引言：
西門子的SitransAS100防堵檢測系統(tǒng)基于聲敏技術(shù)，用于檢測煤粉輸送過程的堵塞問題，為及時(shí)解決給煤機(jī)、磨煤機(jī)、煤粉輸送管路堵煤問題，提供可靠及時(shí)的報(bào)警信號(hào)。
一、問題的提出
火電廠的制粉系統(tǒng)是輔機(jī)系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，是保證火電廠穩(wěn)定可靠運(yùn)行的重要因素之一，其運(yùn)行性能的穩(wěn)定與否，直接影響到火力發(fā)電廠的安全和經(jīng)濟(jì)效益。而給煤機(jī)磨煤機(jī)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(wěn)定可靠地檢測輸煤系統(tǒng)是否發(fā)生堵煤，何處發(fā)生了堵煤這一難題，一直嚴(yán)重困擾著各電力企業(yè)，經(jīng)常會(huì)造成磨煤干磨造成煤機(jī)損壞、鍋爐滅火等事故，嚴(yán)重干擾了電力企業(yè)發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)行。尤其是對(duì)于一些地處南方潮濕地區(qū)的火電廠，堵煤的問題尤為嚴(yán)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(gè)環(huán)節(jié)：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(nèi)火力發(fā)電廠原煤倉大都是水泥、鋼、水泥鋼混合式結(jié)構(gòu)。其結(jié)構(gòu)上部進(jìn)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(jìn)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(nèi)流動(dòng)，故愈向下流動(dòng)，面積愈小，對(duì)物料本身就形成擠壓，增加磨擦系數(shù)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(xì)度比，溫度變化、物料在容器內(nèi)存放的時(shí)間長短、容器磨擦系數(shù)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(chǎn)生堵煤的現(xiàn)象，一般不少是因?yàn)榻o煤機(jī)工作不當(dāng)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(nèi)有外物等。
三、工作原理和系統(tǒng)組成
西門子的SitransAS100防堵檢測系統(tǒng)基于聲敏技術(shù)，用于檢測煤粉輸送過程的堵塞問題，為及時(shí)解決給煤機(jī)、磨煤機(jī)、煤粉輸送管路堵煤問題，提供可靠及時(shí)的報(bào)警信號(hào)。而SitransAS100檢測系統(tǒng)其實(shí)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(yùn)動(dòng)中的設(shè)備和材料所產(chǎn)生的高頻聲波的變化。而系統(tǒng)通過SITRANSCU02控制單元進(jìn)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(gè)4-20mA輸出將其添加到控制回路中。兩個(gè)繼電器均可完全編程并互相獨(dú)立，而且可以用來操作報(bào)警或控制裝置。
聲敏傳感器能檢測出由流動(dòng)材料或機(jī)械零部件的摩擦和沖擊所產(chǎn)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(shí)所產(chǎn)生的湍流。當(dāng)物體以0Hz-200kHz的頻率振動(dòng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)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(jī)件的外壁上，所以，設(shè)備運(yùn)行過程中所產(chǎn)生的噪聲被聲敏傳感器有效地忽略不計(jì)。正常設(shè)備噪聲均大大低于75kHz，可以被聲敏傳感器有效地忽略不計(jì)。
聲敏傳感器包含一個(gè)專用壓電晶體和濾波電路，從而能對(duì)75kHz到175kHz之間的高頻頻帶做出有效地響應(yīng)。當(dāng)通過聲能激勵(lì)晶體時(shí)，晶體會(huì)產(chǎn)生一個(gè)與接收到的聲能的能級(jí)成正比的連續(xù)電信號(hào)，可以將0至10VDC的聲敏傳感器轉(zhuǎn)化成輸出信號(hào)或4~20mA，輸出信號(hào)用于PLC或可編程報(bào)警繼電器的任選控制單元。
四、安裝及產(chǎn)品應(yīng)用
根據(jù)電力行業(yè)中可能產(chǎn)生堵煤問題的幾個(gè)應(yīng)用位置，我們將AS100安裝這些最容易發(fā)生堵煤的點(diǎn)上，實(shí)時(shí)檢測這些關(guān)鍵點(diǎn)是否發(fā)生堵煤問題，并及時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，以便操作人員快速準(zhǔn)確地排除堵煤問題，保障電力企業(yè)的高效率生產(chǎn)。
AS100的安裝非常簡單，因?yàn)椴捎昧寺暶艏夹g(shù)，因?yàn)樗且环N非接觸式的檢測手段，只需要安裝在設(shè)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(shè)備外殼上，檢測設(shè)備內(nèi)部的聲頻的變化，來“診斷”設(shè)備內(nèi)部是否發(fā)生了堵塞現(xiàn)象（如圖5）；另一種是安裝在和設(shè)備相連的其他物件上，比如：管道上的法蘭或安裝支架上，因?yàn)槁曇艨梢酝ㄟ^這些設(shè)備傳遞到AS100探頭上，因此也可以達(dá)到同樣的效果。
在電場，可以采用AS100的應(yīng)用點(diǎn)非常多，一般最常見有三個(gè)：一是檢測給煤機(jī)磨煤機(jī)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(jī)磨煤機(jī)出口位置是非常容易發(fā)生堵煤的位置，如果堵煤問題不能及時(shí)解決，嚴(yán)重時(shí)可造成煤機(jī)損壞，從來導(dǎo)致發(fā)電機(jī)組空轉(zhuǎn)，工作效率低下。
如前面介紹，煤斗出料口也是非常容易發(fā)生堵煤問題的地方，常見的表面現(xiàn)象是在下料口位置形成“洞拱”，而實(shí)際也是因?yàn)椤岸垂啊被A(chǔ)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(huì)形成一個(gè)突然的“壓降”，而使得粉塵在這個(gè)位置非常容易形成堵塞的問題。
在以上主要幾個(gè)位置安裝西門子AS100傳感器。該傳感器監(jiān)測煤流移動(dòng)時(shí)發(fā)出的聲音，它能立即檢測出任何給煤機(jī)或磨煤機(jī)堵塞或者煤粉突然間的增加。每個(gè)傳感器在此過程中提供了一個(gè)0-10Vdc信號(hào)用于PLC的監(jiān)測。如果發(fā)生堵塞或者流量不均勻，該信號(hào)將會(huì)產(chǎn)生一個(gè)報(bào)警，操作員可以在情況發(fā)生生產(chǎn)事故前立即采取措施來解決這個(gè)問題。傳感器逆向安裝在煤(粉)輸送設(shè)備的外部，提供一個(gè)非接觸式過程監(jiān)測方法。該傳感器具有一個(gè)不銹鋼密閉外殼，防塵防濕氣，沒有移動(dòng)部件不需要維護(hù)。
五、結(jié)論
SitransAS100是一種性價(jià)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(guān)作為防堵開關(guān)的方案相比，它具有以下優(yōu)點(diǎn)：
- 非接觸式，安裝方便，免維護(hù)，大大降低了大量的維護(hù)費(fèi)用；
- 設(shè)備外部安裝，安裝方式靈活；
- 采用較高的聲音頻率信號(hào)，不會(huì)受到工業(yè)現(xiàn)場的噪聲的影響；
- 具備獨(dú)立的模＊不銹鋼傳感器允許在惡劣的工作環(huán)境中工作，防護(hù)等級(jí)IP68。
（轉(zhuǎn)載）
