作者：李开福，李洪涛。第一作者简介：李开福，男，1966年出生，中专学历，工程师，1987年毕业于兰州石油学校自动化仪表专业，现任中国石化湖北化肥分公司仪表主任工程师。摘要：Shell煤气化装置4条煤线原设计每条煤线有前、后2台DYNAvel速度计，采用CAN-BUS总线串联接线模式，当其中1台速度计出现故障需要检修时，另外1台无法正常测量，造成该煤线停运，影响气化负荷稳定。分析论证后，改造为2台速度计独立CAN-BUS总线接线测量模式，单台速度计故障后可以独立切除检修，测量稳定性明显提高。针对粉煤输送系统瞬间干扰造成煤线速度测量波动进行了控制联锁优化，保障了气化装置安全稳定运行。关键词：DYNAvel；粉煤速度计；CAN-BUS；通讯；测控优化1概述Shell煤气化装置中DYNAvel煤粉速度计用于测量管道中煤粉的传输速度，其与煤粉密度计相结合可测量煤粉的质量流量，通过控制煤粉质量流量与氧气（助燃剂）流量的配比，从而稳定氧煤比。粉煤密度测量设计采用放射性密度计，其测量可靠稳定，精度较高，故障较少，单台密度计出现故障可切除检修处理。而粉煤速度计采用德国DYNAvel速度计，测量原理是根据固体颗粒静电荷的物理作用，带电荷的粉煤颗粒依靠接地的输送管道产生电流信号，在传感器的机械结构中，会产生2个电压信号并将其送到传感器电子部件，利用传感器的距离，根据相似性原理通过专用软硬件可以计算出粉煤速度等参数。测量值、错误信息或激励信号通过CAN-BUS总线进行进一步处理，参数设定和测量数据显示可通过盘架通信装置完成，该装置通过一个插入模块，例如DYNAsie，很容易进行扩展，该模块提供模拟测量数据输出和用于监控目的2个阈值参数。原设计每条煤线前、后2台DYNAvel粉煤速度计通过1个CAN-BUS总线串联到盘架通信设置仪表DYNAsie。在实际生产运行中，若其中1台速度计出现故障需要检修，将会导致另外1台速度计CAN-BUS总线电缆拆除，造成该条煤线停运，影响气化炉负荷，若该总线电缆接触不好，也会导致2台速度计都发生测量波动或异常。2粉煤管线速度计测量优化2.1CAN-BUS通讯总线优化1）通过对速度计测量及结构原理分析，将原每条煤线上的2台DYNAvel速度传感器（以1#煤线为例）13ST0101和13ST0102现场串联形式的CAN-BUS通讯总线（图1）改为现场各速度传感器CAN-BUS通讯总线分别到控制室盘装处理仪表DYNAsie，重新敷设1条CAN-BUS通讯电缆（图2）。2）采用独立的通讯网络结构，对现场速度传感器DYNAvel接线区域滑动开关CAN-BUS重新设置，分别将开关置于CLOSE位置。3）拆除控制室盘装处理仪表DYNAsie原120Ω终端电阻，用于连接新增的CAN-BUS通信总线。对这种测量网络结构进行实际验证，煤线上的前、后速度计13ST0101和13ST0102的测量通讯电缆CAN-BUS可以独立测量通讯，若其中1台速度测量出现故障，可单独切除进行检修，不影响另外1台速度计测量。经过实际运行验证，速度测量的稳定性比原来好，波动或测量偶尔发生的尖峰也减少，达到了技术改造的目的，改造用CAN-BUS电缆型号采用LIYCY 2×2×1.5mm2。2.2速度传感器参数优化快速响应由15%延长至45%，相关性周期由100μs延长至200μs，阻尼时间由3s延长至10s。2.3粉煤速度连接法兰优化原设计速度计连接法兰与工艺管道的焊接存在缺陷，将板式平焊法兰与工艺管道采用承插焊进行连接，在工艺管道与连接法兰连接端面之间形成间隙和变径，造成粉煤进入速度计测量内筒前，在管道与法兰的端面处产生流动扰动，造成流速不平稳的现象。引起湍流导致速度测量波动。通过将板式平焊法兰改造为带颈对焊法兰，与工艺管道对焊连接，焊接处平整光滑，彻底消除了之前法兰端面与工艺管道间的缺陷，内径突变对速度测量的影响。粉煤速度计连接法兰改造前、后结构见图3~4。2.4连接管道的保温处理粉煤温度必须控制在适当的范围以保证其流动性。通过检测发现目前粉煤管线温度偏低，对4条煤线管道的保温进行了加强，同时对速度计本体也增加了保温，确保粉煤管线测量温度不低于80℃，使粉煤输送流态化稳定，粉煤流速测量更精准。2.5速度计接地优化由于之前接地线直接与工艺管道连接或不接，是仪表稳定测量的隐患。现场速度计采用6mm2多芯软电线作为接地线，引至气化框架每一层专用的仪表接地分线箱内，接地母线至机柜室进行接地。3粉煤管线速度计控制优化3.1粉煤速度联锁方式优化原设计每条粉煤管线有前、后2台速度计，前面的13ST0101用于测量并参与粉煤流量在线控制，后面的13ST0102用于速度联锁控制保护。在长期的实际运行中，多次发生速度瞬间尖峰或波动造成煤线联锁跳车，影响气化装置的稳定运行。