一、前言
　　
　　燃煤發電是國民經濟的基礎，對燃煤的計量需求，無論從成本核算、經營管理，還是節約能源方面，都具有十分深遠的意義。華能德州電廠Ⅰ、Ⅱ期為4臺300MW機組，機組正常運行，每天的煤量消耗約1萬噸左右，燃煤計量的可靠性非常關鍵。對于火電廠一般采用皮帶秤進行煤計量，皮帶秤計量的是總煤量，而我廠是擁有多臺鍋爐的大型發電廠，要求計量進入每臺鍋爐的準確煤量，這樣就可以準確衡量每臺鍋爐的經濟效益。燃煤分爐計量系統，能實時準確的反映每臺鍋爐的用煤量，具有重要的現實和經濟意義。
　　
　　目前我廠使用的燃煤分爐計量設備為徐州市三原電力測控技術公司成套生產，主要由電子皮帶秤系統、前置機開關量信號處理單元、系統主機三部分組成，對我廠四臺機組的煤耗情況進行具體計量對比。計量數據正確與否直接影響到單位供電煤耗、單位成本等經濟指標的計算，其重要性可想而知。在當今競爭激烈的市場經濟中，減少煤耗降低經濟成本越來越成為各電力企業重視的焦點，煤耗正平衡計算對燃煤計量的可靠性也提出了更高的要求。在此僅就我廠燃煤分爐計量系統可靠性方面的幾點問題做一下闡述，供大家參考。
　　
　　二、燃煤分爐計量的系統結構及工作原理
　　
　　2.1系統組成
　　
　　燃煤分爐計量系統硬件組成：
　　
　　（1）電子皮帶秤系統（包括稱重橋架、稱重傳感器、測速傳感器、MT-2101型積算器四部分）
　　
　　（2）前置機開關量信號處理單元
　　
　　（3）系統主機等三個子系統（IndustrialComputer610、IPC-5683采集卡）
　　
　　電子皮帶秤系統安裝在＃9甲、乙皮帶輸送機上，負責煤量信號的采集和傳輸;MT-2101型積算器負責接收信號，并由其內部微處理器進行數據處理，zui終顯示出瞬時流量和累計流量并由通訊卡件送至系統主機；前置機開關量信號處理單元安裝在＃10甲、乙皮帶輸送機上，由信號前置機和每個犁煤器上接近開關組成。安裝在每個犁煤器上接近開關負責記錄犁煤器的狀態，從而判斷燃煤進入哪臺爐,信號前置機接收所有接近開關發來的信號，并通過通訊卡件發送給系統主機；系統主機接收到這兩種信號，通過軟件處理分別計算出每臺爐的進煤量，并且將計量數據在上位機顯示，同時發送至廠MIS網以便相關人員觀察維護和計算單位成本等經濟指標。
　　
　　系統軟件組成：前置機信號采集軟件、分爐計量軟件。
　　
　　系統組成示意圖：　　2.2工作原理
　　
　　在電力生產過程中，燃煤分爐計量系統必須能夠做到準確地動態計量。要完成動態計量必須解決好以下三個核心工作：
　　
　　（1）智能式皮帶秤儀表與系統主機之間的通訊問題。
　　
　　（2）犁煤器起落開關量信號的獲取。
　　
　　（3）數學模型的建立及在系統主機上的實現問題。
　　
　　2.2.1皮帶秤儀表數據和犁煤器開關量信號的獲取
　　
　　我廠燃煤分爐計量系統皮帶秤儀表與系統主機之間采用直接的串行通訊接口（RS232/RS485）,IPC-5683采集卡在其間起橋梁作用。
　　
　　前置機負責采集就地犁煤器接近開關發出的開關量信號并實時地傳送給系統主機，系統主機的網卡能夠及時準確地接收前置機發送的開關量信號，從而感知犁煤器和皮帶的起停狀態。
　　
　　2.2.2數學公式推導
　　
　　皮帶秤的瞬時煤量計量信號
　　
　　a.皮帶秤計量信號為G（t）（kg／s）
　　
　　b.煤量統計值為　　式中：t1，t2分別為加倉計量開始與結束時刻，
