一种给煤机双转速测量方法

刘大伟

江苏大唐国际吕四港发电有限责任公司 江苏南通 226200

摘要某厂4台660MW机组的给煤机采用的是美国EG-2490型称重式给煤机，该型称重给煤机采用电子称重控制器和变频驱动式转速控制器来实现给煤机的煤量控制。为给煤机控制系统提供转速反馈信号的是由一个连接于皮带驱动电机的 60 齿齿轮阻抗测速传感器提供的。电机每转动一周传感器产生 60 个脉冲，因而在额定转速为 1500 RPM 时，来自于传感器的输出频率为1500 赫兹，该频率用于维持电机转速。该型给煤机皮带转速测量信号全部由一个转速探头提供，存在较大的安全隐患，很容易引起给煤机的误动。

关键词：给煤机；转速；安全隐患；

1设备存在的问题

该型给煤机采用的是单转速测量系统，给煤机的转速信号不存在任何冗余信号。由于目前火力发电厂普遍采用煤质比较差的燃煤进行发电，因实际的燃煤同设计煤种的各项参数有较大的偏差，经常会因燃煤的原因引起给煤机电机卡涩或皮带打滑现象，此时给煤机电机转速不稳定，单独一个转速探头测量出的速度信号很容易因设备的原因产生较大的测量误差。且目前该型给煤机转速测量采用的是磁电式测速传感器，该传感器在测速时普遍存在以下问题：因长时间的使用，磁电传感器的磁场下降，从而引起测量误差，导致煤量测量波动引发机组燃料调节自动控制回路震荡；给煤机电机正常工作时的振动引发的磁电传感器与旋转齿轮间距波动导致的测量故障，使给煤机煤量丢失，导致给煤机煤量测量精确度降低无法正常工作。

因给煤机的煤量参与机组协调控制系统的燃料量的计算，当给煤机的煤量测量不准确时，将会导致机组燃料量计算产生较大的偏差，从而影响机组锅炉主控煤、水、风的自动调节，严重时甚至会导致给煤机被迫停运，机组限负荷的恶劣后果。

2设计思路

在原来单转速探头的基础上再次增加一个转速探头共同测量给煤机转速，两个给煤机转速信号进行互相校验以保证给煤机转速测量信号的准确性，从而是提供一种用于给煤机的双转速测量方法。用该测量方案既能保证给煤机煤量的计量精度，同时也保证了给煤机在一个转速探头发生故障时给煤机仍能正常工作，提高给煤机运行的稳定性。

本方法所采用的技术方案是，在原给煤机电机转速测量盘磁电转速探头处的水平方向增加一个磁电式转速探头。在给煤机基地控制柜内新增一个西门子S7-200型PLC控制器（也可以采用施耐德的Twido系列PLC控制器）用于对给煤机双转速探头测量的转速参数进行计算和逻辑判断后输出最终转速信号传输至给煤机煤量计算模块中用于给煤机的煤量计算。

在给煤机电机防护罩上分别安装A转速探头和B转速探头。将转速探头测量的信号传输至PLC控制器中，通过PLC控制器对A转速探头测量的给煤机转速进行速率及质量判断，从而判断A转速探头是否正常工作，并输出相应的转速值V1；对B转速探头测量的转速进行速率及质量判断，从而判断B转速探头是否正常工作，并输出相应的转速值V2。根据转速V1和V2计算出给煤机的瞬时煤量W(t)，同时对A转速探头和B转速探头的测量值进行坏值和速率判断，当两个测量值同时无法正常测量或同时变化速率超出规定范围时，将发出给煤机跳闸指令以保证给煤机的正常稳定运行。

3实施方案

.拆除现有给煤机电机防护罩壳上安装的单个测速探头，在电机外壳上重新打孔并安装两个新的测速探头。将原测速探头安装位置由原来的冷却罩壳更换到电机外壳上以增加探头的稳定性。

如上图所示，在新增的PLC控制器中编写如上图逻辑原理图所示的逻辑。在给煤机电机防护罩上分别安装A转速探头和B转速探头，并将转速探头的测量信号引入PLC控制器的两个模拟量输入通道。

