探讨磨煤机磨损分析应用

探讨磨煤机磨损分析应用

侯喜福

陡河热电分公司，河北省唐山市，063028

摘要：当前，在我国仍然是以煤炭发电为主，所以，煤炭是电力的重要能源，磨煤机因为是对煤炭进行初加工而备受重视。从发电厂管理角度而言，对磨煤机进行维护具有重要意义。本文在掌握磨煤机概念的基础上，对磨煤机的检修和维护进行了详细分析。

        关键词：磨煤机磨损；大数据分析；应用

       1、磨煤机概述

        磨煤机是对矿中煤块进行初加工，将其磨成煤粉的机械，是应用煤炭进行发电的最初环节所使用的设备。它的型号多样，其中包括：超压梯形磨、立式磨粉机、雷蒙磨、高压悬辊磨等。

        制粉系统中的设备和管道组成了一个相对的密闭空间，其中，煤粉为可燃固体颗粒，干燥机（热风）为助燃气体，当煤粉颗粒与干燥剂（热风）在密闭的制粉系统中混合达到一定浓度，同时若在系统中存在一定的能量使其达到燃烧条件，则煤粉颗粒将会在极短时间内迅速燃烧，这将是一个链式反应，火焰激波迅速传播，系统中其余可燃的煤粉颗粒将会迅速燃绕，同时释放出巨大的能量，产生气压，形成爆炸效果。其中，煤粉颗粒为爆燃的主要燃料，当然，在一定情况下氢气、一氧化碳、煤粉挥发分中的碳氢化合物等气体也可能是导致爆燃的可燃物。归纳得出，引起制粉系统爆燃的条件有三个：一是密闭空间，二是有足够的能量点燃可燃物，三是可燃物与空气（氧气）混合达到爆燃浓度[1]。

2、分析方法及过程

        磨辊磨损程度的判断主要困难在于其难以直接测量，且受到众多因素的干扰。对其研究主要集中在机理建模上，并不适合现场使用。本项目采用小波变换+SVD结合灰度预测方法，利用岱海电厂4台机组24台磨煤机3年历史数据（2014年-2017年），将多尺度分析与机理分析、数据分析相结合，从磨煤机单耗的高尺度信息中提取出趋势分量反映磨辊磨损程度，为磨煤机预知维修的实现提供了依据。

        磨煤机磨损建模总体流程如下：

        1）进入岱海电厂现场进行磨煤机历史运行数据采集，作为原始数据集合

        2）对原始数据集合进行数据预处理，包括数据清洗、属性规约、数据变换

        3）利用步骤2）形成的建模数据，采用灰度模型，调整模型参数，建立磨损预测模型

        4）结合磨煤机运行情况，对模型进行对比分析，且将模型结果部署到平台应用中

3、项目难度与创新点

        1）磨辊磨损程度特征信号提取

        随着磨煤机磨辊的磨损，在不改变煤质、风量、分离器挡板开度的前提下，相同加载力施加于较厚的煤层上使磨煤机研磨效果变差、最大出力降低、煤粉细度升高、磨煤机耗电量增加因此，磨煤机单耗、转速、最大出力、分离器挡板开度、磨制的煤粉细度、风量等都反映出磨辊的磨损状况。但受到机组实际运行方式的影响，磨煤机转速、分离器挡板开度由于运行中不进行调整;煤粉细度测量困难;最大出力需要进行试验;加载力需要进入磨煤机观测口人工测量。上述参数都不能及时准确反映出磨辊的磨损状况。因此，只有采用磨煤机单耗作为磨辊磨损程度评估信号。

2）磨辊磨损程度评估信号趋势分量提取
        单耗受到众多因素的影响，为提取其单耗随时间变化的趋势分量，首先将逐步回归模型中除时间外的参数标定至额定工况下，然后仅改变时间，得到单耗的时间趋势分量。
        小波变换具有多分辨率特性，可以在几乎不损失能量的前提下将信号分解成携带不同频带信息的简单分支。利用小波变换对单耗进行多尺度分析，通过滤除上述影响因素的高频干扰，理论上可以获得磨辊磨损对单耗趋势的影响[3]。
        其中三个预测有误差的，实际阀位值分别为11，12，11，接近于阀位分类0；
        此次建模思路是将原本的连续型的冷风阀位数值变量转化为名义型类型变量（0-9，10个开度程度）。将数据样本进行主成分分析降维后进行类神经网络建模，模型精度在87%；后利用几个生产样本数据进行验证准确度在33/36=92%。总体上模型解释精度较高，可以尝试用这建模技术方法进行阀位分类建模。
        通过此建模工作，可以看出冷热风阀位的控制，是集成在DCS系统当中，所以对于阀位预测控制来说，可预测出一个建议值，供当班操作员参考。
4、项目价值收益
        此项目将小波变换的理论及方法，应用到磨辊磨损程度检测中，提出了基于单耗趋势分量提取的小波变换方法。实际应用表面基于灰度模型磨损预测可以有效反映磨煤机磨辊的磨损程度，与常规统计模型相比更加客观可靠。长期以来，磨煤机检修方式以计划检修为主，缺乏针对性和经济性，造成人力、物力的极大浪费，增加了发电成本。因此，用预知维修代替计划检修，可以极大提高设备的使用率，对安全、经济生产具有重要意义。此外，磨辊磨损程度预测模型为磨煤机科学维修安排实现提供了基础[4]。