波动的原因主要有煤线粉煤调节角阀异物瞬间堵塞扰动，以及送料罐通气锥流态化瞬间变差等故障。通过与工艺方面论证协商，决定优化煤线速度联锁，即将原13ST0102单点联锁改为与13ST0101进行二选二联锁，并新增13ST0101与13ST0102测量速度偏差报警。经过对1#煤线速度计联锁控制的优化，达到了预期目的。之后又对另外3条煤线按照以上方案进行了技术改造，改造后彻底杜绝了煤线速度测量误联锁动作造成的煤线停车，截止目前运行安全正常。3.2速度计的国产化应用为确保气化煤线运行测控可靠，结合仪表使用安全生命周期，在每条煤线上（以1#煤线为例）分别新增2台国产速度计13ST0101B和13ST0102B，13ST0101B安装在13ST0101前1m位置，13ST0102B根据现场实际位置安装在13ST0102前0.7m位置，2台新增国产速度计在DCS组态为在线互备，对13ST0101B和13ST0102B组态偏值量修正输入功能，13ST0101和13ST0101B互备，当13ST0101出现故障需要检修，查看速度趋势，在线修正13ST0101B的偏差量使之与13ST0101正常测量值基本一致时，无扰动切换到13ST0101B参与测控，同理对13ST0102B进行无扰动互备组态编程。4粉煤速度测量新技术使用及展望随着国内新型煤化工的发展，国内各型干粉气化工艺气化炉的开发使用，相配套的煤线粉煤输送速度计国产化进展较快，目前本装置在用某公司的国产速度计2台，经过近4a与进口速度计在线对比使用，反应速度及时，历史数据曲线基本吻合，但是瞬时值偶尔存在跳变现象，作为在线监测仪表是可行的，在线控制的稳定性还有待提升。运行实践表明，国内速度计目前还具备同时测量粉煤密度的功能，使煤线输送运行状态又增加了分析对比手段。结合煤化工现场测量控制使用需求，对国产化浓相输送气、固两相流速度计厂家提出了新的技术开发思路，可以在1个速度计内筒测量管上集成2个或3个测量线圈，分别引出速度和密度测量独立输出，以实现冗余测量的高可靠性功能。OPTIMIZATION FOR MEASUREMENT AND CONTROL OF DYNAVEL PULVERIZED COAL VELOCITY METER USED IN SHELL COAL GASIFICATIONLi Kaifu，Li Hongtao（SINOPEC Hubei Fertilizer Branch，Zhijiang 443200）Abstract：In the original design of Shell coal gasification plant，there were four（4） coal lines. Two（2） setsof DYNAvel velocity meters were installed on each line at the front and the end，connected by CAN-BUS series wiring. In case that the failure happened on one velocity meter， the other would not measure the flow normally，which caused the line stop，and impacted on the stability of the gasifier load. After analysis and verification，the two（2） velocity meters were changed to CAN-BUS independent wiring. When one got failure，it could be removed independently for repair，and the measurement stability was improved sharply. The interlock was optimized in respect of coal line speed measurement fluctuation caused by instantaneous interference on pulverized coal conveying system，which ensured the safety and stable operation of the gasification plant.Key words：DYNAvel pulverized coal velocity meter；CAN-BUS communication；measurement and control optimization
