發布日期：2022-07-14 點擊率：46
引言：
西門子的SitransAS100防堵檢測系統基于聲敏技術，用于檢測煤粉輸送過程的堵塞問題，為及時解決給煤機、磨煤機、煤粉輸送管路堵煤問題，提供可靠及時的報警信號。
一、問題的提出
火電廠的制粉系統是輔機系統的一個重要組成部分，是保證火電廠穩定可靠運行的重要因素之一，其運行性能的穩定與否，直接影響到火力發電廠的安全和經濟效益。而給煤機磨煤機以及煤粉輸送管道的堵煤問題一直都很難很好地解決，尤其是如何穩定可靠地檢測輸煤系統是否發生堵煤，何處發生了堵煤這一難題，一直嚴重困擾著各電力企業，經常會造成磨煤干磨造成煤機損壞、鍋爐滅火等事故，嚴重干擾了電力企業發電機組的正常運行。尤其是對于一些地處南方潮濕地區的火電廠，堵煤的問題尤為嚴重。
二、堵煤問題分析
通常容易形成堵煤問題的位置主要集中以下幾個環節：原煤斗下料口（如圖①位置）、氣力輸送管道的拐彎處以及一些集塵裝置的死角等位置。
原煤斗下料口堵塞的主要原因一般是由于目前國內火力發電廠原煤倉大都是水泥、鋼、水泥鋼混合式結構。其結構上部進料部分基本相同，上部呈方形，圓柱體，下部呈方錐，圓錐及雙曲線形。上口大，下口小，上口進料，下口排放料，物料自上自下靠自重下落。下落的物料由于在錐形容器內流動，故愈向下流動，面積愈小，對物料本身就形成擠壓，增加磨擦系數往往是造成堵塞的主要原因。另外物料外物料的水分含量、粗細度比，溫度變化、物料在容器內存放的時間長短、容器磨擦系數大小都是堵塞的基本原因。
而在氣力輸送管道或其他集成裝置的死角處產生堵煤的現象，一般不少是因為給煤機工作不當造成的，可能原因有：原煤較為潮濕；煤成塊較疏松造成煤流不暢；管道內有外物等。
三、工作原理和系統組成
西門子的SitransAS100防堵檢測系統基于聲敏技術，用于檢測煤粉輸送過程的堵塞問題，為及時解決給煤機、磨煤機、煤粉輸送管路堵煤問題，提供可靠及時的報警信號。而SitransAS100檢測系統其實由兩部分組成：AS100聲敏傳感器和CU02控制器（如圖2）。AS100是一種用于流量檢測的聲敏傳感器。它能檢測到運動中的設備和材料所產生的高頻聲波的變化。而系統通過SITRANSCU02控制單元進行操作，能檢測出高流量低流量或無流量情況。可以通過一個4-20mA輸出將其添加到控制回路中。兩個繼電器均可完全編程并互相獨立，而且可以用來操作報警或控制裝置。
聲敏傳感器能檢測出由流動材料或機械零部件的摩擦和沖擊所產生的高頻輻射（如圖3）。聲敏傳感器還能檢測到氣體或液體通過閥門或法蘭泄露時所產生的湍流。當物體以0Hz-200kHz的頻率振動時，會產生聲能。人類可以覺察到20Hz到20kHz之間的聲能。聲敏傳感器可以檢測到75kHz175kHz之間的高頻聲能（如圖4）。聲能在稠密材料(金屬)中的傳播速度極快，而在不太稠密的材（空氣）中的傳播速度則較慢。由于聲敏傳感器直接安裝在斜槽機件的外壁上，所以，設備運行過程中所產生的噪聲被聲敏傳感器有效地忽略不計。正常設備噪聲均大大低于75kHz，可以被聲敏傳感器有效地忽略不計。
聲敏傳感器包含一個專用壓電晶體和濾波電路，從而能對75kHz到175kHz之間的高頻頻帶做出有效地響應。當通過聲能激勵晶體時，晶體會產生一個與接收到的聲能的能級成正比的連續電信號，可以將0至10VDC的聲敏傳感器轉化成輸出信號或4~20mA，輸出信號用于PLC或可編程報警繼電器的任選控制單元。
四、安裝及產品應用
根據電力行業中可能產生堵煤問題的幾個應用位置，我們將AS100安裝這些最容易發生堵煤的點上，實時檢測這些關鍵點是否發生堵煤問題，并及時發出報警信號，以便操作人員快速準確地排除堵煤問題，保障電力企業的高效率生產。
AS100的安裝非常簡單，因為采用了聲敏技術，因為它是一種非接觸式的檢測手段，只需要安裝在設備的表面即可開始“工作”。
它的安裝方式一般可采用兩種方式：一種是將AS100直接“釘”或“粘”在設備外殼上，檢測設備內部的聲頻的變化，來“診斷”設備內部是否發生了堵塞現象（如圖5）；另一種是安裝在和設備相連的其他物件上，比如：管道上的法蘭或安裝支架上，因為聲音可以通過這些設備傳遞到AS100探頭上，因此也可以達到同樣的效果。
在電場，可以采用AS100的應用點非常多，一般最常見有三個：一是檢測給煤機磨煤機出口位置；二是檢測煤斗出料口位置；三是煤粉氣力輸送管道拐彎位置。
給煤機磨煤機出口位置是非常容易發生堵煤的位置，如果堵煤問題不能及時解決，嚴重時可造成煤機損壞，從來導致發電機組空轉，工作效率低下。
如前面介紹，煤斗出料口也是非常容易發生堵煤問題的地方，常見的表面現象是在下料口位置形成“洞拱”，而實際也是因為“洞拱”基礎的存在才造成了煤倉堵煤。
而在氣力輸送管道中，由于拐彎的位置通常會形成一個突然的“壓降”，而使得粉塵在這個位置非常容易形成堵塞的問題。
在以上主要幾個位置安裝西門子AS100傳感器。該傳感器監測煤流移動時發出的聲音，它能立即檢測出任何給煤機或磨煤機堵塞或者煤粉突然間的增加。每個傳感器在此過程中提供了一個0-10Vdc信號用于PLC的監測。如果發生堵塞或者流量不均勻，該信號將會產生一個報警，操作員可以在情況發生生產事故前立即采取措施來解決這個問題。傳感器逆向安裝在煤(粉)輸送設備的外部，提供一個非接觸式過程監測方法。該傳感器具有一個不銹鋼密閉外殼，防塵防濕氣，沒有移動部件不需要維護。
五、結論
SitransAS100是一種性價比非常高的投資選擇。它和目前市場常用的采用電容式料位開關作為防堵開關的方案相比，它具有以下優點：
非接觸式，安裝方便，免維護，大大降低了大量的維護費用；
設備外部安裝，安裝方式靈活；
采用較高的聲音頻率信號，不會受到工業現場的噪聲的影響；
具備獨立的模＊不銹鋼傳感器允許在惡劣的工作環境中工作，防護等級IP68。
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