5、磨煤机的检修
        5.1分离器的拆卸与安装
        对压架及拉杆的拆卸与安装，需要遵循一定的程序才能提高效率。拆卸时，首先要用锁具吊住分离器的出粉管道，并且移开分离器上部的出粉管，再将连接出分离器与机壳的螺栓拆开，还要拆掉位于分离器顶部的梯子，然后断开密封风管道，最后拆下垂直密封风管道，将分离器安装在合适部位。安装时，只需要将拆卸的步骤反过来进行即可。
        5.2压架及拉杆的拆卸与安装
        对压架及拉杆的拆卸与安装时，需要遵循一定的程序才能提高效率。拆卸时，首先要拆掉压架上的盖板，然后拆掉拉杆和测量标尺，再将螺母和卡板拆除、将压架球面调心轴孔、让球面调心轴承拆除。最后，拆掉铰轴卡板，使它与辊架的铰轴孔和铰轴座分离，最终将铰轴座和压架均安装在合适部位。安装时，只需要将拆卸的步骤反过来进行即可。
        5.3磨辊的换油
        对磨辊的换油时，需要一定的限制条件，例如：需要将磨煤机停机、严格遵循《中速辊式磨煤机润滑油脂一览表》的规定。在进行油之前，需要掌握设备使用油的更换周期、润滑油的组合成分及综合指标等，并且对这些数据进行准确分析，观察设备内的油脂在进行长期使用后的杂质状况，最后再进行设备换油[5]。
6、磨煤机的维护
        6.1制粉系统中点火能量分析及整（技）改措施
        对原煤进行干燥的干燥剂为从空预器出口而来的一次热风，风温在320℃左右，同时调配合适的冷风，控制磨煤机出口在65℃以下。若给煤机断煤后未及时发现，则将会导致磨机出口温度上升，同时风粉浓度变化，极易形成足够的点火能量。对此加强运行操控的同时，将煤机断煤信号与风门控制做成连锁保护，断煤信号出现后，及时关闭热风门，以此保证磨煤机出口温度控制，运行人员同时根据实际情况做出停磨等应急处理，保证制粉系统安全。（2）除此之外，制粉系统的点火能量还来自于系统中煤（粉）堆积的自燃现象。为此，多次对整个制粉系统进行检查，对照设计施工图纸、设备图纸逐步排查整（技）改。第一，粗粉分离器锥帽角度由45°更改为50°，增大其煤粉自流角度。第二，细粉分离器入口喉管段角度变更，减少缓坡段，增强气流对煤粉的扰动，防止煤粉沉积。第三，加强木块分离器和木屑分离器的定期清理工作，预防尼龙袋、塑料袋、木片等物品带粉沉积。第四，磨煤机入口总风道、排粉风机入口总风道入口处的斜切处理并刷涂陶瓷漆保证光滑度，避免气流旋涡导致此处的煤（粉）沉积。第五，磨煤机入口落煤管下延至总风道中心线偏下，避免落煤过程中的煤粒堆积。
 6.2对回粉挡板和铰轴装置的维护
        对回粉挡板和铰轴装置的维护，通常也是需要定期检查。回粉挡板的维护周期为两千小时，而铰轴装置的维护周期同磨解体检修周期相同。这两种的检查维护时，主要是看设备是否有损坏，是否发生变形，是否存在异物，这就需要及时更新设备，清理污垢，保证设备顺利运行。
参考文献：
        [1] 王钦.1000MW超超临界机组磨煤机选型裕量的优化设计[J].应用能源技术，2017（10）：15-18.
        [2] 刘志伟.包头第三热电厂掺烧劣质煤安全经济分析[D].华北电力大学，2017.
        [3] 李凤军.S70.45型风扇磨煤机常见故障分析及优化治理[J].科技创新导报，2017，14（10）：130-131.
        [4] 郑希峰，吕贞贞.碗式中速磨煤机制粉系统整体性能优化研究与应用[J].华电技术，2017，39（03）：25-27+78.
        [5] 魏泽鹏.95G中速辊式磨煤机磨辊的维护研究[J].内燃机与配件，2017（05）：52-53.