　　
　　c.主機程控器運算方案
　　
　　①時刻t1到，程控器采樣，平均每秒采樣一次；
　　
　　②每秒采樣數據為Gt1，Gt1＋1，Gt1＋2，…，Gt2；共采樣（t2－t1）次，則
　　
　　W＝Gt1＋Gt1＋1＋Gt1＋2＋…＋Gt2
　　
　　取皮帶秤的累計煤量脈沖信號
　　
　　a.皮帶秤累計脈沖信號每次發出的脈沖為Gn（kg）；
　　
　　b.煤量統計值為　　
　　c..程控器運算方案
　　
　　時刻t1到，程控器開始對脈沖信號計數，至時刻t2計數結束，共計數N次，則煤量統計值為W＝Gn.N。
　　
　　分爐計量包括正常煤量計量與余煤量計量。正常煤量是指t1～t2間隔內的煤量計量；余煤量是指延時時間（Δt1，Δt′1）內的煤量計量。
　　
　　①正常煤量的計量開始時刻t1，是加爐條件成立或各爐判斷條件改變時的t0，并延時一段時間Δt1后，作為開始時刻，即t1＝t0＋Δt1。
　　
　　②正常煤量的計量結束時刻t2，是各爐判斷條件改變或系統停機后，作為結束時刻。
　　
　　③上述計量結束時刻t2，可作為另一爐的加熱條件成立t′0，設另一爐的計量開始時刻為t′1，則t′1＝t′0＋Δt′1，其中Δt′1為延時時間。
　　
　　④Δt1這段時間的煤量是加爐條件改變后，后一個爐的起始余煤量，應在后一個爐的計量中加上這段煤量；Δt′1時間的煤量是加爐條件改變后，前一個爐的終止余煤量，應在前一個爐的計量中減去這段煤量。
　　
　　⑤分爐計量W的計算公式如下：
　　
　　W＝W1＋W2－W3
　　
　　式中：
　　
　　W1為正常煤量，；
　　
　　W2為起始余煤量，；
　　
　　W3為終止余煤量，W3
　　
　　通過以上公式，系統主機可以比較地計算出每臺爐實時的上煤量及任意時段每臺爐的上煤累計量。
　　
　　三、燃煤分爐計量系統的可靠性分析
　　
　　幾年來，我們對燃煤分爐計量系統運行情況進行了詳細記錄，并對使用中產生的問題進行了研究，下面將從犁煤器接近開關安裝及運行人員操作方法、系統通訊傳輸、電纜防護措施等幾個方面進行技術分析和對策探討。
　　
　　3.1犁煤器接近開關安裝
　　
　　華能德州電廠前置機開關量信號處理單元，安裝在＃10甲、乙皮帶輸送機上，每臺爐有4個煤倉16個犁煤器，4臺爐共有犁煤器64個，應計量要求，每個犁煤器上必須安裝一只接近開關。檢修維護人員在犁煤器上安裝計量接近開關時，位置調整不當，有的接近開關距離犁煤器太近，在犁煤器起落時，出現過多次被碰壞的現象；而有的接近開關距離又太遠感應不到信號。64只接近開關若有一只發生故障，根據公式就會造成計數時間t1、t2出錯，并導致前置機開關量信號混亂，無法準確記錄犁煤器的狀態，從而無法判斷燃煤進入哪臺爐,引起計量誤差，嚴重影響了分爐計量的穩定性。因此犁煤器接近開關必須全部統一定位安裝，將開關位置調整至合適位置。
　　
　　運行人員對分爐計量系統不熟悉，在上煤時犁煤器未落到位或抬到位，造成計量接近開關感應誤差。例如：某運行人員在給＃1爐上完煤時，未將＃1爐某個犁煤器抬起到位，雖然燃煤可以從犁煤器下通過，但接近開關卻未斷開，前置機依然接受并發送＃1爐上煤開關量，分爐計量系統自然將煤量計量在＃1爐。當然這種情況會引起系統計量混亂，我們可以通過對運行人員適當培訓，維護人員調整犁煤器接近開關來解決。
　　
　　3.2系統通訊傳輸
　　