在PLC内部对引入的两个速度信号进行逻辑运算，采用的逻辑算法如上图所示：采集的转速信号首先经过速率判断模块(上图中表示速率判断模块)和质量判断模块（Quality表示质量判断模块）的运算来确定输入信号是否正常。当输入的转速信号的变化速率超过设定值时，速率判断模块的输出值为真；当输入的转速信号的输入因各种原因导致输入信号丢失时，其输出值为真。上图中的T模块为选择模块，即当速率判断模块或质量判断模块的输出值为真时，输出B转速探头的转速测量值V2；当速率判断模块或质量判断模块的输出值为假时，输出A转速探头的转速测量值V1。

因此给煤机更换为双转速探头测量转速信号后，PLC控制器对A转速探头测量的转速信号进行的逻辑运算方式为：对A转速探头测量的转速进行速率及质量判断，即A转速探头有输出测量值且测量值变化率在规定范围内时，输出值为A转速探头的测量值，否则输出值为B转速探头的测量值；通过质量判断模块，确认A转速探头是否有脉冲转速输出，从而确认A转速探头是否正常工作，当质量判断模块探测到A转速探头有脉冲转速输出时，则认为A转速探头正常工作，其输出值为假。再经过T选择模块的运算，PLC控制器对A转测测量信号的逻辑运算为：当A转速探头测量的转速信号能正常测量且速率变化值不超过允许范围时，正常输出A转速探头的测速信号，否则输出B转速探头的信号。同理，PLC控制器对B转速探头信号的逻辑运算为：当B转速探头测量的转速信号能正常测量且速率变化值不超过允许范围时，正常输出B转速探头的测速信号，否则输出A转速探头的信号。最终A路逻辑运算输出的转速信号和B路逻辑运算输出的转速信号相加取平均值后经PLC控制器的输出模块将信号传输值给煤机测速卡中。

为了防止A转速探头测量的转速信号V1和B转速探头测量的转速信号V2出现同时测量信号变化速率超限或测量信号丢失的情况，还需要分别对V1和V2进行速率判断和质量判断。当A转速探头测量的转速信号V1和B转速探头测量的转速信号V2出现同时测量信号变化速率超限或测量信号丢失的情况时，PLC控制器的输出模块将输出一路信号送至给煤机的逻辑判断回路中，用于连锁停止给煤机的运行。为防止出现偶尔的信号干扰导致给煤机的停运，可以在PLC控制器的输出模块输出的信号后面加个10秒的延时，当该信号触发后且能持续出发超过10秒才连锁停运给煤机。

在该测量方案中测量值变化率的规定范围为：由于机组的负荷最大变化速率为1.5%Pe/min，即每台给煤机转速的变化速率理论上不超过1.5%，每台给煤机皮带驱动电机的最大转速为1500RPM，给煤机变化速率在±1500*1.5%=±22.5转/分为正常范围内，考虑到极限工况将变化速率限值设定在3%，即给煤机皮带电机的转速变化速率不得超过45转/分。

4结论

本方案提供的算法的主要目的是在保证给煤机运行稳定性的前提下，尽可能的保证给煤机煤量测量的精度。当给煤机的两个转速探头测量正常时，煤量计量中皮带速度的计量将才采用两个测速探头测量数据的平均值，而当一路转侧测量值出现问题后，给煤机煤量将自动采用另外一路无故障的转速测量数据进行计算，而当给煤机的两路转速测量值同时出现故障时才会给煤机跳闸。

本方案同样适用于采用了双探头给煤机的双转速测量方法，使给煤机煤量计算使用的转速有了冗余数据，在给煤机正常运行时采用双测速传感器测量值取平均的后参与给煤机煤量计算，当两个转速探头测量值偏差较大时，将自动剔除测量值变化率大的测量值以保证给煤量的稳定，并发出报警通知检修人员及时对给煤机进行检修。即提高了给煤机转速测量的精度，同时也保证在其中一个探头出现故障时，给煤机能稳定的运行，而不是停运给煤机。

本改造方案实施方法简单，仅仅只需要在给煤机的控制柜内中增加一个测速传感器和PLC控制器，同时在PLC控制器内部进行简单的逻辑编程即可实现给煤机双转速测量的升级改造，且无需对原给煤机控制器进逻辑、电子元器件及接线方式进行大范围的改变。

综上所述，该方法是一种简单、易实施且能较大提高给煤机可靠性的双转速测量方法。