管断煤检测装置结构示意图给煤机落煤管断煤检测装置结构示意图0 05 5经济与社会效益5.1 经济效益 按每台给煤机每年减少一次落煤管断煤，每次预计可减少经济损失2万元（含皮带更换、称重传感器等更换材料费及人工费）。目前，计划在国家能源集团所属山东区域火电厂16、推广该项成果，预计全部116台给煤机应用后，每年可减少直接损失约232万元。5.2 社会效益该成果应用后，可避免给煤机落煤管断煤造成的设备损坏和火灾事故该成果应用后，可避免给煤机落煤管断煤造成的设备损坏和火灾事故的发生，确保了机组安全稳定运行，提高供电可靠性。的发生，确保了机组安全稳定运行，提高供电可靠性。5.3 推广价值 本项目除广泛应用于火电厂的给煤机外，还可应用于采用金属管道本项目除广泛应用于火电厂的给煤机外，还可应用于采用金属管道输送其他颗粒状非金属物料的场所。输送其他颗粒状非金属物料的场所。该科技项目投资少，收益高，运行可靠，维护简单，完全达到现场该科技项目投资少，收益高，运行可靠，维护简单，完全达到现场实际应用的要求。现已在三台机组进行了应用，效果良好，有广泛的推实际应用的要求。现已在三台机组进行了应用，效果良好，有广泛的推广价值。广价值。0 06 6知识产权 6知识产权获得一项发明专利公布和一项实用新型专利：汇报完毕，感谢倾听！