　　分爐計量系統由皮帶秤、信號前置機和系統主機組成，三者之間傳輸的是模擬量，mv級的弱電信號極易衰減，由于MT-2101型積算器與系統主機之間距離長約800米，而且燃料輸煤系統轉動設備較多，電磁干擾又相當強，雖然增加了兩臺遠傳驅動器，但系統通訊亦不穩定，近兩年多次出現通訊故障，或皮帶空載運行瞬時流量不為零等現象。由公式　　
　　可以看出G（t）不準確，累計量W自然無法準確，這將嚴重影響分爐計量系統正常運行。我們必須改變通訊方式，保證瞬時煤量G（t）準確并且通訊暢通才能解決這一問題。
　　
　　3.3電纜防護措施
　　
　　由于計量接近開關信號電纜無防護措施，在犁煤器起落過程中，電纜有多次被砸斷或砸傷現象，造成計量的誤差，嚴重影響了分爐計量的穩定性。系統通訊電纜接頭多屏蔽不好，使系統的抗*力降低，而輸煤系統的電磁干擾相當強這就造成了多次計量接近開關信號誤發和系統通訊中斷。我們必須敷設新的通訊電纜并增強電纜防護措施來改變這種情況。
　　
　　四、實施對策
　　
　　4.1犁煤器接近開關統一安裝定位
　　
　　首先，小組成員參考系統資料，經過多次實驗制定出計量接近開關調整方案，并嚴格按照方案將所有接近開關與犁煤器的距離調整為1.5－2.5mm。使接近開關既不會因犁煤器起落而碰壞，也不會因距離太遠而感應不到信號。另外我們又對運行人員進行適當培訓，讓運行人員在上煤時犁煤器抬起、落下均到位，避免了計量接近開關感應誤差，這樣計量接近開關就能準確地反應犁煤器的狀態，保證了計數時間t1、t2的準確性，根據公式也就確保了系統能夠穩定地完成分爐計量。
　　
　　4.2改變系統通訊傳輸
　　
　　原分爐計量系統皮帶秤MT-2101型積算器與系統主機之間距離B約800米，傳輸的模擬量信號衰減情況嚴重，雖然增加了遠傳驅動器還是時常出現通訊中斷現象。現在我們將分爐計量系統的系統主機和皮帶秤MT-2101型積算器放在一起，如下圖：　　
　　它們之間的通訊距離B縮短為2米，通訊信號無任何衰減，而且改造后系統通訊速度大大提高了。而就地前置機接收的是計量接近開關發出的開關量信號，通過前置機將其轉變為數字信號，然后再傳輸至系統主機，這樣雖然增加了通訊距離A，但通訊信號依然非常穩定，改造后系統通訊的穩定性有了保證。
　　
　　4.3電纜防護措施
　　
　　*，燃料輸煤系統轉動設備相當多，電磁干擾相當強，而分爐計量系統傳輸的又是模擬量信號，電纜接頭接不好或屏蔽不好都極易受影響。前置機與計量接近開關之間、前置機與計量主機之間重新敷設屏蔽電纜，大大提高了電纜抗電磁*力，保證了信號的準確性和儀表的穩定性。
　　
　　由于信號通訊電纜極易受電磁干擾，所以我們在積算器與傳感器之間重新敷設屏蔽電纜，電纜盡量走電纜橋架，對裸露的電纜加焊保護套管，信號線加裝金屬軟管，改造后電纜抗電磁*力大大提高了，積算器顯示再未出現異常波動。
　　
　　五、結束語
　　
　　針對燃煤分爐計量系統可靠性分析，我們制定了相應的對策，2002年9月已經實施完畢，通過幾個月的運行觀察和校驗記錄，以前存在的問題已經得以解決，燃煤分爐計量系統一直運行穩定，燃煤分爐計量的可靠性得到了有力的保證。但是分爐計量系統的精度，首先取決于皮帶秤的精度，皮帶秤的準確性必須保證。因此我們制定了完善的校驗規程，另外專門為校驗工作配備了秒表，嚴格控制校驗時間，在實際工作中，每月對皮帶秤進行實際煤量校驗2次，這樣就確保了燃煤分爐計量系統有足夠的精度與穩定性。