火力发电厂输煤系统料位检测方案：振棒料位开关的应用与实践

一、被低估的测量点：落煤管道

　　在煤炭、电力、冶金等行业的散料输送系统中，工程人员往往把注意力集中在料仓、煤仓或筒仓的料位测量上，而对落煤管道这一环节关注不足。但在实际运行中，落煤管道（溜煤管）恰恰是最容易出现异常的部位之一。

　　落煤管道通常连接皮带机、筛分设备、破碎机或煤仓，承担着煤炭从一个工段向下一个工段的过渡输送任务。一旦该位置发生堵煤或满管，影响并不会局限在局部，而是会迅速放大，传导至整个系统。轻则造成输送效率下降，重则引发皮带打滑、设备过载甚至强制停机。因此，对落煤管道内煤料状态进行有效监测，是保障煤炭输送系统稳定运行的重要前提。

二、专业上，这个测量到底叫“什么”？

　　在工程文件和现场交流中，这一测量点通常不会被称为“连续料位测量”。更准确的说法是：

• 落煤管道料位开关检测
• 堵煤检测
• 满管检测
• 物料堆积检测

　　其本质是一个状态判断问题：

管道内是否出现了非正常的煤料堆积？

　　因此，这类应用更关注“有 / 无”“通 / 堵”这一开关量信号，而不是具体的料位高度。这一点，直接决定了仪表选型的方向。

三、落煤管道工况的现实复杂性

　　从外观上看，落煤管道只是一个简单的钢制管道，但其内部工况却极为复杂。

　　首先是物料状态的不确定性。在正常工况下，煤料以自由落体或高速滑落的方式通过管道，与探头的接触是瞬时且不连续的；而在异常工况下，煤料会逐渐堆积，形成稳定覆盖。这两种状态之间的区别，正是仪表需要准确识别的关键。

　　其次是冲击和磨损问题。煤块在下落过程中会对管壁和探头产生反复冲击，尤其是块煤比例较高时，对仪表机械强度提出了更高要求。

　　再次是粉尘和环境干扰。落煤管道内部粉尘浓度极高，环境中常伴随振动、噪声和温度变化，这些因素都会对非接触式测量方式造成干扰。

　　最后是维护条件受限。许多落煤管道位于高空、封闭或交叉位置，一旦仪表频繁故障，维护成本和安全风险都会显著增加。

四、常见方案的局限性

　　在实际工程项目中，用户曾针对落煤管道的堵煤检测问题尝试过多种技术路线，但在长期运行中均暴露出明显局限。

　　例如，部分项目选用挡板式或机械摆动式料位开关。这类方案依赖机械部件的物理位移来判断物料状态，在实验或短期运行中能够实现基本功能。然而在落煤管道内，煤流冲击力大、冲击频率高，机械结构长期承受反复冲刷与撞击，易出现转轴磨损、回位不灵敏甚至卡死等问题，导致动作迟缓或失效，检测灵敏度随运行时间明显下降，维护频率高。

　　也有项目尝试采用光电或超声类检测仪表。但在落煤工况下，煤尘浓度高、粒径分布不均，且伴随剧烈气流扰动，光学窗口和声波传播路径极易受到粉尘覆盖和散射干扰，现场常出现信号衰减、虚假反射或回波丢失等现象，引发误报警或漏报警。这类仪表对环境洁净度和工况稳定性依赖较强，在煤炭输送这一典型高粉尘、强冲击的恶劣工况中，长期运行稳定性难以保障。

　　综合现场运行反馈可以看出，部分检测方案在实验条件或轻载工况下具有可行性，但在实际落煤管道中，若无法适应高冲击、高粉尘、连续运行等真实工况特征，往往难以实现长期、可靠的堵煤监测。

五、选型思路的转变

　　在本案例中，用户逐步明确了选型原则：不追求复杂功能，不追求“看得多远”，而是优先保证长期可靠性。只要能够稳定判断：

• 管道是否畅通
• 是否出现持续性煤料堆积

　　即可满足工艺需求。在这一思路下，项目最终选用了计为振棒料位开关作为落煤管道的堵煤检测装置。

六、振棒料位开关的工作机理

　　振棒料位开关是一种典型的接触式料位开关。仪表通电后，振棒在内部驱动单元的作用下，以固定频率进行机械振动。当振棒处于空气中或仅受到瞬时煤料冲击时，其振动状态保持稳定，系统判定为“无堆积”。当煤料在管道内逐渐堆积，并对振棒形成持续覆盖时，振动受到明显阻尼，振动频率和幅度发生变化。电子单元实时检测这一变化，并输出稳定的开关量信号。

　　这一原理决定了振棒料位开关不依赖介电常数、不依赖反射信号，也不受粉尘影响，非常适合煤炭类物料的检测。

七、安装方式与现场细节

　　本项目应用于火力发电厂燃料输煤系统皮带机落煤管。落煤管本体采用 10 mm 钢板结构，内衬三合一耐磨陶瓷，厚度约 25 mm，管道整体等效厚度约 35 mm，具备较强的耐磨与抗冲击能力。

　　在该工况下，振棒料位开关安装于落煤管道侧壁。安装位置的合理性，是保证装置长期稳定运行的关键因素。

　　一方面，安装点需避开正常工况下煤流高速下落的主冲击区域，以减少煤流对振棒的直接冲刷和机械冲击；另一方面，又必须确保在发生堵煤或满管工况时，煤料能够及时覆盖振棒探头，实现可靠判断。

　　结合落煤管内部结构及物料运行轨迹，经现场确认，最终将安装位置选定在易形成物料堆积的下游区域，在抗冲击和检测灵敏度之间取得平衡。

　　同时，对振棒伸入管道内的长度进行了多次确认，在保证堵煤工况下检测灵敏度的同时，合理控制振棒所受机械载荷，提高整体机械寿命和运行可靠性。

　　仪表信号接入 PLC 控制系统，用于实现输煤系统的设备联锁和堵煤报警，为系统安全运行提供保障。

八、客户的实际评价

　　现场运行一段时间后，维护人员反馈，该方案在正常输煤工况下无需频繁干预，未出现误动作或无故报警情况；在落煤管发生异常堆积时，能够及时输出稳定信号，满足现场联锁和报警需求。

　　维护人员认为，该检测方案能够适应落煤管高冲击、高粉尘的运行环境，在保证检测可靠性的同时，降低了日常维护工作量，符合落煤管堵煤监测对“稳定运行、少维护、关键时刻有效”的实际要求。

九、结语

　　落煤管道煤料位检测，本质上是一项以运行安全和系统稳定为目标的工程检测任务。

　　在这一应用中，复杂算法或高分辨率测量并非核心需求，更关键的是对现场工况的准确理解，以及对仪表长期可靠性的有效把控。

　　计为振棒料位开关基于成熟的振动检测原理，结构简单、抗干扰能力强，能够适应落煤管道高冲击、高粉尘的运行环境，为堵煤工况提供稳定、可重复的检测信号，是一种在工程实践中可实施、可长期运行的解决方案。

　　在煤炭输送系统中，一些测量点并不显眼，但一旦检测失效，往往会引发连锁影响，甚至影响整条输煤系统的连续运行。而在这类应用中，可靠性始终是最核心、也是最不可替代的指标。